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Die
Erfindung betrifft ein Trägerwerkzeug für ein
Schneidwerkzeug für Dreh-, Fräs- und Bohranwendungen
in der spanabhebenden Bearbeitung von hauptsächlich metallischen
Werkstoffen, mit einer Spannpratze zur Befestigung eines Schneidkörpers auf
dem Trägerwerkzeug, wobei die Spannpratze auf ihrer zum
Trägerwerkzeug gewandten Unterseite ein Führungselement
aufweist, welches in eine an das Führungselement angepasste
Gegenform im Trägerwerkzeug im Wesentlichen formschlüssig
eingreift und die Spannpratze über eine Spannpratzenschraube
auf dem Trägerwerkzeug verankert ist.
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Ein
derartiges Trägerwerkzeug ist beschrieben in der
WO 2008/104585 A1 .
Das Führungselement weist einen in weiten Teilbereichen
kreisförmigen Querschnitt auf. Zur Verdrehsicherung sind
auf dem Führungselement seitliche Stege angeordnet, die
in seitliche Nuten in der Gegenform eingreifen.
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Nachteilig
hieran ist, dass das Führungselement und die Gegenform
nur auf Teilbereichen ihrer Umfangsfläche einen von einem
Kreis abweichenden Querschnitt aufweisen. Dadurch ist die Verdrehsicherung
nur durch diese Teilbereiche der Umfangsfläche erreicht,
die anderen Bereiche, die einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisen, leisten zur Verdrehsicherung keinen Beitrag.
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Zur
Verlängerung der Lebensdauer und Minimierung der Kosten
für den gesamten Lebenszyklus des Trägerwerkzeug
wird außerdem in der
WO 2008/104585 A1 vorgeschlagen, dass in
einer Aufnahmeausnehmung auf dem Trägerwerkzeug ein an den
Schneidkörper angepasster lösbarer und austauschbarer
Schneidkörperadapter befestigt ist, der mit Seitenflächen
direkt oder indirekt an Sitzwänden in der Aufnahmeausnehmung
anliegt und Plattensitzwände aufweist, an denen der Schneidkörper
anliegt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trägerwerkzeug
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die
Spannpratze auf dem Trägerwerkzeug in allen Situationen
verdrehsicher befestigt ist. Des Weiteren soll die Spannpratze auf
dem Trägerwerkzeug spielfrei befestigt sein und beim Befestigungsvorgang
den Schneidkörper automatisch in den Schneidkörpersitz
ziehen.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch,
dass das Führungselement und die Gegenform auf ihrer gesamten
Umfangsfläche einen von einem Kreis abweichenden Querschnitt
aufweisen, leistet die gesamte Umfangsfläche einen Beitrag zur
Verdrehsicherung, so dass die Spannpratze auf dem Trägerwerkzeug
in allen Situationen verdrehsicher befestigt ist.
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In
bevorzugter Ausführungsform sind das Führungselement
und die Gegenform im Querschnitt zweieckig oder mehreckig und bevorzugt
dreieckig ausgebildet. Hierdurch leistet die gesamte Umfangsfläche
einen Beitrag zur Verdrehsicherung.
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In
erfinderischer Ausgestaltung sind die Ecken des Führungselements
und der Gegenform abgerundet, wodurch Spannungsspitzen im Einsatz an
den Ecken vermieden werden.
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In
einer erfinderischen Ausgestaltung sind das Führungselement
und die Gegenform zum Trägerwerkzeug hin bzw. in Spannrichtung
verjüngend ausgebildet. Hierdurch ist die Montage erleichtert und
eine spielfrei Befestigung ermöglicht.
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Bevorzugt
durchragt die Spannpratzenschraube die Spannpratze und das Führungselement und
ist in eine erste Gewindebohrung auf dem Grund der Gegenform eingedreht
und sind die erste Gewindebohrung und die Längsachse der
Gegenform zur Oberfläche des Schneidkörpers geneigt
angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass beim Befestigungsvorgang,
d. h. beim Eindrehen der Spannpratzenschraube die Spannpratze automatisch
in ihren spannenden Sitz zieht.
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In
einer Ausgestaltungsform weist das Führungselement auf
seiner zum Trägerwerkzeug gewandten Unterseite einen Führungsstift
auf und ist auf dem Grund der Gegenform eine an den Führungsstift
angepasste Bohrung im Trägerwerkzeug angeordnet, in die
der Führungsstift eingreift. Hierdurch ist die Spannpratze
beim Einsetzen durch den Führungsstift geführt.
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In
einer weiteren erfinderischen Ausgestaltung ist der Führungsstift
ein Rohr oder Hohlstift, der mit Kühlkanälen im
Trägerwerkzeug und in der Spannpratze in Verbindung steht.
Der Führungsstift dient in dieser besonderen Anwendungsform
zur Übergabe einer unter Überdruck stehenden Kühlflüssigkeit.
Diese Kühlflüssigkeit wird durch geeignete Kanäle
durch das Innere des Trägerwerkzeugs zum Führungsstift
hin transportiert und wird anschließend über innere
Kanäle in die Spannpratze zum Kühlmittelausgang
im Nasenbereich der Spannpratze geführt. Dort tritt das
Kühlmittel mit hohem Druck aus der Spannpratze aus und
trifft gezielt auf den spanabhebenden Bereich. Dieses austretende
Kühlmittel soll nicht nur die entstehende Wärme
reduzieren, sondern auch zum Spanbruch und zur Spanabfuhr beitragen.
Eine Zuführung des Kühlmittels durch das Innere
der Spannpratze ermöglicht eine gezielte und verlustfreie
Führung des Kühlmittels in den schneidenden Bereich.
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In
einer weiteren erfinderischen Ausgestaltung ist zwischen der Spannpratze
und dem Trägerwerkzeug ein Schneidkörperadapter
befestigt ist, der einen Durchbruch für das Führungselement
aufweist, wobei der Durchbruch an das Führungselement angepasst
ist. Hierdurch ist die Lebensdauer des Trägerwerkzeugs
verlängert und sind die Kosten für den gesamten
Lebenszyklus des Trägerwerkzeugs minimiert.
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Eine
andere Ausführungsforn ist dadurch gekennzeichnet, dass
auf dem Trägerwerkzeug eine Stützplatte mit einer
durchgehenden Stützplattenbohrung über eine Stützplattenschraube,
die die Stützplattenbohrung durchragt, befestigt ist, wobei
im Einbauzustand der Schneidkörper auf der Stützplatte aufsitzt,
und im Trägerwerkzeug eine Gewindebohrung eingebracht ist,
in die die Stützplattenschraube eingedreht ist und dadurch
die Stützplatte auf dem Trägerwerkzeug verankert
und die Gewindebohrung zur Stützplattenbohrung auf gleicher,
jedoch bevorzugt seitlich zur Ecke des Sitzes versetzten Achse angeordnet
ist. Durch diesen Achsversatz der Stützplattenbohrung und
der Gewindebohrung wird die Stützplatte beim Anziehen an
die Seitenwände des Sitzes spielfrei angelegt. Bevorzugt
liegt der Achsversatz der Gewindebohrung zur Stützplattenbohrung
bei 0,05 mm bis 0,5 mm. Mit diesem Achsversatz ist ein spielfreies
Anliegen erreicht.
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Bevorzugt
bestehen die Stützplatte und/oder der Schneidkörper
aus einer Keramik und sind damit extrem lange einzusetzen, da der
Verschleiß minimal ist.
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Eine
erfindungsgemäße Spannpratze für ein Schneidwerkzeug
für Dreh-, Fräs- und Bohranwendungen in der spanabhebenden
Bearbeitung von hauptsächlich metallischen Werkstoffen,
insbesondere zur Verwendung für das eben beschriebene Trägerwerkzeug
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannpratze zur Befestigung
auf dem Trägerwerkzeug ein Führungselement aufweist,
welches auf seiner gesamten Umfangsfläche einen von einem
Kreis abweichenden Querschnitt aufweist.
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Bevorzugt
weist das Führungselement auf seiner Unterseite einen Führungsstift
auf.
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Weitere
Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt ein neuartiges Spannsystem zum
Spannen von Wendeschneidplatten bzw. Schneidkörpern 2 (siehe 1), welches
sich in erster Linie durch eine Verdrehsicherung des spannenden
Teils, d. h. der Spannpratze 1 (siehe 2)
und durch eine während des Spannvorganges zwangsweise gesteuerte
Verschiebebewegung der Spannpratze 1 weg vom Schneidkörper 2 auszeichnet.
Dabei greift die Spannpratze 1 durch ihre spezielle Form
in eine dazu passende Gegenform im Schneidkörper 2 ein
und zieht, bzw. hält im gespannten Zustand den Schneidkörper 2 durch Form-
und Kraftschluss in seinem Sitz 3, der wiederum direkt
in einem Trägerwerkzeug 6 eingebracht ist. Erfindungsgemäß kann
der Sitz 3 für den Schneidkörper 2 auch
mit ihn umgebenden, auswechselbaren Elementen, so genannten Adaptern
bzw. Schneidkörperadaptern 4 ausgestattet sein.
Der Schneidkörper 2 kann dabei auf der Unterseite
vorzugsweise auf einer formähnlichen Auflage, auch Stützplatte 18 genannt,
aufliegen, oder auch direkt in einen ihn an wenigsten drei Seiten
umschließenden Adapter 4 mit angepassten Formen
liegen.
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Besonders
hervorzuheben ist bei diesem neuartigen Spannsystem die Grundform
bzw. das Führungselement 7 des spannenden Teils,
d. h. der Spannpratze 1, welche zweieckig oder mehreckig geformt
ist und sich beim Spannvorgang in einer Führungsbahn 5,
hier auch als Umfangsfläche 21 bezeichnet, der
Gegenform 8 bewegt, die sich im Adapter 4 selbst,
oder direkt auf dem Trägerwerkzeug 6 befindet
und dem Führungselement 7 der Spannpratze 1 angepasst
ist. Bevorzugt ist hierbei eine dreieckige Grundform des Führungselements 7,
die erfindungsgemäß auch in Spannrichtung verjüngend
verlaufen kann. Hierdurch kann eine leichte Montage, eine spielfreie
Funktion des Spannsystems und eine dauerhafte und stabile Spannung
des Schneidkörpers 2 gewährleistet werden.
Dieses ist in der Zerspanung zunehmend wichtig, da die Bearbeitung
von hochfesten und hochlegierten Gusswerkstoffen oder Stählen
immer größere Anforderungen an die Schneidkörper 2 und
deren Befestigungssysteme, durch auf sie wirkende Kräfte
und Temperaturen, stellt.
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Zur
Verdrehsicherung weist die Spannpratze 1 an ihrem zum Trägerwerkzeug 6 und/oder
zum Adapter 4 gewandten Ende ein Führungselement 7, auch
Grundform genannt, auf. Dieses Führungselement 7 ist
erfindungsgemäß zweieckig oder mehreckig geformt
und ist in einer angepassten Gegenform 8 als Führungsbahn 5 im
Trägerwerkzeug 6 und/oder Adapter 4 verdrehsicher
geführt. Auf keinen Fall darf das Führungselement 7 auch
nur in Teilbereichen einen runden Querschnitt haben und die Gegenform 8 bzw.
die Führungsbahn 5 ebenfalls auch nur in Teilbereichen
im Querschnitt rund sein, da sich dann das Führungselement 7 in
der Gegenform 8 drehen könnte. Das Führungselement 7 muss
auf seinem gesamten Querschnitt einen von einem Kreis abweichenden
Querschnitt aufweisen.
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1 zeigt
ein Trägerwerkzeug 6 zum Spannen von bevorzugt
keramischen Schneidkörpers 2 für ein
Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von Bauteilen aus metallischen
Werkstoffen. In einen Sitz 3 im Trägerwerkzeug 6 ist
ein Schneidkörper 2 aus Keramik eingesetzt. Im
Sitz 3 kann auch eine Stützplatte 18 angeordnet
sein, wobei der Schneidkörper 2 dann auf der Stützplatte 18 aufsitzt.
Auch die Stützplatte 18 besteht bevorzugt aus
Keramik.
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Des
Weiteren ist im Trägerwerkzeug 6 eine im Querschnitt
im Wesentlichen dreieckig ausgebildete Gegenform 8 eingebracht,
die zur verdrehsicheren Führung einer Spannpratze 1 auf
einer Führungsbahn 5 in der Gegenform 8 dient.
Dies zeigt
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2.
Das Trägerwerkzeug 6 und der Schneidkörper 2 von 2 sind
mit denen von 1 identisch.
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Die 3 und 4 zeigen
eine erfindungsgemäße alternative Spannpratze 1 in
verschiedenen Ansichten. Diese Spannpratze 1 ist mit der
in 2 gezeigten Spannpratze 1 bis auf das
Fehlen des Führungsstiftes identisch. Die Spannpratze 1 hat
eine Nase 9 an deren zum Schneidkörper 2 gewandten Unterseite 9a ein
Eingriffelement 10 angeordnet ist (siehe 4).
Mit diesem Eingriffelement 10 greift die Spannpratze 1 in
den Schneidkörper 2 ein und drückt diese
in ihren Sitz 3.
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Wie
in 1 gezeigt, ist der Schneidkörper 2 mit
einer Spannmulde 11 versehen, wobei die Spannmulde 11 kreisförmig
ausgebildet ist und in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige
Erhebung aufweist und die Erhebung oberhalb des Muldenbodens und
unterhalb der Schneidkörperoberseite liegt. Zum Befestigen
greift als Eingriffelement 10 ein kreisförmiger Ring,
der an die kreisförmige Erhebung in der Spannmulde 11 angepasst
ist, die Erhebung umgreifend in die Spannmulde 11 spannend
ein.
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An
dem zum Trägerwerkzeug 1 gewandten Ende ist an
der Spannpratze 1 ein Führungselement 7 (siehe 1, 2)
angeordnet. Dieses Führungselement 7 ist an die
Gegenform 8 im Trägerwerkzeug 6 angepasst
und hat bevorzugt einen dreieckigen Querschnitt mit abgerundeten
Ecken 22. Die Spannpratze 1 wird mit dem Führungselement 7 im Wesentlichen
formschlüssig in die Gegenform 8 eingesetzt und
ist dann verdrehsicher, jedoch in axialer Richtung verschiebbar
eingesetzt.
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Zur
Befestigung durchragt eine Spannpratzenschraube 12 die
Spannpratze 1 und das Führungselement 7 und
ist in eine erste Gewindebohrung 13 auf dem Grund der Gegenform 8 eingedreht
(siehe 1, 2). Damit beim Einschrauben
der Spannpratzenschraube 12 die Spannpratze 1 in Spannrichtung
kraftbeaufschlagt wird, ist die Längsachse 15 der
Gegenform 8 zur Oberfläche des Schneidkörpers 2 geneigt
angeordnet. Ebenso ist auch die erste Gewindebohrung 13 zur
Oberfläche des Schneidkörpers 2 geneigt
angeordnet.
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Auf
der Unterseite des Führungselements 7 ist ein
Führungsstift 16 angeordnet, der beim Einsetzen
der Spannpratze 1 diese führt. Hierzu ist auf
dem Grund der Gegenform 8 eine Bohrung 14 eingebracht,
in die der Führungsstift 16 eingreift. Die 3 und 4 zeigen
diesen besonderen Führungsstift nicht. Die Längsachse
der Bohrung 14 ist parallel zur Längsachse der
ersten Gewindebohrung 13 angeordnet.
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5 zeigt
einen Adapter 4, auch Schneidkörperadapter genannt.
Dieser ist zwischen dem Schneidkörper 2 und dem
eigentlichen Trägerwerkzeug 6 angeordnet. Mit
Schneidkörper 2 ist in der gesamten Anmeldung
bevorzugt eine Wendeschneidplatte gemeint.
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Der
Schneidkörperadapter 4 ist über Schrauben
auf dem Trägerwerkzeug 6 verschraubt. 5 zeigt
die hierzu erforderlichen Bohrungen 17. Damit die Spannpratze 1 befestigt
werden kann, ist im Schneidkörperadapter 4 eine
Gegenform 8a eingebracht, die zum Führungselement 7 passt.
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In
den 6a, 6b, 6c ist
die Anordnung von Spannpratze 1, Schneidkörper 2 und Schneidkörperadapter 4 gezeigt.
Ein Führungsstift 16, wie in 2 gezeigt,
ist in der Ausführungsform gemäß 6 nicht vorgesehen.
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Die 7a, 7b zeigen
eine erfindungsgemäße Stützplatte 18,
auf die der Schneidkörper 2 im Einbauzustand aufsitzt.
Diese besteht bevorzugt aus einer Keramik und weist eine speziell
geformte Stützplattenbohrung 19 auf. Die Befestigungsschraube 20 durchragt
die Stützplattenbohrung 19 und wird in eine Gewindebohrung
im Trägerwerkzeug 6 eingedreht. Diese Gewindebohrung
verläuft zur Stützplattenbohrung 19 auf
gleicher, jedoch bevorzugt seitlich zur Ecke des Sitzes 3 versetzten
Achse. Dieser Achsversatz liegt bevorzugt je nach Systemgröße des
Schneidkörpers und der Stützplatte bei 0,05 mm bis
0,5 mm. Durch diesen Achsversatz der Stützplattenbohrung 19 und
der Gewindebohrung wird die Stützplatte 18 beim
Anziehen der Befestigungsschraube 20 an die Seitenwände
des Sitzes 3 spielfrei angelegt.
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Damit
Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Schneidkörperoberseiten
die Klemmeigenschaften des Schneidkörpers 2 nicht
beeinflussen, ist bevorzugt auf dem Schneidkörper 2 koaxial
zur Spannmulde 11 eine zweite Spannmulde angeordnet, wobei
die Spannmulde tiefer als die zweite Spannmulde und beide tiefer
als die Schneidkörperoberseite angeordnet sind. Beim Klemmen
dieses Schneidkörpers 2 in einem Trägerwerkzeug 6 liegt
die Spannpratze 1 auf der zweiten Spannmulde auf und greift
zum Beispiel mit einer Nase in die Mulde ein. Der Abstand von der Auflagefläche
der Spannpratze zur Mulde ist damit immer konstant und ist nicht
abhängig von Läpp- oder Schleifbearbeitungen der
Schneidplattenoberseiten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2008/104585
A1 [0002, 0004]