DE102013100104A1

DE102013100104A1 - Rotations-Schneidwerkzeug und Werkzeugeinheit

Info

Publication number: DE102013100104A1
Application number: DE102013100104.1A
Authority: DE
Inventors: Josef Konrad Herud
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2033-01-09
Also published as: CN103909298A; US9415449B2; DE102013100104B4; US20140193219A1

Abstract

Ein Rotations-Schneidwerkzeug (10), insbesondere ein Bohrer oder Fräser für Schwerzerspanungsanwendungen, ist vorgesehen, das wenigstens eine Schneidkante (14) und einen Schaft (12) mit einem freien Ende (23) hat. Der Schaft (12) weist in seiner Umfangsfläche eine Nut (18) zur Aufnahme eines Auszugssicherungselements auf, wobei die Nut (18) axial und zugleich zumindest teilweise längs des Umfangs des Schafts (12) verläuft und mit Abstand vom freien Ende (23) des Schafts (12) beginnend sich in Richtung zum entgegengesetzten Ende erstreckt. Ferner ist eine Werkzeugeinheit (30) für ein Rotations-Schneidwerkzeug (10) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotations-Schneidwerkzeug, insbesondere einen Bohrer oder Fräser für Schwerzerspanungsanwendungen, sowie eine Werkzeugeinheit.
Rotations-Schneidwerkzeuge werden typischerweise in einen Werkzeughalter eingespannt, wobei die Rotations-Schneidwerkzeuge in dem Werkzeughalter mittels einer entsprechend aufgebrachten radialen Druckkraft gehalten werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass trotz hoher Einspannkraft das Rotations-Schneidwerkzeug, hervorgerufen durch Vibrationen, axial wandern kann. Beispielsweise treten bei Fräs- oder Schneidarbeiten unter einem Winkel von 45° hohe Vibrationen auf, die dieses axiale Wandern begünstigen. Das Problem des axialen Wanderns wurde bisher derart gelöst, dass zusätzliche Auszugssicherungselemente vorgesehen werden, die das Rotations-Schneidwerkzeug in dem Werkzeughalter formschlüssig fixieren. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass eine Klemmschraube durch eine Bohrung des Werkzeughalters geführt wird, die auf das Rotations-Schneidwerkzeug eine entsprechende Kraft ausübt. Eine weitere Möglichkeit ist es, das Rotations-Schneidwerkzeug mit einer dem Querschnitt der Klemmschraube entsprechenden Nut zu versehen, in die die Klemmschraube derart hineinragt, dass sie das Rotations-Schneidwerkzeug fixiert.
Als nachteilig bei dieser Lösung hat sich herausgestellt, dass durch den Formchluss die Lage des Rotations-Schneidwerkzeugs in dem Werkzeughalter nicht axial fein eingestellt oder verstellt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Rotations-Schneidwerkzeug zu schaffen, das für eine axiale Auszugssicherung geeignet ist und zudem in dem Werkzeughalter axial verstellbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rotations-Schneidwerkzeug, insbesondere einen Bohrer oder Fräser für Schwerzerspanungsanwendungen, mit wenigstens einer Schneidkante und einem Schaft mit einem freien Ende, der in seiner Umfangsfläche eine Nut zur Aufnahme eines Auszugssicherungselements aufweist, wobei sich die Nut axial und zugleich zumindest teilweise längs des Umfangs des Schafts und mit Abstand vom freien Ende des Schafts beginnend in Richtung zum entgegengesetzten freien Ende erstreckt.
Das erfindungsgemäße Rotations-Schneidwerkzeug weist demnach eine Nut auf, die sowohl zur axialen Feineinstellung des Rotations-Schneidwerkzeugs in einem Werkzeughalter als auch zur Auszugssicherung dient. Entlang des kurvenförmigen Nutverlaufs kann das Rotations-Schneidwerkzeug entsprechend durch Drehen des Schneidwerkzeugs axial verstellt werden, wobei das Auszugssicherungselement bei der axialen Einstellung des Rotations-Schneidwerkzeugs in der Nut läuft. Dadurch, dass sich die Nut aber nicht bis zum freien Ende des Schafts erstreckt, kann das Schneidwerkzeug in keinem Fall komplett aus dem Werkzeughalter gelöst werden, denn das Nutende wirkt als Anschlag für das Auszugssicherungselement.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Nut ausschließlich in der axialen Mitte des Schafts, insbesondere im mittleren Drittel, erstreckt. Damit sind die Verstellbarkeit und eine lange, nutfreie Einspannlänge gewährleistet. Das Rotations-Schneidwerkzeug ist universal verwendbar, auch für bestehende Halter, denn diese besitzen oft Auszugssicherungselemente, die im mittleren Drittel des Schafts angreifen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Nut wendelförmig mit gleichbleibender oder sich ändernder Steigung um den Schaft verläuft. Über die Ausgestaltung der Nut ist die axiale Feineinstellung des Rotations-Schneidwerkzeugs in dem Werkzeughalter definierbar. Je stärker die Steigung der Nut in dem Schaft verläuft, desto weniger Drehwinkel benötigt die axiale Feineinstellung des Rotations-Schneidwerkzeugs, um eine gewisse axiale Verstelllänge zu erreichen. Die Steigung der Nut bestimmt demnach den Feinheitsgrad der axialen Einstellung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Nut insgesamt maximal über den halben Umfang des Schafts verläuft, wodurch der Schaft noch genügend Stabilität behält.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Nut insgesamt über eine axiale Länge von maximal 15 mm, insbesondere maximal 10 mm, entlang des Schafts verläuft. Diese axiale Länge zur axialen Feineinstellung des Rotations-Schneidwerkzeugs in dem Werkzeughalter ist ausreichend. Ferner werden somit durch die axialen Nutenden zwei Anschläge definiert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Nut quer zu ihrer Längserstreckung gesehen ein rundes oder eckiges Profil aufweist. Das Profil der Nut ist dabei dem Profil des Auszugssicherungselements angepasst, sodass zwischen Auszugssicherungselement und Nut kein erwähnenswertes Axialspiel entsteht und sich eine flächige Anlage ergibt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Nut die gleiche Drehrichtung wie die Schneidkante aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass ein axiales Wandern des Rotations-Schneidwerkzeugs in dem Werkzeughalter weiter verhindert wird, da die gleiche Drehrichtung der Nut und der Schneidkante eine Sperrung des axialen Wanderns bewirkt.
Ferner ist eine Werkzeugeinheit vorgesehen, die einen Werkzeughalter und ein erfindungsgemäßes Rotations-Schneidwerkzeug aufweist, wobei der Werkzeughalter eine Aufnahme für den Schaft und ein Auszugssicherungselement aufweist, das sich in die Nut des Werkzeugs erstreckt, um das Werkzeug vor einem axialen Auszug aus der Aufnahme während des Betriebs zu sichern. Das Werkzeug ist in dem Werkzeughalter vor einem Wandern geschützt und kann zudem axial fein eingestellt werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Nut eine axiale Ausdehnung aufweist, die mit der axialen Ausdehnung des Auszugssicherungselements korrespondiert. Somit ist gewährleistet, dass das Auszugssicherungselement in die Nut des Werkzeugs passt, wobei kein axiales Spiel zwischen dem Auszugssicherungselement und dem Werkzeug auftritt, sodass eine präzise Funktion der Werkzeugeinheit garantiert ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Auszugssicherungselement seitlich aus einer Ausgangsstellung, in der es radial nicht in die Aufnahme ragt und das Werkzeug in den Halter eingeführt wird, in eine Verriegelungsstellung, in der es in die Nut ragt, verstellbar ist. Über das Auszugssicherungselement lässt sich das Werkzeug in dem Werkzeughalter vorfixieren, indem das Auszugssicherungselement in eine Vorfixierungsstellung überführt wird, in der es in die Nut derart hineinragt, dass das Werkzeug axial fein eingestellt werden kann. Nach der axialen Feineinstellung kann das Auszugssicherungselement in die Verriegelungsstellung überführt werden, um das Werkzeug in dem Werkzeughalter zu fixieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Rotations-Schneidwerkzeugs mit Blick auf die Nut,
2 eine Perspektivansicht des Rotations-Schneidwerkzeugs aus 1, und
3 eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße Werkzeugeinheit.
Die 1 und 2 zeigen ein Rotations-Schneidwerkzeug 10 in Form eines Bohrers, das einen Schaft 12 und einen Schneidabschnitt 13 mit einer Schneidkante 14 und einer Spannut 15 aufweist. Der Schneidabschnitt 13 und der Schaft 12 gehen in einem Übergangsbereich 16 ineinander über, um so das gesamte Rotations-Schneidwerkzeug 10 zu bilden.
In der gezeigten Ausführungsform weist der Schaft 12 des Rotations-Schneidwerkzeugs 10 eine Nut 18 auf, die in dem axial mittleren Abschnitt 20 des Schafts 12 angeordnet ist und auf der Umfangsfläche 21 des Schafts 12 verläuft.
Der Schaft 12 ist in drei axial etwa gleich lange Abschnitte unterteilt, nämlich den mittleren Abschnitt 20, einen Endabschnitt 22 mit einem freien Ende 23 sowie einen Zwischenabschnitt 24. Die Nut 18 verläuft ausschließlich in dem mittleren Abschnitt 20.
Der axiale Mittelpunkt der Nut 18 ist in der axialen Mitte 25 des Schafts 12 angeordnet.
Da die Nut 18 in dem mittleren Abschnitt 20 verläuft, sind am Nutende zwei Anschläge 26, 28. Diese sind in den Übergangsbereichen zwischen dem mittleren Abschnitt 20 und dem Endabschnitt 22 sowie dem Zwischenabschnitt 24 angeordnet. Die entgegengesetzten axialen Enden der Anschläge 26, 28 haben einen axialen Abstand von 10 mm. Die axiale Länge der Nut 18 definiert den maximalen axialen Feineinstellbereich des Rotations-Schneidwerkzeugs 10 in einem Werkzeughalter.
Die Nut 18 verläuft an dem Schaft 12 wendelförmig mit gleichbleibender Steigung, wobei die Steigung der Nut 18 den gleichen Drehsinn wie die Spannut 15 aufweist. Der gleiche Drehsinn der Nut 18 bewirkt, dass das Rotations-Schneidwerkzeug 10 im Betrieb vor einem axialen Wandern geschützt ist. Die Nut 18 verläuft lediglich um den halben Umfang des Schafts 12.
Die Steigung der Nut 18 könnte sich auch während des Nutverlaufs verändern, um zum Beispiel bei der axialen Einstellung in dem mittleren Bereich des Nutverlaufs einen gröberen Feineinstellungsabschnitt und zu den Anschlägen 26, 28 hin eine feinere Einstellung zu gewährleisten.
In 3 ist eine Werkzeugeinheit mit dem in den 1 und 2 gezeigten Rotations-Schneidwerkzeug 10 und einem Werkzeughalter 30 dargestellt, der mehrere Klemmbacken umfassen kann. Der Werkzeughalter 30 hat eine radiale Aufnahmeöffnung, vorzugsweise mit einem Innengewinde, in welches ein Auszugssicherungselement 32, hier zum Beispiel in Form einer Schraube, mehr oder weniger tief in Richtung Schneidwerkzeug 10 eingedreht werden kann. Das Auszugssicherungselement 32 hat an seiner Spitze ein Querschnittsprofil, welches dem Profil der Nut 18, quer zu deren Längserstreckung gesehen, entspricht.
In der dargestellten Ausführungsform hat die Nut 18 ein trapezförmiges Querschnittsprofil, und das Auszugssicherungselement 32 hat eine flache Spitze mit seitlichen Abfasungen, sodass auch hier in der entsprechenden Schnittansicht eine Trapezform vorhanden ist. Das Profil der Nut 18 könnte auch jede weitere beliebige Form annehmen. Entscheidend ist lediglich, dass das Auszugssicherungselement 32 in die Nut 18 derart einbringbar ist, dass es eine kraftschlüssige Klemmung bewirken kann.
Zum Einführen des Schneidwerkzeugs 10 in den Werkzeughalter 30 wird das Auszugssicherungselement 32 nach außen geschraubt, sodass der Schaft 12 axial am Auszugssicherungselement 32 entlang bewegt werden kann. Anschließend wird das Auszugssicherungselement 32 etwas radial nach innen bewegt, sodass es in die Nut 18 hineinragt. Durch Drehen des Schneidwerkzeugs 10 kann dann die axiale Lage des Schneidwerkzeugs 10 feinjustiert werden. Nach der axialen Feineinstellung des Rotations-Schneidwerkzeugs 10 wird das Auszugssicherungselement 32 weiter radial eingedreht und fixiert das Rotations-Schneidwerkzeug 10 entsprechend, wobei ein axiales Wandern des Rotations-Schneidwerkzeugs 10 verhindert wird.
Das Rotations-Schneidwerkzeug 10 ist universal für gängige Werkzeughalter einsetzbar, die eine Auszugssicherung aufweisen, die dem mittleren Abschnitt 20 des Schafts 12 zugeordnet ist.

Claims

Rotations-Schneidwerkzeug (10), insbesondere Bohrer oder Fräser für Schwerzerspanungsanwendungen, mit wenigstens einer Schneidkante (14) und einem Schaft (12) mit einem freien Ende (23), der in seiner Umfangsfläche eine Nut (18) zur Aufnahme eines Auszugssicherungselements aufweist, wobei sich die Nut (18) axial und zugleich zumindest teilweise längs des Umfangs des Schafts (12) und mit Abstand vom freien Ende (23) des Schafts (12) beginnend in Richtung zum entgegengesetzten freien Ende erstreckt.
Rotations-Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (18) ausschließlich in der axialen Mitte (21) des Schafts (12), insbesondere im mittleren Drittel, erstreckt.
Rotations-Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (18) wendelförmig mit gleichbleibender oder sich ändernder Steigung um den Schaft (12) verläuft.
Rotations-Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (18) insgesamt maximal über den halben Umfang des Schafts (12) verläuft.
Rotations-Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (18) insgesamt über eine axiale Länge von maximal 15 mm, insbesondere maximal 10 mm, entlang des Schafts (12) verläuft.
Rotations-Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (18) quer zu ihrer Längserstreckung gesehen ein rundes oder eckiges Profil aufweist.
Rotations-Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (18) die gleiche Drehrichtung wie die Schneidkante (14) aufweist.
Werkzeugeinheit aus einem Werkzeughalter (30) und einem Rotations-Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkzeughalter (30) eine Aufnahme für den Schaft (12) und ein Auszugssicherungselement (32) aufweist, das sich in die Nut (18) des Werkzeugs (10) erstreckt, um das Werkzeug (10) vor einem axialen Auszug aus der Aufnahme während des Betriebs zu sichern.
Werkzeugeinheit (30) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (18) eine axiale Ausdehnung aufweist, die mit der axialen Ausdehnung des Auszugssicherungselements (32) korrespondiert.
Werkzeugeinheit (30) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auszugssicherungselement (32) seitlich aus einer Ausgangsstellung, in der es radial nicht in die Aufnahme ragt, in eine Verriegelungsstellung, in der es in die Nut (18) ragt, verstellbar ist.