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Stand der Technik
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Wendeschneidplatten mit einer zentralen Durchgangsbohrung und mehreren Schneiden sind beispielsweise zum Längs- oder Plandrehen hinlänglich bekannt. Beim Längs- und Plandrehen wird die Wendeschneidplatte durch die Zerspankräfte in den Plattensitz in dem Trägerwerkzeug gedrückt.
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Wenn zum Stechdrehen oder zum Gewindedrehen ein Drehmeißel, bestehend aus einem Trägerwerkzeug und einer Schneidplatte mit mehreren Schneiden eingesetzt werden soll, verläuft die Längsachse der Befestigungsschraube mit deren Hilfe die Schneidplatte an dem Trägerwerkzeug festgespannt wird, parallel zur Längsachse der Werkzeugmaschinenspindel. In Folge dessen verursachen die Zerspankräfte beim Stechdrehen ein Drehmoment, welches von der Schneidplatte auf das Trägerwerkzeug sicher übertragen werden muss. Gleichzeitig muss die Positionierung der Schneidplatte relativ zum Trägerwerkzeug sehr genau und wiederholbar erfolgen. Daher ist die Positionierung einer Wendeschneidplatte zum Stechdrehen anspruchsvoller als die einer Wendeschneidplatte zum Längs- oder Plandrehen. Ein Werkzeug zum Stechdrehen ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 017 458 C5 der Anmelderin bekannt.
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Aus der
WO 2007/123456 A1 ist ein Fräswerkzeug mit einer Wechselschneidplatte bekannt, Bei diesem System weist die Wechselschneidplatte mehrere konische Vorsprünge auf, die mit komplementär geformten Vertiefungen des Fräswerkzeugs zusammenwirken.
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Aus der
CH 686 935 A ist ein Drehstahl mit Schaft und einer parallelogrammförmigen Wendeschneidplatte mit zwei Schneiden bekannt. Die Wendeschneidplatte weist einen seitlichen, ebenfalls parallelogrammförmigen Vorsprung auf. Der Vorsprung wird von einer zentralen Bohrung durchsetzt. Der Vorsprung und einer der beiden Schneiden werden in zwei verschiedenen nach vorne offenen Vertiefungen des Schafts aufgenommen. In dieser Position wird eine Schraube durch die zentrale Bohrung des Vorsprungs gesteckt und in eine Gewindebohrung des Schafts eingedreht.
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Aus der
EP 1 657 012 B1 ist ein Drehstahl mit Schaft und einer parallelogrammförmigen Wendeschneidplatte mit zwei Schneiden bekannt. Die Wendeschneidplatte weist seitlich mehrere sich konisch verjüngende Vorsprünge auf, die um eine zentrale Befestigungsbohrung herum angeordnet sind.
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In der Praxis hat sich gezeigt, dass am Markt verschiedene Trägerwerkzeuge und Schneidplatten verfügbar sind, die bezüglich der Zerspanung exzellente Ergebnisse erzielen. Allerdings ist das Wechseln der Schneidplatte noch verbesserungsfähig; besonders dann, wenn die Spannflächen für die Schneidplatte verdeckt sind und nicht der äußeren Kontur der Schneidplatte entsprechen. Wenn das Trägerwerkzeug während eines Schneidenwechsels in dem Bearbeitungszentrum eingespannt bleibt, ist die Zugänglichkeit zu der Befestigungsschraube für die Schneidplatte sehr eingeschränkt. Außerdem kann der Maschinenbediener häufig nicht gut auf das Trägerwerkzeug und die Schneidplatte schauen, während er die Schneide wechselt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trägerwerkzeug bereitzustellen, das hinsichtlich der Bedienungsfreundlichkeit weiter verbessert ist. Insbesondere soll das Wechseln einer Schneide oder das Auswechseln einer Schneidplatte auch bei beschränkter Zugänglichkeit und schlechten Sichtbedingungen erleichtert und störungsärmer werden. Auch soll das häufig auftretende Problem gelöst werden, dass die Schneidplatte beim Anziehen der Befestigungsschraube verkantet.
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Die Aufgabe wird durch ein Trägerwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Trägerwerkzeug ist die Aussparung so geformt, dass sie mindestens abschnitts- oder bereichsweise komplementär zu der Außenkontur der Schneidplatte geformt ist. Weil die Tiefe der Aussparung größer als die Tiefe der Vertiefung (bzw. die Höhe eines Vorsprungs an der Schneidplatte) ist, dient eine Seitenwand der Aussparung gewissermaßen als Vorzentrierung oder Einführhilfe für die Schneidplatte, bevor diese dann mit ihrem Vorsprung in die Vertiefung des Trägerwerkzeugs formschlüssig eingreift.
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Durch diese Vorzentrierung ist es möglich, die Schneidplatte relativ zu der Vertiefung im Trägerwerkzeug ausreichend genau zu positionieren, selbst wenn man dort nicht hinsehen kann. Diese Positionierung kann sozusagen auch „blind“ erfolgen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in montiertem Zustand der Schneidplatte mindestens abschnittsweise ein Spalt zwischen der Aussparung und der der Schneidplatte vorhanden ist, so dass die eigentliche Positionierung der Schneidplatte ausschließlich über den Formschluss zwischen der Vertiefung und dem oder den Vorsprüngen der Schneidplatte hergestellt wird. Die Kontur der Aussparung dient dazu, das Einführen der Vorsprünge der Schneidplatte in die Vertiefung des Trägerwerkzeugs zu erleichtern. Das ist vor allem dann hilfreich, wenn beim Wechsel einer Schneide das Trägerwerkzeug in der Bearbeitungsmaschine bleibt und daher kein freier Blick auf die Vertiefung und die Befestigungsschraube für die Schneidplatte möglich ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Schneidplatte nur über den Vorsprung die beim Zerspanen auftretenden Kräfte überträgt. Außerdem ist sichergestellt, dass die Positionierung der Schneidplatte relativ zu dem Trägerwerk ausschließlich über den Vorsprung der Schneidplatte und die Vertiefung im Trägerwerkzeug erfolgt.
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Es hat sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, wenn der Spalt bei montierter Schneidplatte mindestens 0,3 mm, bevorzugt mindestens 0,5 mm breit ist.
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Um die Übertragung von Drehmomenten, die beim Zerspanen zwischen der Schneidplatte und dem Trägerwerkwerkzeug entstehen, zu optimieren, ist die Grundfläche im Trägerwerkzeug von mindestens einer Seitenfläche, bevorzugt von zwei Seitenflächen begrenzt, wobei mindestens eine Seitenfläche parallel zu der Längsachse der Befestigungsbohrung verläuft. Diese Seitenflächen der Grundfläche bilden zusammen mit den Anlageflächen der Vorsprünge der Schneidplatte eine drehfeste Verbindung, die auch unter schwerster Belastung ein Verdrehen der Schneidplatte relativ zum Trägerwerkzeug verhindert.
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Gleichzeitig sorgt diese formschlüssige Verbindung zwischen Schneidplatte und Trägerwerkzeug für eine exakte Positionierung der Schneidplatte beziehungsweise deren Schneiden relativ zum Trägerwerkzeug. Dadurch wird unter anderem erreicht, dass die Spitzenhöhe der Schneidplatte stets gleich bleibt, auch wenn eine andere Schneidplatte in das Trägerwerkzeug eingesetzt wird.
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Um die Funktion der Seitenwand der Aussparung als Einführhilfe zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass eine Seitenwand der Aussparung mit der Grundfläche der Vertiefung einen Winkel von mindestens 90°, bevorzugt von mindestens 100°, einschließt. Wenn der Winkel größer als 90° ist, dann bildet die Seitenwand der Aussparung gewissermaßen eine Einführschräge, die das Vorpositionieren der Schneidplatte relativ zu der Vertiefung im Trägerwerkzeug weiter vereinfacht.
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Ein ähnlicher Effekt kann dadurch erzielt werden, dass am Übergang von der Seitenfläche des Schafts zur Seitenwand der Aussparung eine Fase und/oder ein Radius ausgebildet ist.
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In ähnlicher Weise kann am Übergang zwischen der Grundfläche der Aussparung und einer Seitenwand der Vertiefung eine Fase größer 0,5 mm oder ein Radius größer 0,5 mm ausgebildet sind.
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Das erfindungsgemäße Trägerwerkzeug kann auch zum Zirkularfräsen eingesetzt werden. Der Schaft ist dann als Schaft eines Fräsers ausgebildet und wird in einer Frässpindel aufgenommen. Häufig ist der Schaft dann zylindrisch. An der Stirnseite des Schafts sind beispielsweise drei Vertiefungen und drei Aussparungen vorgesehen sind.
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In der Regel sind die drei Vertiefungen und die drei Aussparungen um 120° versetzt in der Stirnseite des Schafts angeordnet.
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Das erfindungsgemäße Trägerwerkzeug ist gleichermaßen geeignet zum Abstech- oder Stechdrehen, zum Gewindedrehen sowie zum Plan- und Längsdrehen, aber auch zum Zirkularfräsen.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer mit einem erfindungsgemäßen Trägerwerkzeug kompatiblen Schneidplatte zum Stechdrehen;
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trägerwerkzeugs in verschiedenen Ansichten;
- 3 eine isometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Trägerwerkzeugs ohne Schneidplatte und
- 4 eine isometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Trägerwerkzeugs mit montierter Schneidplatte.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In der 1a ist eine Schneidplatte 1 mit vier Schneiden 3 in einer Ansicht von unten dargestellt. In der Mitte der Schneidplatte 1 ist eine optional gestufte Durchgangsbohrung 7 vorhanden. Die Durchgangsbohrung 7 dient zur Aufnahme einer Befestigungsschraube (nicht dargestellt) mit deren Hilfe die Schneidplatte 1 an einem nicht dargestellten Trägerwerkzeug befestigt wird.
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In der 1b ist die Schneidplatte 1 in einem Schnitt entlang der Linie A-A (siehe 1 a) dargestellt.
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An der Unterseite der Schneidplatte 1 ist ein quadratischer Vorsprung 9 ausgebildet. Die Stirnfläche des Vorsprungs 9 hat das Bezugszeichen 15.
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In der Ansicht von unten (1a) ist gut zu erkennen, dass der Vorsprung 9 vier Anlageflächen 13 aufweist, die einen Winkel von 90 Grad miteinander einschließen. Die Anlageflächen 13 dienen dazu, zusammen mit entsprechenden Gegenflächen an einem nicht dargestellten Trägerwerkzeug eine drehfeste formschlüssige Verbindung zwischen Schneidplatte 1 und Trägerwerkzeug herzustellen.
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In 2 ist ein zu der Schneidplatte 1 erfindungsgemäßes Trägerwerkzeug 17 ebenfalls in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. Die 2a zeigt eine Seitenansicht des Trägerwerkzeugs 17. In einer Seitenfläche 21 des Schafts sind eine Vertiefung 23 und eine Aussparung 37 ausgespart. In der Mitte der Vertiefung 23 ist eine Befestigungsbohrung 25 vorgesehen, die ein Innengewinde aufweist. In die Befestigungsbohrung 25 wird eine nicht dargestellte Befestigungsschraube für die Schneidplatte 1 (siehe 1) eingedreht.
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Die Vertiefung 23 weist insgesamt drei rechtwinklig zueinander angeordnete Seitenflächen 27 auf. Die Seitenflächen 27 bilden zusammen mit den Anlageflächen 13 des Vorsprungs 9 der Schneidplatte 1 (siehe 1) eine Verdrehsicherung für die Schneidplatte 1. Gleichzeitig wird die Schneidplatte 1 (nicht dargestellt in 2) durch die Seitenflächen 27 der Vertiefung 23 exakt positioniert.
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Die Befestigungsbohrung 25 verläuft bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht genau senkrecht zu der Seitenfläche 21 des Schafts. Sie ist vielmehr um zwei Achsen um jeweils etwa 2,5 Grad verdreht angeordnet. In der 2a ist ein Koordinatensystem mit drei Achsen angedeutet. Das Koordinatensystem ist so gelegt, dass die X-Achse parallel zu einer nicht dargestellten Längsachse des Trägerwerkzeugs 17 verläuft. In den 2a und 2b sind die dort sichtbaren Achsen ebenfalls eingetragen.
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Die 2b zeigt eine Draufsicht auf den Schaft. Die in dieser Draufsicht sichtbare Oberseite 29 des Schafts verläuft in der von der X-Achse und der Y-Achse aufgespannten Ebene. In dieser Draufsicht wird deutlich, dass eine Längsachse 31 der Befestigungsbohrung 25 um etwa 2,5 Grad relativ zu der X-Achse verschwenkt ist.
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Die Vertiefung 23 ist orthogonal zur Längsachse 31 der Befestigungsbohrung 25 angeordnet, so dass auch eine Grundfläche 33 der Vertiefung 23 sowie deren Seitenflächen 27 in der zuvor beschriebenen Weise verdreht bzw. verschwenkt sind.
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Damit die Schneidplatte 1 in eingebauten Zustand bestmöglich gegen äußere Beschädigungen geschützt ist, ist an der Oberseite 29 des Trägerwerkzeugs 17 ein Höcker 35 ausgebildet. Dieser Höcker 35 schützt, wie anhand der 4 deutlich wird, eine Schneide der Schneidplatte 1 gegen Beschädigungen.
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Wie sich aus der 2a ergibt, ist die Aussparung 37 bereichsweise komplementär zu der Außenkontur 14 der Schneidplatte 1 (siehe 1a) geformt. Diese komplementär geformten Abschnitte sind mit dem Bezugszeichen 38 versehen.
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Die Aussparung 37 umfasst Seitenwände 39, die in der 2b gut zu erkennen sind. Eine Grundfläche der Aussparung ist mit dem Bezugszeichen 41 versehen. Die Grundfläche 41 der Aussparung 37 ist orthogonal zur Längsachse der Befestigungsbohrung 25 angeordnet. Die Grundflächen 33 der Vertiefung und 41 der Aussparung 37 verlaufen parallel zueinander.
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In der 2b sind die Tiefe TA sowohl der Aussparung 37 als auch die Tiefe TV der Vertiefung 23eingetragen. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen bzw. wird bevorzugt, dass die Tiefe TA der Aussparung 37 größer ist als die Tiefe der Vertiefung 23. Dadurch wird gewährleistet, dass zunächst die Seitenwand bzw. die Seitenwände 39 der Aussparung 37 als Einführhilfe für die Außenkontur 14 der Schneidplatte 1 dient, bevor es zu einem Formschluss zwischen dem Vorsprung 9 der Schneidplatte 1 und der Vertiefung 23 kommt. Dadurch wird eine „Vorpositionierung“ der Schneidplatte 1 bzw. des Vorsprungs 9 der Schneidplatte 1 relativ zu der Vertiefung 23 erreicht.
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Wenn nun die Schneidplatte (nicht dargestellt in 2) weiter in Richtung der Vertiefung 23 bewegt wird, dann findet sich der Vorsprung 9 fast von allein in die Vertiefung 23, auch wenn der Maschinenbediener keinen freien Blick auf die Vertiefung 23 hat.
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Es ist nun möglich, dass am Übergang zwischen der Grundfläche 41 der Aussparung 37 und den Seitenwänden 27 der Vertiefung eine kleine Fase und/oder ein kleiner Radius (> 1 mm) angebracht wird, um das Einfahren des Vorsprungs 9 der Schneidplatte 1 in die Vertiefung 23 weiter zu erleichtern.
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In ähnlicher Weise kann es vorteilhaft sein, wenn am Übergang von der Seitenfläche 21 des Trägerwerkzeugs zur Seitenwand 39 der Aussparung 37 ein Radius und/oder eine Fase angebracht sind. Ein solcher Radius ist in der 3 mit dem Bezugszeichen 43 angedeutet.
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Ein Winkel zwischen der Grundfläche 41 und einer Seitenwand 39 der Aussparung 37 ist in der 2b mit dem Bezugszeichen Phi bezeichnet. Dieser Winkel Phi sollte 90° Oder mehr betragen. Wenn der Winkel Phi größer als 90° ist, dann wirkt die Seitenwand 39 der Aussparung 37 als Einführschräge. In der Praxis haben sich Winkel Phi von 95°, 100° und 105° besonders bewährt.
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Die 3 zeigt ein Trägerwerkzeug 17, das weitestgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 entspricht, in einer isometrischen Darstellung. In dieser Darstellung sind der Höcker 35, die Vertiefung 23 sowie die Seitenwände 39 der Aussparung gut zu erkennen.
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In der 4 ist eine Schneidplatte gemäß 1 in das Trägerwerkzeug 17 eingesetzt und mit einer Befestigungsschraube befestigt.
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Im Bereich des Abschnitts 38 ist ein Spalt zwischen der Außenkontur 14 der Schneidplatte 1 und den Seitenwänden 39 der Aussparung 7 vorhanden. Dieser Spalt stellt sicher, dass bei angezogener Spannschraube die Seitenwände der Aussparung 37 keine Kraft auf die Außenkontur 14 der Schneidplatte 1 ausüben. Weiter stellt der Spalt sicher, dass die Führung der Schneidplatte 1 relativ zum Trägerwerkzeug 17 ausschließlich über die Vertiefung 23 und den Vorsprung 9 erfolgt. In anderen Worten: Die erfindungsgemäße als Einführhilfe wirkende Aussparung 37 hat keine negativen Auswirkungen auf die Präzision mit der die Schneidplatte 1 in der Vertiefung 23 positioniert wird.
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Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht nur bei dem beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden können, sondern bei vielen Trägerwerkzeugen für Schneidplatten mit Vorteilen bei der Handhabung eingesetzt werden können.
