DE102014105705A1

DE102014105705A1 - Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE102014105705A1
Application number: DE102014105705.8A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Schoppe; Franz Pfob
Original assignee: Mimatic GmbH
Current assignee: Mimatic GmbH
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2015-10-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug (1), umfassend eine Schneidplatte (2), einen Halter (3), der einen zu einer Rotationsachse (4) des Halters (3) koaxial angeordneten Schneidplattenaufnahmebereich (5) zum Halten der Schneidplatte (2) an dem Halter (3) aufweist, und ein Befestigungsmittel (6) zum lösbaren Befestigen der Schneidplatte (2) an dem Halter (3). Um ein Schneidwerkzeug (1) der vorstehend genannten Art anzugeben, bei dem die Schneidplatte (2) einfach herstellbar, problemlos demontierbar und präzise positionierbar ist, schlägt die Erfindung vor, dass die Schneidplatte (2) und der Schneidplattenaufnahmebereich (5) derart ausgebildet sind, dass bei Anlage von Plananlageflächen (9, 10) der Schneidplatte (2) und des Schneidplattenaufnahmebereiches (5) eine Mantelfläche eines Konus einer Schneidplattenausnehmung (8) der Schneidplatte (2) und eine Mantelfläche eines Konus eines Formelementes (7) des Schneidplattenaufnahmebereiches (5) zueinander beabstandet sind, wobei der Abstand größer oder gleich null ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, umfassend eine Schneidplatte, einen Halter, der einen zu einer Rotationsachse des Halters koaxial angeordneten Schneidplattenaufnahmebereich zum Halten der Schneidplatte an dem Halter aufweist, und ein Befestigungsmittel zum lösbaren Befestigen der Schneidplatte an dem Halter, wobei: der Schneidplattenaufnahmebereich ein Formelement in Form eines zu der Rotationsachse koaxial angeordneten geraden Konus aufweist, wobei der Konus eine Mantelfläche und eine Grundfläche aufweist, wobei die Grundfläche von einem abgerundeten Vieleck-Polygon begrenzt ist; die Schneidplatte eine Schneidplattenausnehmung in Form eines geraden Konus aufweist, wobei der Konus eine Mantelfläche aufweist, wobei die Mantelfläche der Schneidplattenausnehmung zu der Mantelfläche des Formelementes komplementär ausgebildet ist; der Schneidplattenaufnahmebereich eine zu der Rotationsachse orthogonal verlaufende Plananlagefläche aufweist; und die Schneidplatte eine Plananlagefläche aufweist, wobei die Plananlagefläche der Schneidplatte zu der Plananlagefläche des Schneidplattenaufnahmebereiches komplementär ausgebildet ist.
Im Allgemeinen sind Schneidwerkzeuge im Stand der Technik vielfach beschrieben und allgemein bekannt. Schneidwerkzeuge, die mit einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Drehmaschine, im Rahmen einer industriellen Fertigung verwendet werden, unterliegen großem Verschleiß. Um die Kosten für die Wiederinstandsetzung der Zerspanungswerkzeuge gering zu halten, wird nicht das komplette Schneidwerkzeug, sondern lediglich die verschlissene Schneidplatte ausgetauscht. Hierzu muss die verschlissene Schneidplatte von dem Schneidplattenaufnahmebereich des Halters demontiert und eine neue Schneidplatte an dem Schneidplattenaufnahmebereich montiert werden. Allerdings ist bereits der Ersatz der Schneidplatte allein mit erheblichen Kosten verbunden, da diese in der Regel aufwändig und damit kostenintensiv geschliffen werden muss, um eine hinreichende Präzision bei der Positionierung zu erreichen. An die Positionierung der neuen Schneidplatte an dem Schneidplattenaufnahmebereich sind hohe Anforderungen hinsichtlich der Präzision der Positionierung gestellt, da ansonsten eine hochgenaue Fertigung mit minimalen Toleranzen nicht durchführbar oder nach jedem Austausch der Schneidplatte eine Kalibrierung des Schneidwerkzeuges erforderlich ist. Bei der Positionierung der Schneidplatte an dem Schneidplattenaufnahmebereich sind insbesondere die axiale Position, die Zentrierung und der Rundlauf der Schneidplatte zu beachten, um eine hinreichende Präzision der Positionierung gewährleisten zu können. Im Lichte dieser Anforderungen konnten die herkömmlichen Schneidwerkzeuge in zwei Gruppen eingeteilt werden. Die der ersten Gruppe zugehörigen Schneidwerkzeuge sind einfach zu demontieren, erfüllen die Anforderungen an die Präzision der Positionierung aber nur unzureichend. Die der zweiten Gruppe zugehörigen Schneidwerkzeuge sind kostenintensiv mit sehr engen Toleranzen gefertigt, um die Anforderungen an die Präzision der Positionierung zu erfüllen, und dementsprechend schwierig zu demontieren.
Im Speziellen ist von dem Hersteller Sandvik Coromant in Sandviken, Schweden eine Schnittstelle für Zerspanungswerkzeuge der eingangs genannten Art bekannt, das der zweiten Gruppe zuzurechnen ist. Dieses Schneidwerkzeug weist eine Schnittstelle auf, die entlang einer Rotationsachse der Schnittstelle konisch ausgebildet ist und deren Querschnittsfläche von einem abgerundeten Dreieck-Polygon begrenzt ist. Nachteilig an diesem Schneidwerkzeug ist, dass die Schnittstelle und die Schneidplatte aufwändig geschliffen werden müssen, um einen Presssitz der Schneidplatte auf der Schnittstelle zu ermöglichen, und gleichzeitig eine Plananlage des an dem Halter zu montierenden Gegenstücks an der Schnittstelle erst dadurch erreicht wird, dass das Gegenstück mittels des Befestigungselementes auf die Schnittstelle gedrückt wird, wobei die beiden Elemente elastisch verformt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Schneidplatte einfach herstellbar, problemlos demontierbar und präzise positionierbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art vor, wobei die Schneidplatte und der Schneidplattenaufnahmebereich derart ausgebildet sind, dass bei Anlage der Plananlagefläche der Schneidplatte an der Plananlagefläche des Schneidplattenaufnahmebereiches und identischer Orientierung der Schneidplattenausnehmung und des Formelementes die Mantelfläche des Konus der Schneidplattenausnehmung und die Mantelfläche des Konus des Formelementes zueinander beabstandet sind, wobei der Abstand größer oder gleich null ist. Auf Grund des erfindungsgemäßen Spaltes zwischen den Mantelflächen liegt die Schneidplatte plan an dem Schneidplattenaufnahmebereich an. Somit ist eine hohe Präzision hinsichtlich der axialen Positionierung gegeben. Ein Presssitz ist nicht erforderlich, sodass die Schneidplatte und der Schneidplattenaufnahmebereich weder elastisch noch plastisch verformt werden, was die Haltbarkeit dieser Bauteil deutlich verlängert, da positionierungsbedingte Materialspannung ausbleiben. Auch ein passgenaues Zusammenspiel von Schneidplatte und Schneidplattenaufnahmebereich ist nicht erforderlich. Infolgedessen ist die Schneidplatte problemlos demontierbar. Zum Übertragen von Antriebskräften wird erfindungsgemäß mit großem Vorteil eine abgerundete Vieleck-Polygon-Kontur für die Grundfläche des Konus verwendet. Die abgerundete Vieleck-Polygon-Kontur ermöglicht die Übertragung von hohen Antriebskräften bei gleichzeitiger Vermeidung von Kraftspitzen, die ansonsten auf exponierte Bereiche des Schneidplattenaufnahmebereiches und der Schneidplatte wirken und deren Verschleiß fördern würden. Besonders vorteilhaft ermöglicht der Spalt zwischen dem sich konisch verjüngenden Formelement des Schneidplattenaufnahmebereiches und der konischen Schneidplattenausnehmung der Schneidplatte, die als Sackloch oder als Durchgangsöffnung ausgebildet sein kann, ein zu der Rotationsachse radiales Spiel. In anderen Worten, die Schneidplatte sitzt geringfügig verdrehbar auf dem Schneidplattenaufnahmebereich, wobei eine Plananlage der Schneidplatte an dem Schneidplattenaufnahmebereich stets gewährleistet ist. Um die erforderliche Präzision beim Rundlauf zu erzielen, wird das radiale Spiel im Zuge einer Selbstzentrierung der Schneidplatte an dem Schneidplattenaufnahmebereich ausgeglichen. Dieser Ausgleich erfolgt über eine geringfügige Verdrehung der Schneidplatte relativ zu dem Schneidplattenaufnahmebereich, wobei die Verdrehung von den beim Zerspanungsvorgang wirkenden Antriebskräften beziehungsweise durch das Anziehen des Befestigungsmittels bewirkt wird. Eine elastische Verformung der Schneidplatte und/oder des Schneidplattenaufnahmebereichs ist nicht erforderlich, um eine hinreichende Präzision bei der Positionierung zu erreichen. Darüber hinaus erlaubt das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug das Übertragen von großen Antriebskräften und Schneidkräften, da nach der geringfügigen Verdrehung zum Reduzieren des Abstandes zwischen den Mantelflächen auf null die Schneidplatte nicht nur punktuell, sondern entlang von Linien an dem Schneidplattenaufnahmebereich anliegt. In anderen Worten, es liegen linienartige Berührungszonen oder kurz Berührungslinien vor. Des Weiteren erlaubt der erfindungsgemäß vorgesehene Spalt Fertigungstoleranzen, die ausreichend sind, um die Schneidplatte und/oder den Halter ausschließlich mittels einer reinen Sintertechnik herstellen zu können und dennoch eine ausreichende Präzision bei der Positionierung zu erreichen. Fertigungstoleranzen bei der Schneidplattenausnehmung der Schneidplatte und dem Formelement des Schneidplattenaufnahmebereiches von jeweils bis zu ±100 µm sind durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schnittstelle Schneidplatte-Schneidplattenaufnahmebereich kompensierbar, ohne den Rundlauf spürbar zu beeinträchtigen. Aufwändige Schleifarbeiten für eine hochpräzise Anpassung der Schneidplattenausnehmung an das Formelement des Schneidplattenaufnahmebereiches entfallen. Zum Demontieren der Schneidplatte von dem Schneidplattenaufnahmebereich wird zunächst das Befestigungsmittel gelöst. Da im Fall der Demontage kein Zerspanungsvorgang läuft, wirken keine Kräfte zum Aufrechterhalten der Verdrehung. Insofern ist eine kleinwinklige Drehung der Schneidplatte mit geringem Kraftaufwand relativ zu dem Schneidplattenaufnahmebereich entgegen der Richtung der Verdrehung beim Zerspanungsvorgang ausreichend, um die Schneidplatte von dem Schneidplattenaufnahmebereich auf Grund der Konusform und der abgerundeten Vieleck-Polygon-Kontur verkantungsfrei zu lösen, sodass die Demontage der Schneidplatte problemlos durchführbar ist. Die erfindungsgemäße Schneidplatte kann gegebenenfalls als Fräsplatte oder Reibplatte ausgebildet sein.
Um Fertigungstoleranzen bei der Schneidplattenausnehmung der Schneidplatte und dem Formelement des Schneidplattenaufnahmebereiches von jeweils bis zu ±100 µm zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abstand gleich 200 µm ist. Alternativ dazu ist der Abstand bevorzugt kleiner 200 µm, beispielweise gleich 150 µm, 100 µm oder 50 µm. Die Fertigungskosten oder Herstellungskosten eines Schneidwerkzeuges oder seiner Teile werden in der Regel weitgehend durch die erforderlichen Fertigungstoleranzen definiert. Ein großer Toleranzbereich, zum Beispiel 1,5 mm ± 0,1 ist schneller auf einer einfachen Maschine herstellbar. Ein kleiner Toleranzbereich, zum Beispiel 1,5 mm +0,00 –0,01 ist nur mit mehr Zeitaufwand und auf einer hochwertigen Maschine herstellbar. Mittels des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges wird eine hohe Präzision der Position von Schneidzähnen der Schneidplatte relativ zu dem Halter bei großer Toleranz in der Schnittstelle von Schneidplatte und Halter erreicht. Der Abstand kann 0,0 mm, aber auch bis zu 0,1 mm oder 0,2 mm betragen, was mit großem Vorteil die sintertechnische Herstellung der Elemente ermöglicht. Der Abstand hat ein Toleranzfeld x +0/–0,1 und y +0,1/–0. Im Vergleich zu zylindrischen polygonalen Schnittstellen ist bei dem konisch geformten Polygon eine Toleranz von 0 auf 0 möglich. Hierzu ist ein Mindestspalt von 0,01 mm erforderlich. Dieser deutlich größere Bereich kann erfindungsgemäß mit großem Vorteil zum Kompensieren der Sintertoleranzen verwendet werden.
Es erweist sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass der Konus des Formelementes Mantellinien aufweist, die entlang zumindest von Teilen ihrer Längen konkav oder konvex sind. Die so erhältlichen eingedellten beziehungsweise beuligen Mantelflächen erlauben die Definition von speziellen Berührungszonen, bevorzugt Berührungslinien und besonders bevorzugt Berührungsflächen, zwischen der Schneidplatte und dem Schneidplattenaufnahmebereich, die bestens geeignet sind, um hohe Antriebskräfte und Schneidkräfte kraftspitzenfrei und damit materialschonend zu übertragen.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Konus des Formelementes eine Verjüngung von 1° bis 45°, bevorzugt von 5° bis 35°, besonders bevorzugt von 8° bis 30°, ganz besonders bevorzugt von 10° bis 25° aufweist, beispielsweise 15°, 17°, 20° oder 22°. Eine solche Verjüngung erlaubt ein ausreichend großes radiales Spiel der Schneidplatte auf dem Schneidplattenaufnahmebereich bei annehmbarer baulicher Länge des Formelementes, kleinen zu der Rotationsachse axial gerichteten Kraftkomponenten und ausreichender Freistellung der Schneidplatte von dem Schneidplattenaufnahmebereich bei Demontage. Auf Grund des kleinen Keilwinkels des Konus muss das Befestigungsmittel, das bevorzugt als eine Schraube ausgebildet ist, lediglich geringen Zugkräften widerstehen und kann dementsprechend schlank dimensioniert werden. Bereits kleine, durch das Befestigungsmittel aufgebrachte Anzugskräfte sind ausreichend, um die Plananlage der Schneidplatte an dem Schneidplattenaufnahmebereich bei gleichzeitigem radialen Spiel der Schneidplatte relativ zu dem Schneidplattenaufnahmebereich sicherzustellen und ein Taumeln oder Flattern der Schneidplatte relativ zu dem Schneidplattenaufnahmebereich zu unterbinden, wobei das radiale Spiel bei Beginn des Zerspanungsvorganges durch eine Verdrehung der Schneidplatte relativ zu dem Schneidplattenaufnahmebereich abgestellt wird.
Es erweist sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft, dass der Halter oder die Schneidplatte oder der Halter und die Schneidplatte aus einem gesinterten Material bestehen. Auf Grund des erfindungsgemäßen Abstandes zwischen der Schneidplattenausnehmung der Schneidplatte und dem Formelement des Schneidplattenaufnahmebereiches ist es möglich, den Halter, die Schneidplatte oder beides sintertechnisch herzustellen und dennoch eine hinreichende Präzision bei der Positionierung der Schneidplatte zu gewährleisten. Durch die Verwendung von gesinterten Bauteilen kann das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug kostengünstiger hergestellt werden, da aufwändige Oberflächenbehandlungen, wie zum Beispiel Schleifarbeiten, entfallen.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Halter mit seinem Schneidplattenaufnahmebereich nicht einteilig ausgebildet ist, sondern dass der Halter und das Formelement des Schneidplattenaufnahmebereiches zweiteilig ausgebildet sind, wobei das Formelement zusätzlich einen Haltebereich zum Halten des Formelementes an dem Halter aufweist. Somit kann das Formelement separat von dem restlichen Halter hergestellt und abschließend an diesem gehaltert werden. Allerdings wirkt sich ein zweiteiliger Aufbau des Halters gegebenenfalls negativ auf die Präzision der Positionierung aus. Weiterhin von der Erfindung umfasst ist ein drei- oder mehrteiliger Aufbau des Halters.
Hierzu erweist es sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass der Haltebereich mittels Hartlötens mit dem Halter verbunden ist. Diese stoffschlüssige Verbindung stellt eine sehr stabile Befestigung des Formelementes an dem Halter dar, die hohen Belastungen, beispielsweise hohen Antriebskräften, starken Temperaturschwankungen und einer Exposition gegenüber chemisch aggressiven Substanzen, bestens standhält. Ebenfalls erfindungsgemäß sind die Verbindungsarten Schweißen, Einpressen oder Aufpressen.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Haltebereich als eine Hülse ausgebildet ist, wobei die Hülse in einer an dem Halter angeordneten Halterausnehmung gleitend angeordnet ist. Die gleitend gelagerte Hülse ist mit großem Vorteil in der Halterausnehmung versenkbar angeordnet, sodass ein zu der Rotationsachse axialer Überstand des Formelementes über die Plananlagefläche des Schneidplattenaufnahmebereiches hinaus variabel ausgebildet ist. Dieser variable Überstand ermöglicht eine Anlage von Schneidplatten mit unterschiedlicher Dicke und von Schneidplatten mit großer Toleranz bei der Fertigung der Schneidplattenausnehmung, wobei eine ausreichende Präzision bei der Positionierung der Schneidplatte an dem Schneidplattenaufnahmebereich sichergestellt ist.
Hierbei erweist es sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft, dass das Schneidwerkzeug Mittel zum Herausdrücken der Hülse aus der Halterausnehmung aufweist. Auf Grund des konisch geformten Formelementes des Schneidplattenaufnahmebereiches wirken bei der Übertragung von Antriebskräften zu der Rotationsachse axial gerichtete Kraftkomponenten, die den als Hülse ausgebildeten Schneidplattenaufnahmebereich aus der Schneidplattenausnehmung in die Halterausnehmung drücken und somit sowohl die präzise Positionierung als auch die Übertragung von Antriebskräften gefährden würden, wenn keine oder zu schwache Mittel zum Herausdrücken der Hülse vorgesehen wären. Bei der Montage der Schneidplatte an dem Halter mittels des Befestigungsmittels tritt die Hülse in die Schneidplattenausnehmung ein, bis die Hülse durch den Spalt beabstandet in der Schneidplattenausnehmung angeordnet ist. Falls jedoch die Kombination von Hülse und Schneidplattenausnehmung ein Maß aufweist, das die Toleranz des Schneidwerkzeuges überschreitet, ist der Abstand gleich null, das heißt, dass die Mantelfläche des Konus der Schneidplattenausnehmung und die Mantelfläche des Konus des Formelementes aneinander anliegen. Ist die Kombination von Hülse und Schneidplattenausnehmung derart, dass die Hülse zu groß und die Schneidplattenausnehmung zu klein gefertigt sind, führt ein Anziehen des Befestigungsmittels dazu, dass die Hülse gegen eine von den Mitteln zum Herausdrücken der Hülse aufgebrachte Rückstellkraft in die Halterausnehmung gedrückt wird. Mit anderen Worten, grobe fertigungstechnischen Ungenauigkeiten, die die Toleranz des Schneidwerkzeuges eigentlich überschreiten, werden durch eine Versenkbarkeit der Hülse in der Halterausnehmung dennoch kompensiert, sodass die Anlage der Plananlagefläche der Schneidplatte an der Plananlagefläche des Schneidplattenaufnahmebereiches gewährleitstet ist.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mittel zum Herausdrücken der Hülse als mindestens eine Feder, insbesondere vier Spiralfedern, ausgebildet sind. Spiralfedern mit unterschiedlichsten Charakteristiken sind im Handel kostengünstig erhältlich. Bevorzugt sind mehrere, insbesondere drei, vier oder fünf, Spiralfedern entlang einer zu der Rotationsachse koaxial und an einem Boden der Halterausnehmung angeordneten ringförmigen Nut gleichförmig verteilt angeordnet. Alternativ zu der Nut können Bohrungen in dem Boden der Halterausnehmung vorgesehen sein, um die Spiralfedern aufzunehmen. Anstatt Federn, insbesondere Spiralfedern, als Rückstellelemente zum Herausdrücken der Hülse können andere elastische Bauteile oder Materialien, wie beispielsweise Gummi, verwendet werden. Da die Hülse und die Schneidplatte immer radial formschlüssig anliegen, ist eine präzise radiale Positionierung der Schneiden für Anwendungen im Drehen erreicht.
Es erweist sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft, dass das Schneidwerkzeug Sicherungsmittel zum Sichern der Hülse gegen ein vollständiges Verlassen der Halterausnehmung aufweist. Die Sicherungsmittel verhindern einen Verlust der Hülse, wenn an dem Halter keine Schneidplatte montiert ist, weil diese beispielsweise gerade ausgetauscht wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sicherungsmittel als ein in eine in der Halterausnehmung angeordnete Hinterschneidung eingreifender Sprengring ausgebildet sind, der in einer an dem Haltebereich angeordneten umlaufenden Nut sitzt. Somit ist eine maximal mögliche zu der Rotationsachse axiale Gleitstrecke der Hülse exakt definiert und begrenzt. Sofern keine anderen Beschränkungen vorliegen, entspricht die Länge der Gleitstrecke der Breite der Hinterschneidung abzüglich der Breite des Sprengringes. Nuten und Hinterschneidungen als stabile geometrische Formen sind fertigungstechnisch einfach bereitzustellen und Sprengringe mit unterschiedlichsten Charakteristiken sind im Handel erhältlich, sodass das erfindungsgemäße Sicherungsmittel robust, kostengünstig und einfach reproduzierbar ist. Alternativ dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sprengring und die ihn aufnehmende Nut durch einen an dem Haltebereich angeordneten Flansch in Form eines Endanschlages ersetzt sind.
Es erweist sich erfindungsgemäß als sehr vorteilhaft, dass das abgerundete Vieleck-Polygon als ein abgerundetes Viereck-Polygon ausgebildet ist, um die Übertragung von hohen Antriebskräften bei gleichzeitiger Vermeidung von Kraftspitzen zu ermöglichen. Alternativ dazu kann das abgerundete Vieleck-Polygon als ein abgerundetes Dreieck-, Fünfeck-, Sechseck- oder Achteck-Polygon ausgebildet sein. Die erfindungsgemäßen Vieleck-Polygone sind geschlossen und weisen eine Exzentrizität von 2,00% bis 5,00%, bevorzugt von 3,62%, auf. Die Seiten zwischen den abgerundeten Ecken der erfindungsgemäßen Polygone sind gerade oder relativ zum Zentrum des Polygons konkav oder konvex ausgebildet.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schneidplatte ein Messerkopf ist. Der Messerkopf, wie auch die Schneidplatte, kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei einer mehrteiligen Ausführung sind mindestens zwei Teile des Messerkopfes beziehungsweise der Schneidplatte mittels Lötens miteinander verbunden.
Die Erfindung wird in zwei Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen sind.
Die Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges;
2 eine schematische Draufsicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges in Abwesenheit einer Schneidplatte und Anwesenheit eines Befestigungsmittels; und
3 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges.
Die 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges 1. Das Schneidwerkzeug 1 umfasst eine Schneidplatte 2, einen Halter 3, der einen zu einer Rotationsachse 4 des Halters 3 koaxial angeordneten Schneidplattenaufnahmebereich 5 zum Halten der Schneidplatte 2 an dem Halter 3 aufweist, und ein Befestigungsmittel 6 zum lösbaren Befestigen der Schneidplatte 2 an dem Halter 3. Der Schneidplattenaufnahmebereich 5 weist ein Formelement 7 in Form eines zu der Rotationsachse 4 koaxial angeordneten geraden Konus auf, wobei der Konus eine Mantelfläche und eine Grundfläche aufweist. Diese Grundfläche ist von einem abgerundeten Achteck-Polygon begrenzt. Die Schneidplatte 2 weist eine Schneidplattenausnehmung 8 in Form eines geraden Konus auf, wobei der Konus eine Mantelfläche aufweist. Die Mantelfläche der Schneidplattenausnehmung 8 ist zu der Mantelfläche des Formelementes 7 komplementär ausgebildet. Der Schneidplattenaufnahmebereich 5 weist eine zu der Rotationsachse 4 orthogonal verlaufende Plananlagefläche 9 auf. Die Schneidplatte 2 weist eine Plananlagefläche 10 auf, wobei die Plananlagefläche 10 der Schneidplatte 2 zu der Plananlagefläche 9 des Schneidplattenaufnahmebereiches 5 komplementär ausgebildet ist. Insbesondere weisen die Plananlageflächen 9, 10 mikroskopische und/oder makroskopische Strukturen auf, die zueinander komplementär ausgebildet sind und die Übertragung von Antriebskräften und Schneidkräften unterstützen. Die Schneidplatte 2 und der Schneidplattenaufnahmebereich 5 sind derart ausgebildet, dass bei Anlage der Plananlagefläche 10 der Schneidplatte 2 an der Plananlagefläche 9 des Schneidplattenaufnahmebereiches 5 und identischer Orientierung der Schneidplattenausnehmung 8 und des Formelementes 7 die Mantelfläche des Konus der Schneidplattenausnehmung 8 und die Mantelfläche des Konus des Formelementes 7 zueinander beabstandet sind, wobei der Abstand größer oder gleich null, insbesondere etwa gleich 100 µm, ist. Der Konus des Formelementes 7 weist Mantellinien auf, die gerade sind, jedoch auch entlang zumindest von Teilen ihrer Längen konkav oder konvex sein können. Weiterhin weist der Konus des Formelementes 7 eine Verjüngung von 19° auf. Sowohl der Halter 3 als auch die Schneidplatte 2 bestehen aus einem gesinterten Material. In der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind der Halter 3 und das Formelement 7 zweiteilig ausgebildet sind, wobei das Formelement 7 zusätzlich einen Haltebereich 11 zum Halten des Formelementes 7 an dem Halter 3 aufweist. Der Haltebereich 11 ist mittels Hartlötens stoffschlüssig mit dem Halter 3 verbunden. Der Halter 3 weist einen Durchmesser von 16 mm auf, jedoch ist in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck des Schneidwerkzeuges 1 ein Durchmesser des Halters 3 in einem Bereich von 8 mm bis 48 mm vorgesehen. Das in 1 dargestellte Befestigungsmittel 6 ist eine Senkkopfschraube, wobei das Gewinde der Senkkopfschraube in ein in dem Formelement 7 angeordnetes Innengewinde eingreift und der Senkkopf die Schneidplatte 2 gegen den Halter 3 presst, mithin also die Plananlagefläche 9, 10 gegeneinander presst. Zwischen den Plananlageflächen 9, 10 kann eine Unterlegscheibe angeordnet sein, sodass bei einer vorbestimmten axialen Länge des Konus des Formelementes 7, beispielsweise 15 mm, Schneidplatten 2 unterschiedlicher Dicke an dem Schneidplattenaufnahmebereich 5 montierbar sind.
Die 2 zeigt eine schematische Draufsicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges 1 in Abwesenheit einer Schneidplatte 2 und Anwesenheit eines Befestigungsmittels 6. Dargestellt ist der Schneidplattenaufnahmebereich 5, auf dem in einem montierten Zustand die Schneidplatte 2 sitzt. Der der Schneidplattenaufnahmebereich 5 und damit auch der Halter 3 weisen einen Durchmesser von 16 mm auf. Das Formelement 7 ist koaxial zu der Rotationsachse 4 angeordnet. Das abgerundete Vieleck-Polygon zum Übertragen von Antriebskräften von dem Schneidplattenaufnahmebereich 5 auf die in 2 nicht wiedergegebene Schneidplatte 2 ist als abgerundetes Achteck-Polygon mit einer Exzentrizität von 3,62% ausgebildet, dessen Seiten relativ zum Zentrum des Polygons konkav sind. Der Schneidplattenaufnahmebereich 5 besteht aus einem gesinterten Material.
Die 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges 1. Die zweite Ausführungsform ist dem Grunde nach gleich aufgebaut wie die erste Ausführungsform. Allerdings sind der in 3 gezeigte Halter 3 dreiteilig und der Haltebereich 11 des Formelementes 7 als eine Hülse 12 ausgebildet, wobei die Hülse 12 in einer an dem Halter 3 angeordneten Halterausnehmung 13 gleitend angeordnet ist. Das Schneidwerkzeug 1 gemäß der zweiten Ausführungsform weist Mittel zum Herausdrücken 14 der Hülse 12 aus der Halterausnehmung 13 auf, wobei die Mittel zum Herausdrücken 14 der Hülse 12 als vier Spiralfedern ausgebildet sind. Weiterhin weist das Schneidwerkzeug 1 gemäß der zweiten Ausführungsform Sicherungsmittel 16 zum Sichern der Hülse 12 gegen ein vollständiges Verlassen der Halterausnehmung 13 auf, wobei die Sicherungsmittel 16 als ein in eine in der Halterausnehmung 13 angeordnete Hinterschneidung 17 eingreifender Sprengring 18 ausgebildet sind, der in einer an dem Haltebereich 11 angeordneten umlaufenden Nut 19 sitzt. Der Konus des Formelementes 7 weist eine Verjüngung von 23° auf. Das abgerundete Vieleck-Polygon zum Übertragen von Antriebskräften von dem Schneidplattenaufnahmebereich 5 auf die Schneidplatte 2 ist als abgerundetes Viereck-Polygon ausgebildet, dessen Seiten relativ zum Zentrum des Polygons konvex sind. Das in 3 dargestellte Befestigungsmittel 6 ist eine die Hülse 12 in axialer Richtung durchsetzende Schraube, wobei das Gewinde der Schraube in ein in dem Halter 3 angeordnetes Innengewinde eingreift und der Kopf der Schraube die Schneidplatte 2 gegen den Halter 3 presst, mithin also die Plananlageflächen 9, 10 gegeneinander presst.
Bezugszeichenliste

1: Schneidwerkzeug
2: Schneidplatte
3: Halter
4: Rotationsachse
5: Schneidplattenaufnahmebereich
6: Befestigungsmittel
7: Formelement
8: Schneidplattenausnehmung
9: Plananlagefläche
10: Plananlagefläche
11: Haltebereich
12: Hülse
13: Halterausnehmung
14: Mittel zum Herausdrücken
15: Feder
16: Sicherungsmittel
17: Hinterschneidung
18: Sprengring
19: Nut

Claims

Schneidwerkzeug (1), umfassend eine Schneidplatte (2), einen Halter (3), der einen zu einer Rotationsachse (4) des Halters (3) koaxial angeordneten Schneidplattenaufnahmebereich (5) zum Halten der Schneidplatte (2) an dem Halter (3) aufweist, und ein Befestigungsmittel (6) zum lösbaren Befestigen der Schneidplatte (2) an dem Halter (3), wobei: der Schneidplattenaufnahmebereich (5) ein Formelement (7) in Form eines zu der Rotationsachse (4) koaxial angeordneten geraden Konus aufweist, wobei der Konus eine Mantelfläche und eine Grundfläche aufweist, wobei die Grundfläche von einem abgerundeten Vieleck-Polygon begrenzt ist; die Schneidplatte (2) eine Schneidplattenausnehmung (8) in Form eines geraden Konus aufweist, wobei der Konus eine Mantelfläche aufweist, wobei die Mantelfläche der Schneidplattenausnehmung (8) zu der Mantelfläche des Formelementes (7) komplementär ausgebildet ist; der Schneidplattenaufnahmebereich (5) eine zu der Rotationsachse (4) orthogonal verlaufende Plananlagefläche (9) aufweist; und die Schneidplatte (2) eine Plananlagefläche (10) aufweist, wobei die Plananlagefläche (10) der Schneidplatte (2) zu der Plananlagefläche (9) des Schneidplattenaufnahmebereiches (5) komplementär ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (2) und der Schneidplattenaufnahmebereich (5) derart ausgebildet sind, dass bei Anlage der Plananlagefläche (10) der Schneidplatte (2) an der Plananlagefläche (9) des Schneidplattenaufnahmebereiches (5) und identischer Orientierung der Schneidplattenausnehmung (8) und des Formelementes (7) die Mantelfläche des Konus der Schneidplattenausnehmung (8) und die Mantelfläche des Konus des Formelementes (7) zueinander beabstandet sind, wobei der Abstand größer oder gleich null ist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand kleiner 200 µm, insbesondere gleich 100 µm, ist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus des Formelementes (7) Mantellinien aufweist, die entlang zumindest von Teilen ihrer Längen konkav oder konvex sind.
Schneidwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus des Formelementes (7) eine Verjüngung von 1° bis 45°, insbesondere 20°, aufweist.
Schneidwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (3) oder die Schneidplatte (2) oder der Halter (3) und die Schneidplatte (2) aus einem gesinterten Material bestehen.
Schneidwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (3) und das Formelement (7) zweiteilig ausgebildet sind, wobei das Formelement (7) zusätzlich einen Haltebereich (11) zum Halten des Formelementes (7) an dem Halter (3) aufweist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (11) mittels Hartlötens mit dem Halter (3) verbunden ist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (11) als eine Hülse (12) ausgebildet ist, wobei die Hülse (12) in einer an dem Halter (3) angeordneten Halterausnehmung (13) gleitend angeordnet ist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (1) Mittel zum Herausdrücken (14) der Hülse (12) aus der Halterausnehmung (13) aufweist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Herausdrücken (14) der Hülse (12) als mindestens eine Feder (15), insbesondere vier Spiralfedern, ausgebildet sind.
Schneidwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (1) Sicherungsmittel (16) zum Sichern der Hülse (12) gegen ein vollständiges Verlassen der Halterausnehmung (13) aufweist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel (16) als ein in eine in der Halterausnehmung (13) angeordnete Hinterschneidung (17) eingreifender Sprengring (18) ausgebildet sind, der in einer an dem Haltebereich (11) angeordneten umlaufenden Nut (19) sitzt.
Schneidwerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abgerundete Vieleck-Polygon als ein abgerundetes Viereck- oder Achteck-Polygon ausgebildet ist.