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Die
Erfindung betrifft einen Adapter für ein spanabhebendes
Schneidwerkzeug zur Aufnahme eines Hartstoff-Einsatzes nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein zum Adapter passender Trägerkörper.
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Der
Stand der Technik beruht heute fast ausschließlich auf
Trägerkörper, in denen direkt wenigstens eine
geeignete Tasche zur Aufnahme von Wendeschneidplatten angebracht
ist. Jeder Hersteller solcher Trägerkörper hat
eine spezielle Technik und Knowhow, wie und womit diese Taschen
eingebracht werden. Art und Ausführung und vor allem die
Verwendung des richtigen Werkstoffes für die Trägerkörper
ist entscheidend für dessen Lebenserwartung und für
eine genaue und sichere Passform der im Zerspanungseinsatz befindlichen
Wendescheidplatte. Die Wendeschneidplatte muss während
ihrer Lebenszeit eine Vielzahl von Werkstücken bearbeiten. Dabei
entsteht immense Wärme und Kräfte, die über die
Wendeschneidplatte und deren Kontaktflächen zum Plattensitz,
bzw. der angepassten aufnehmenden Tasche direkt in den Trägerkörper
eingeleitet werden. Diese Wendeschneidplatten bestehen aus CBN (kubischem
Bornitrit), PKD (polykristallinem Diamant), Hartmetall, Mischkeramik,
Keramik oder einem anderem geeigneten Hartstoff zur Zerspanung von
meist metallischen Werkstücken. Auffallend ist hierbei,
das neuartigere Hartstoffe wie CBN eine hohe Wärmeleitfähigkeit
haben. Die Zerspanungskräfte werden zum Teil in Wärmeenergie
umgewandelt. Diese Wärme geht zum größten
Teil über die entstehenden Späne auf die Wendschneidplatte über.
Wechselbelastungen und Schwankungen der Zerspanungskräfte
führen zu Mikroschwingungen. Neuartige Werkstückstoffe
und eine Vielzahl weiterer Einflüsse belasten somit die
heutigen System außerordentlich. Das ganze Träger-
und Spannsystem muss diesen Belastungen in ausreichender Zeit und Standhaftigkeit
gewachsen sein, um eine wirtschaftliche und effiziente Zerspanung
weiterhin zu gewährleisten. Materialauswahl und Vergütungsverfahren für
herkömmliche DIN-ISO Werkzeuge wie Klemmhalter oder Bohrstangen
sind noch individuell anpassbar. Bei Systemwerkzeugen, wie z. B.
Hohlschaftkegelwerkzeuge ist dieses schwieriger, weil aufwändiger.
Eine Adapterlösung zu nutzen wäre hier die Aufgabe.
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Des
Weiteren besteht gerade beim Verwenden von CBN und PKD Schneidkörpern
das Problem von hohen Rohstoffkosten und den damit verbundenen Kosten
pro Schneidecke, die in Zerspanungsbetrieben zur Kostenrechung pro
Bauteil verwendet werden.
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Weiterhin
besteht die Forderung, die Eigenschaften eines Adaptersystems mit
Klemmfunktion für einen Hartstoff-Einsatz, auch Mini Insert
genannt, in Bezug auf Einsatzverhalten, Lebensdauer und Sicherheit
zu verbessern.
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In
der
DE 10 2008
042 493 A1 ist ein Adapter nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 beschrieben, der die Eigenschaften heutiger Systeme in Bezug auf Einsatzverhalten,
Lebensdauer und Sicherheit verbessert. Der Adapter (in der
DE 10 2008 042 493
A1 als Trägerkörper bezeichnet) ist in
Höhe des Bodens der Tasche teilweise horizontal und in
Verlängerung der Tasche nach innen vertikal derart geschlitzt,
dass der Hartstoff-Einsatz zangenförmig zwischen zwei elastischen
Greifarmen angeordnet ist, wobei ein Greifarm eine Seitenfläche
und der andere Greifarm eine andere gegenüberliegende Seitenfläche
der Tasche bildet. Dieses zangenförmige Einspannen des Hartstoff-Einsatzes
durch die elastischen Greifarme verstärkt die Verankerung
des Hartstoff-Einsatzes auf dem Adapter.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Adapter nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die Elastizität
eines elastischen Greifarms stark verbessert ist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, dass auf der Seite des elastischen Greifarms,
ausgehend vom Vertikalschlitz, in Richtung zur Außenseite
des Adapters eine Quernut angeordnet ist, deren Tiefe bis zum Horizontalschlitz reicht.
Verbunden mit dem Rest des Adapters ist der elastische Greifarm
nur noch über den Steg x, siehe 9. Durch
diese Quernut ist die Elastizität des elastischen Greifarms
stark verbessert. Der bevorzugte Werkstoff des Adapters ist ein
Warmarbeitsstahl oder ein warmfester Federstahl.
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In
bevorzugter Ausführungsform geht die Quernut vom zur Tasche
abgewandten Ende des Vertikalschlitzes aus. Dies vergrößert
die maximale Spreizbarkeit des elastischen Greifarms.
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In
einer Ausführungsform ist am zur Tasche abgewandten Ende
des Vertikalschlitzes ein Spreizwerkzeug zum Spreizen der Greifarme
einführbar. Bei Wechseln des Hartstoff-Einsatzes wird das Spreizwerkzeug
eingeführt und eine Kraft in Öffnungsrichtung
oder Spreizrichtung des elastischen Greifarms ausgeübt.
Nach Einlegen des Hartstoff-Einsatzes in die Tasche wird das Spreizwerkzeug
entfernt, wodurch der elastische Greifarm wieder in seine Klemmstellung übergeht.
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In
einer Ausführungsform ist am zur Tasche abgewandten Ende
des Vertikalschlitzes eine Gewindebohrung mit einem Kegelende angeordnet,
in die das Spreizwerkzeug die Greifarme spreizend einschraubbar
ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform ist am zur Tasche abgewandten
Ende des Vertikalschlitzes eine erste Durchgangsbohrung zum Hindurchführen des
Spreizwerkzeuges angeordnet, in die das Spreizwerkzeug spreizend
durchführbar ist. Das Spreizwerkzeug kann bei dieser Ausführungsform aus
einer ersten Gewindebohrung im Trägerkörper zur
Aufnahme einer Befestigungsschraube des Spreizwerkzeuges bestehen.
Es kann jedes Spreizwerzeug verwendet werden, welches eine Kraft
in Spreizrichtung auf den elastischen Greifarm ausübt.
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Bevorzugt
weist die Tasche im Adapter zwei im Abstand voneinander angeordnete
parallele Seitenflächen auf, wobei der Parallelabstand
der Seitenflächen der Breite des Hartstoff-Einsatzes anpassbar ist,
diese Seitenflächen in jeweils eine Stirnfläche übergehen
und die beiden Stirnflächen in einem Winkel α von
70° < α < 110°,
bevorzugt 80° < α < 100°, besonders
bevorzugt α = 90° zueinander angeordnet sind.
Hierdurch liegt der Hartstoff-Einsatz mit vier Seitenflächen
am Adapter an. Durch die Wahl des Winkels α lässt
sich die Länge der Stirnflächen bestimmen.
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Bevorzugt
gehen die Stirnflächen in den Vertikalschlitz über.
Hierdurch lässt sich der größte Öffnungswinkel
bzw. die größte Spreizung für die Greifarme
erreichen.
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Bevorzugt
verläuft die Tasche symmetrisch zu einer Diagonalen des
Adapters und verläuft der Vertikalschlitz in Verlängerung
der Tasche entlang der Diagonalen. Hierdurch können beide
Greifarme elastisch ausgebildet werden oder je nach den Anforderungen
auch nur einer der Greifarme. Dies ist anhängig davon,
auf welcher Seite die Quernut eingebracht ist.
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In
einer Ausführungsform ist am der Tasche entgegengesetzten
Ende des Adapters, bevorzugt auf der Diagonalen, eine zweite Durchgangsbohrung mit
seitlichen Schlitzen zur Aufnahme einer Spannpratze mit Verdrehsicherung
und deren Befestigungsschraube angeordnet. Durch die Anordnung der
zweiten Durchgangsbohrung am der Tasche entgegengesetzten Ende des
Adapters verbleibt ein maximaler Bauraum für den Vertikalschlitz
und der Befestigung des Adapters.
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In
einer Ausführungsform ist auf der Diagonalen zwischen Tasche
und zweiter Durchgangsbohrung eine dritte Durchgangsbohrung angeordnet,
die zur Befestigung des Adapters in der Adapterausnehmung einsetzbar
ist. Durch diese Befestigung ist der Adapter zusätzlich
zur Befestigung über die Spannpratze verankert. Beim Auswechseln
der Spannpratze kann so der Adapter nicht aus der Adapterausnehmung
fallen.
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Bevorzugt
sind seitlich der Diagonalen vierte Durchgangsbohrungen zum Einführen
von Passstiften angeordnet. Durch diese Passstifte lässt
sich der Adapter leicht in der Adapterausnehmung positionieren.
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Ein
erfindungsgemäßer Trägerkörper
mit einer Adapterausnehmung zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen
Adapter ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Mittendiagonalen
der Adapterausnehmung eine erste Gewindebohrung zur Aufnahme der Befestigungsschraube
des Spreizwerkzeuges, eine zweite Gewindebohrung zur Aufnahme der
Befestigungsschraube der Spannpratze und eine dritte Gewindebohrung
zur Aufnahme der Befestigungsschraube der Adapterbefestigung angeordnet
ist.
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Bevorzugt
sind seitlich der Mittendiagonalen Stiftlöcher zur Aufnahme
der Passstifte angeordnet. Mit diesen Passstiften wird der Adapter
in der Adapterausnehmumg positioniert.
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Damit
sich der Adapter auch nach langer Einsatzzeit ohne Schwierigkeiten
aus der Adapterausnehmumg entfernen lässt kann die erste
Gewindebohrung den Trägerkörper durchragen oder
die erste Gewindebohrung in eine den Trägerkörper durchragende
Bohrung zum Einführen eines Ausdrehstiftes übergehen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert.
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Übersicht
der Figuren:
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1 Trägerkörper
(Klemmhalter) mit Adapater, Insert, und Spannelement
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2 Mini
Insert (Hartstoffeinsatz)
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3 Detailansicht
Schneidenbereich (Vorderseite) des Trägerkörpers
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4 Schneidenbereich
des Trägerkörpers ohne Spannelement
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5 Vorderseite
des Trägerkörpers ohne Adapter
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6 Adapter
mit Mini Insert in Einzelansicht vergrößert
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7 Adapter
ohne Mini Insert in Einzelansicht
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8 Adapter
in Einzelansicht mit Darstellung der unsichtbaren Kanten
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9 Detailansicht
des Plattensitzes im Adapter für das Mini Insert
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10 Seitenansicht
des Adapters
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11 Draufsicht
des Adapters mit Mini Insert
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Alle
Figuren zeigen dieselbe Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Adapters und Trägerkörpers. Gleiche Bezugsziffern
zeigen auch den gleichen Gegenstand.
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Die 6 bis 11 zeigen
einen in seiner Eigenschaft und Handhabung neuartigen auswechselbaren
Adapter 1, bzw. Schneidkörperadapter, der z. B.
zur Nutzung in der zerspanenden Industrie in Kombination mit handelsüblichen
DIN-ISO Trägerwerkzeugen 3, siehe 1, 3, 4 und 5, seine
Anwendung finden kann. Dieser auswechselbare Adapter 1 wird
in einer dafür geeigneten Adapterausnehmung 7 auf
einem Trägerkörper 3 aufgenommen, gehalten
und geführt. Die Außenform des Adapters 1 ist
dabei in ihrer Form und Ausrichtung den Seitenwänden 8, 9, 10 der Adapterausnehmung 7 auf
dem Trägerkörper 3 angepasst. Die Innenform des
Adapters 1 enhält eine Tasche 27 oder
Ausnehmung, deren Form und Ausrichtung so beschaffen ist, wie es
der zu verwendende Hartstoff-Einsatz 2, bzw. das hier verwendete
Mini Insert erfordert.
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Beide
Begriffe Hartstoff-Einsatz 2 und Mini Insert bezeichnen
denselben Gegenstand und werden in dieser Beschreibung parallel
verwendet. Die Bezeichnung Mini Insert soll zum Ausdruck bringen, dass
der Schneidkörper klein ist, zur Einsprarung seines Materials
und des Bearbeitungsaufwandes. Das Mini Insert 2 hat die
Eigenschaften und das Einsatzgebiet wie eine bei Fachleuten bekannte
Wendeschneidplatte. Die Merkmale dieses Mini Insert 2 bestehen
in seiner Bauart und Größe. Sie ist deutlich kleiner
als handelsübliche ISO Wendeschneidplatten, hat trotzdem
4 Schneidecken 38 und bietet den Vorteil der Materialeinsparung
und Kostensenkung in der Zerspanung, ohne eine ausreichende und
angemessene Klemmung des Schneidkörpers zu vernachlässigen.
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Die
Besonderheit dieses erfindungsgemäßen Adapters 1 besteht
in der besonderen Beschaffenheit und Ausprägung des schneidenseitigen
Bereichs. Das Mini Insert 2 wird dabei durch eine selbstklemmende
Vorrichtung des Adapters 1 gehalten. Dabei wird das Mini
Insert 2 in der Tasche 27 von 4 anliegenden Seitenflächen 40, 41, 42, 43 umgeben, gehalten
und geführt. Eine Hälfte des vorderen Bereiches
des Adapters 1 ist dabei waagerecht, einen Horizontalschlitz 16 bildend,
geschlitzt und hat im Verlauf des Schlitzendes 34 eine
Quernut 33. Die Selbstklemmung kann mittels eines Spannhebels
oder Spreizwerkzeuges gelöst werden, der in die Gewindebohrung 35 mit
Kegelende eingeschraubt wird. Dabei wird der über dem Horzontalschlitz 16 liegende Bereich
des Adapters 37 leicht elastisch aufgebogen, um das Mini
Insert 2 zu wechseln oder zu drehen. Anschließend
wird durch entfernen des Spannhebels und Rückfederung der
elastischen Verformung wieder die Vorspannung zum Halten des Mini
Insert 2 hergestellt.
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Die
besonderen Fähigkeiten des Adapters 1, den Hartstoff-Einsatz 2 in
seiner Idealposition zu halten und mit einfacher Handhabung wechseln
zu können, stehen hier im Vordergrund. Bei Verschleiß ist der
Adapter 1 auch leicht auszutauschen. Der Trägerkörper 3 unterliegt
im Gegensatz zu herkömmlichen Haltern nur noch sehr begrenzt
einem Verschleiß und hat dadurch eine wesentlich längere
Lebensdauer. Weiterhin kann der Adapter 1 aus verschiedensten
Werkstoffen hergestellt werden, um verschleißfester, oder
bei auftretenden Schwingungen dämpfend zu wirken. Auch
der Einsatz von Mini Inserts 2 und passenden Adaptern 1 mit
anderen Formen oder Größen auf dem gleichen Trägerkörper 3 ist
denkbar.
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Die
Erfindung beschreibt somit einen in seiner Eigenschaft und Handhabung
neuartigen auswechselbaren Adapter 1, der z. B. zur Nutzung
in der zerspanenden Industrie in Kombination mit handelsüblichen
DIN-ISO Trägerkörpern 3 seine Anwendung finden
kann.
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Der
Adapter 1 wird in einer dafür geeigneten Tasche 7 auf
einem Trägerkörper 3 aufgenommen, gehalten
und geführt. Die Außenform des Adapters 1 ist
dabei in seiner Form und Ausrichtung den Seitenwänden der
Adapterausnehmung auf dem Trägerkörper 3 angepasst.
Die Innenform des Adapters 1 enthält wiederum
eine Tasche 27, deren Form und Ausrichtung so beschaffen
ist, wie es der zu verwendende Schneidkörper, bzw. das
hier verwendete Mini Insert 2 erfordert.
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Das
Mini Insert 2 hat die Eigenschaften und das Einsatzgebiet
wie eine bei Fachleuten bekannte Wendeschneidplatte.
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Das
Mini Insert 2 hat trotz seiner geringen Größe 4 Schneidecken 38 und
bietet den Vorteil der Materialeinsparung und Kostensenkung in der
Zerspanung, ohne eine ausreichende und angemessene Klemmung des
Schneidkörpers zu vernachlässigen.
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In
den 1, 3, 4, 5 ist
in verschiedenen Ansichten der erfindungsgemäße
Trägerkörper 3 (Klemmhalter) mit eingesetzem
Adapter 1, Mini Insert 2 und Spanpratze 4 gezeigt.
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2 zeigt
den Hartstoff-Einsatz 2 bzw. Mini Insert. Mit seinen Seitenflächen 18 ist
der Hartstoff-Einsatz 2 an Seitenflächen im Adapter
anlegbar. Die Seitenflächen 18 gehen jeweils in
Stirnflächen 44 über. Am Übergang
von den Stirnflächen 44 zu den Spitzen befinden
sich die Schneidecken 38.
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3 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt des Trägerkörpers 3 der 1. 4 zeigt
die gleiche Ansicht wie 6, nur ist hier die Spannpratze 4 mit
ihrer Befestigungsschraube 6 abgenommen worden. Man sieht
den eingesetzten Adapter 1 und den Hartstoff-Einsatz 2,
der im Adapter 1 eingesetzt ist.
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5 zeigt
auch wieder die gleiche Ansicht des Trägerkörpers 3 wie
die 3 und 4, nur ist hier auch der Adapter 1 aus
der Adapterausnehmung 7 genommen worden. Auf der Mittendiagonalen 20, die
zugleich auch die Symmetrieachse der Adapterausnehmung ist, sind
verschiedenen Bohrungen eingebracht, zum Teil mit Gewinde. Gut zu
erkennen sind die Adapteranlageflächen 8, 9, 10.
An diese ist der Adapter anlegbar. Mit dem Bezugszeichen 11 ist eine
zweite Gewindebohrung bezeichnet, mit der die Spannpratze 4 über
ihre Befestigungsschraube 6 befestigt wird. Mit dem Bezugszeichen 13 ist
eine dritte Gewindebohrung bezeichnet, mit der der Adapter 1 mit
einer Schraube befestigbar ist. Mit dem Bezugszeichen 14 ist
eine erste Gewindebohrung bezeichnet, in die ein Gewindestift einschraubbar
ist. Dieser Gewindestift ist ein Spreizwerkzeug mit dem der elastische
Greifarm 37 oder die elastischen Greifarme (es können
auch zwei sein) gespreizt werden kann. Im seitlichen Abstand von
der Mittendiagonalen 20 sind zwei Stiftlöcher 12 und 15 angeordnet,
in die entsprechende Stifte zum Positionieren des Adapters 1 einsetzbar
sind. Bevorzugt wird nur ein Stiftloch 12, 15 verwendet,
und zwar das Stiftloch 12, welches am festen Greifarm 36 angeordnet
ist.
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6 zeigt
einen Adapter 1 mit Mini Insert 2 in Einzelansicht
etwas vergrößert und 7 den gleichen
Adapter 1 ohne Mini Insert 2 in Einzelansicht. 8 zeigt
den Adapter 1 in Einzelansicht mit Darstellung der unsichtbaren
Kanten und 9 eine Detailansicht von 8.
Die 10 und 11 zeigen eine
Seitenansicht des Adapters und eine Draufsicht des Adapters mit
eingesetztem Mini Insert.
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Der
an die Adapterausnehmung 7 angepasste Adapter 1,
der mit seinen Außenseiten 28, 29, 30 an
den Adapteranlageflächen 8, 9, 10 in
der Adapterausnehmung 7 anliegt, weist verschiedene Bohrungen
und Schlitze und eine Tasche 27 auf. Diese Tasche 27 dient
zur Aufnahme des Hartstoff-Einsatzes 2. Die Tasche 27 weist
dafür Seitenflächen 40, 42 und
Stirnflächen 41, 43 auf. Beide Stirnflächen 41, 43 gehen
in den Vertikalschlitz 17 über. Die Elastizität des
Greifarms 37 wird durch einen Horizontalschlitz 16 erreicht,
der bis zum Schlitzende 34 (siehe 8) reicht.
Damit der elastische Greifarm 37 diese Elastizität
aufweist, ist die Quernut 33 eingebracht, welche die Verbindung
vom elastischen Greifarm 37 mit dem Rest des Adapters 1 auf
den Bereich x beschränkt.
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Damit
das Spreizen der Tasche 27 leicht zu bewerkstelligen ist,
ist am Ende des Vertikalschlitzes 17 eine erste Durchgangsbohrung 24 angeordnet. Das
Spreizwerkzeug, zum Beispiel ein Gewindestift durchragt die erste
Durchgangsbohrung 24 und wird in die erste Gewindebohrung 14 auf
dem Trägerkörper 3 eingeschraubt. Durch
eine Konizität entsteht eine Kraft in Spreizrichtung der
Greifarme 36, 37.
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Auf
der Diagonalen 19 ausgehend von der ersten Durchgangsbohrung 24 ist
eine dritte Durchgangsbohrung 23 eingebracht, die zur Befestigung des
Adapters 1 auf dem Trägerkörper 3 dient.
Die zweite Durchgangsbohrung 11 dient zur Befestigung der
Spannpratze 4 und Verdrehsicherung durch die seitlichen
Schlitze 26.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102008042493
A1 [0005, 0006, 0006]
