DE102016219181A1

DE102016219181A1 - Modularer Bohrer

Info

Publication number: DE102016219181A1
Application number: DE102016219181.0A
Authority: DE
Inventors: Ruy Frota de Souza Filho
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: DE102016219181B4; US9937567B2; CN106825693A; US20170100783A1

Abstract

Ein Bohrer hat einen austauschbaren Schneidkopf, der verriegelnd an einem Schaft angebracht ist. Der Schaft weist eine Aussparung mit mindestens einer flachen, vertikal angewinkelten Oberfläche auf, die näher an einer Drehachse angeordnet ist als mindestens eine Antriebsfläche. Auf ähnliche Weise weist der Schneidkopf mindestens eine vertikal angewinkelte Oberfläche auf, die näher an einer Drehachse des Bohrers angeordnet ist als mindestens eine angetriebene Fläche. Infolge der relativen Anordnungen zwischen den Oberflächen in Bezug auf die Drehachse sind die Belastung und die Materialermüdung, denen der Bohrer unterliegt, minimiert, sodass die Gebrauchsdauer des Werkzeugs verlängert wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Schneidwerkzeuge und insbesondere modulare Bohrer mit austauschbaren Schneidspitzen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bohrer mit an Schäften angebrachten austauschbaren Schneidspitzen sind bereits bekannt. Die Schneidköpfe und Schäfte weisen als Bohrer mit Nuten eine durchgehende und sich ergänzende Gestaltung auf. Hierzu hat jeder Schaft eine Struktur zum Halten und Rotieren eines dazugehörigen Schneidkopfs. Der dazugehörige Schneidkopf hat eine ergänzende Struktur, um durch den Schaft aufgenommen und rotiert zu werden. Während derartige Einrichtungen unter bestimmten Umständen funktionsfähig sind, ergibt eine nähere Analyse, dass ihre Nutzungsdauer potenziell übermäßig eingeschränkt ist. Insbesondere unterliegt die Halte- und Antriebsstruktur des Schafts während ihrer Betriebszeit Verformung und Ausfall aufgrund der Konzentration von Belastungen, die beim Bohren auf unebenen oder angewinkelten Oberflächen anfallen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäßen Abänderungen verändern die an den Schäften anfallenden Belastungen, sodass die Schäfte während ihres Betriebs entweder keiner Verformung und keinem Komplettausfall unterliegen oder alternativ dazu die erreichbare Betriebszeit vor einer Verformung, die das Werkzeug unbenutzbar macht, erhöht wird. Insbesondere wird das Problem von Verformung und Ausfall der Halte- und Antriebsstruktur des Schafts gelöst, indem unabhängig von den Antriebsflächen vertikal angewinkelte Halteflächen an einer näher an der zentralen Drehachse des Bohrers gelegenen Position bereitgestellt werden, wodurch eine zusätzliche Stützung der Seitenkräfte bereitgestellt und das Auftreten von Belastungen an kritischen Bereichen der Aussparung verhindert wird.
Gemäß einem Aspekt umfasst eine Schneidwerkzeuganordnung zum Durchführen von rotierenden Schneidvorgängen an einem Werkstück einen Werkzeugschaft und einen austauschbaren Schneidkopf, der am Werkzeugschaft angebracht ist und in diesen eingreift, wobei der Werkzeugschaft und der Schneidkopf bei erfolgtem Zusammenbau eine gemeinsame Drehachse und sich ergänzende periphere Flächen aufweisen. Der Schaft weist eine Aussparung zum Koppeln des Schneidkopfs; ein Verriegelungselement, das so ausgebildet ist, das es den Schneidkopf festhält, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; mindestens eine Anlagefläche, die an dem Schneidkopf anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; mindestens eine Antriebsfläche, die dazu ausgebildet ist, den Schneidkopf zu rotieren, wenn der Schaft mit dem in der Aussparung angebrachten Schneidkopf rotiert wird; und mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche, die näher an der Drehachse positioniert ist als die mindestens eine Antriebsfläche, auf. Der Schneidkopf weist eine der Aussparung gegenüberliegende periphere Basisfläche und ein zentrisch entlang der gemeinsamen Drehachse angeordnetes zylindrisches Element, einen Schneidabschnitt an einem vorderen Ende der Schneidwerkzeuganordnung und einen Schaftanschlussabschnitt gegenüber dem Schneidabschnitt und einem hinteren Ende des Schaftanschlussabschnitts gegenüberliegend, ein entsprechendes Verriegelungselement zum Eingriff in das Verriegelungselement des Schafts; eine Schneidkopfanlagefläche, die an dem Schaft anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; eine angetriebene Oberfläche, die so ausgerichtet ist, dass sie an der Antriebsfläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; und eine Haltefläche, die so ausgerichtet ist, das sie an der mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist, auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine Schneidwerkzeuganordnung zum Durchführen von rotierenden Schneidvorgängen an einem Werkstück einen Werkzeugschaft und einen austauschbaren Schneidkopf, der am Werkzeugschaft angebracht ist und in diesen eingreift, wobei der Werkzeugschaft und der Schneidkopf bei erfolgtem Zusammenbau eine gemeinsame Drehachse und sich ergänzende periphere Flächen aufweisen. Der Schaft weist eine Aussparung zum Koppeln des Schneidkopfs; ein Verriegelungselement, das das so ausgebildet ist, das es den Schneidkopf festhält, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; mindestens eine axiale Anlagefläche, die an dem Schneidkopf anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; mindestens eine Antriebsfläche, die dazu ausgebildet ist, den Schneidkopf zu rotieren, wenn der Schaft mit dem in der Aussparung angebrachten Schneidkopf rotiert wird; und mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche, die in Bezug auf die mindestens eine Antriebsfläche radial nach innen angeordnet ist, auf. Der Schneidkopf weist eine der Aussparung gegenüberliegende periphere Basisfläche und ein zentrisch entlang der gemeinsamen Drehachse angeordnetes zylindrisches Element, einen Schneidabschnitt an einem vorderen Ende der Schneidwerkzeuganordnung und einen Schaftanschlussabschnitt gegenüber dem Schneidabschnitt und einem hinteren Ende des Schaftanschlussabschnitts gegenüberliegend, ein entsprechendes Verriegelungselement zum Eingriff in das Verriegelungselement des Schafts; eine Schneidkopfanlagefläche, die an dem Schaft anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; eine angetriebene Oberfläche, die so ausgerichtet ist, dass sie an der Antriebsfläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; und eine Haltefläche, die so ausgerichtet ist, das sie an der mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist, auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, sollen die besonderen Ausführungsformen nicht als Einschränkung der Ansprüche ausgelegt werden. Es wird vorausgeschickt, dass verschiedene Änderungen und Varianten vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen.
1 ist eine teilweise Explosionsansicht eines modularen Bohrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht eines Schneidkopfs des modularen Bohrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ist eine weitere Seitenansicht des Schneidkopfs aus 2;
4 ist eine perspektivische Draufsicht des Schneidkopfs aus 2;
5 ist eine weitere perspektivische Draufsicht des Schneidkopfs aus 2;
6 ist eine weitere perspektivische Draufsicht des Schneidkopfs aus 2;
7 ist eine Querschnittsansicht des Schneidkopfs aus 2 entlang der Linie 7-7 aus 6;
8 ist eine Seitenansicht eines Schafts des modularen Bohrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
9 ist eine weitere Seitenansicht des Schafts aus 8;
10 ist eine perspektivische Draufsicht des Schafts aus 8;
11 ist eine weitere perspektivische Draufsicht des Schafts aus 8;
12 ist eine vergrößerte teilweise Perspektivansicht der Aussparung des Schafts mit der Darstellung des ellipsenförmigen Unterschnitts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
13 ist eine Seitenansicht des zusammengesetzten modularen Bohrers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
14 ist eine weitere Seitenansicht des zusammengesetzten modularen Bohrers aus 13;
15 ist eine perspektivische Draufsicht des zusammengesetzten modularen Bohrers aus 13;
16 ist eine weitere perspektivische Draufsicht des zusammengesetzten modularen Bohrers aus 13;
17 ist eine Seitenansicht des Schafts des modularen Bohrers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
18 ist eine Draufsicht des Schafts aus 17.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezugnehmend auf 1 ist eine Schneidwerkzeuganordnung 10 zum Durchführen von rotierenden Schneidvorgängen an einem Werkstück (nicht dargestellt) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Allgemein beinhaltet die Schneidwerkzeuganordnung 10 einen Werkzeugschaft 12 und einen austauschbaren Schneidkopf 14, der am Werkzeugschaft 12 angebracht ist und in diesen eingreift. Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfasst die Schneidwerkzeuganordnung 10 einen modularen Bohrer, der in den bevorzugten Ausführungsformen vom sogenannten Spiralbohrer-Typ ist und wendelförmige Nuten aufweist, die entlang der Seiten des Bohrers angeordnet sind. Verschiedene Ansichten des Schneidkopfs 14 sind in 2–7 dargestellt, während verschiedene Ansichten des Schafts 12 in 8–12 dargestellt sind.
Bei der Ausführungsform in 1 sind zwei sich diametral gegenüberliegende Nuten vorgesehen, wobei nur eine Nut sichtbar ist. Die sichtbare Nut hat eine seitliche Aussparung, die einen Teil einer Nut bildet, d. h. den im Schneidkopf 14 ausgebildeten Schneidkopf-Nutabschnitt 16. Eine entsprechende oder ergänzende seitliche Aussparung bzw. ein Schaft-Nutabschnitt 18 ist im Schaft 12 ausgebildet. Die Darstellung in 1 zeigt den Schneidkopf 14 in einer Position für das anfängliche Anbringen am Schaft 12. Das Anbringen des Schneidkopfs 14 erfordert, dass der Schneidkopf 14 zum Anliegen oder nahezu Anliegen an den Schaft 12 abgesenkt und in eine Richtung rotiert wird, die der Drehrichtung während der Schneidvorgänge entgegengesetzt ist. Diese Installationsprozedur verriegelt den Schneidkopf 14 mit dem Schaft 12 an bestimmten zueinander passenden peripheren Flächen auf eine Weise, die ein Lösen des Eingriffs in axialer Richtung mit Bezug auf die Achse 20 verhindert, und sie gewährleistet auch das Anliegen der Antriebsflächen 22, 24 des Schafts 12 an den entsprechenden angetriebene Flächen 26, 28 des Schneidkopfs 14. Die Antriebsflächen 22, 24 des Schafts 12 sind so ausgerichtet, dass sie an den angetriebenen Flächen 26, 28 des Schneidkopfs 14 anliegen und diese zu stützen und dadurch den Schneidkopf 14 zusammen mit dem Schaft 12 rotieren, wenn der Schaft 12 durch sein dazugehöriges Schneidwerkzeug wie z. B. einen Handbohrer, eine Standbohrmaschine, eine Werkzeugmaschine oder Ähnliches (jeweils nicht dargestellt) rotiert wird.
Zusätzlich kann ein Gewindeelement (nicht dargestellt) durch eine axiale Öffnung (nicht dargestellt) im Schaft 12 eingesetzt werden, sodass das Gewindeelement in eine Gewindebohrung (nicht dargestellt) im Boden 63 des Schneidkopfs 14 eingeschraubt werden kann, um den Schneidkopf 14 sicher in Position zu halten. Weiter kann ein Gewindeelement (nicht dargestellt) durch eine radiale Öffnung (nicht dargestellt) im Schaft 12 eingesetzt werden, sodass das Gewindeelement in den Schaft 12 eingeschraubt werden und mit der zylindrischen Oberfläche 62 des zylindrischen Elements 60 des Schneidkopfs 12 in Eingriff gelangen kann, um den Schneidkopf 12 sicher in Position zu halten. Eine Kerbe oder Abflachung (nicht dargestellt) kann für den Eingriff mit der zylindrischen Oberfläche 62 erforderlich sein. Verschiedene Ansichten des am Schaft 12 angebrachten Schneidkopfs 14 sind in 13–16 dargestellt.
Wenn der Schneidkopf 14 am Schaft 12 angebracht ist, wird die gemeinsam durch den Nutabschnitt 16 des Schneidkopfs und den Nutabschnitt 18 des Schafts gebildete Nut ausgerichtet, um eine Nut in einer generell durchgehenden und unverdrehten Form zu bilden. Selbstverständlich wird eine ähnliche Nut an der anderen Seite des Schneidwerkzeugs 10 gebildet. Obwohl zwei Nuten bevorzugt werden, ist eine beliebige Anzahl von Nuten, einschließlich nur einer Nut, möglich.
Bei der Abbildung von 1 entsteht der Nutabschnitt 16 des Schneidkopfs an einem führenden Ende 30 des Schneidwerkzeugs 10. Das führende Ende 30 ist zu semantischen Zwecken definiert, und ist das Ende, welches beim Schneiden in ein Werkstück (nicht dargestellt) eingreift. Während der Schneidvorgänge ist das Schneidwerkzeug 10 in dem rotierenden Schneidwerkzeug geordnet, und wird beim Fortgang des Schneidens rotiert und progressiv in das Werkstück (nicht dargestellt) eingeführt. Das dem führenden Ende 30 entgegengesetzt angeordnete Ende des Schneidwerkzeugs, wird als hinteres Ende 32 bezeichnet. Die Begriffe „führendes Ende“ und „hinteres Ende“ sind semantische Konstrukte, die gleichermaßen für den Schaft 12 und den Schneidkopf 14 gelten, da sie statt einer spezifischen Struktur eine Richtungsorientierung mit Bezug auf die Längs- und Drehachse 20 ausdrücken. Das führende Ende 30 ist das Ende, das in ein Werkstück (nicht dargestellt) eindringt, und das hintere Ende 32 ist das dem führenden Ende 30 entgegengesetzte Ende.
Der Teil des Schafts 12, der sich an den Schneidkopf 14 koppelt und diesen rotiert, wird als eine Aussparung 34 bezeichnet. Die prinzipiellen Elemente der Aussparung 34 schließen zwei generell symmetrische und ähnlich mit Zinnen versehene Wandabschnitte 36, 38 ein. Der Wandabschnitt 36 wird beschrieben, wobei es sich versteht, dass der Wandabschnitt 38 ein generell symmetrisches Gegenstück dazu ist. Jeder Wandabschnitt 36, 38 ist im Wesentlichen eine Fortsetzung des Körpers des Schafts 12, der in der Abbildung aus 1 nach oben hinter einen mittigen Bodenabschnitt 40 des Schafts 12, entlang des äußeren Umfangs des Schafts 12 herausragt. Jeder Wandabschnitt 36, 38 weist eine glatte Außenfläche 42 auf, die sich an die generell zylindrische Außenfläche des Schneidwerkzeugs 10 anpasst und mit dieser generell flächengleich ist.
Jeder Wandabschnitt 36, 38 hat eine nach innen weisende, generell zylindrische Oberfläche 44, 45; eine flache, vertikal angewinkelte Oberfläche 46, 47; und einen Übergangsradius 49, 51, der zwischen den vertikal angewinkelten Halteflächen 46, 47 und den Antriebsflächen 22, 24 verläuft. Der Begriff „vertikal angewinkelt“ ist als durch einen Winkel ungleich null (d. h. nicht parallel) in Bezug auf die Drehachse 20 der Anordnung 10 gebildet definiert. Der Winkel A1 der Halteflächen 46, 47 kann zwischen etwa fünf (5) Grad und etwa fünfzehn (15) Grad mit Bezug auf die Drehachse 20 entsprechend der Darstellung in 1 sein. Eine abgerundete Fläche 41 kann zwischen dem Bodenabschnitt 40 und den Flächen 44, 45 angeordnet sein, um einen glatten Übergang zwischen dem Bodenabschnitt 40 und den Flächen 44, 45 bereitzustellen und dadurch Belastungen zu reduzieren, die durch die Presspassung zwischen dem Schaft 12 und dem Schneidkopf 12 und Kräften verursacht werden, die während der Bearbeitungsvorgänge auf die Anordnung 10 ausgeübt werden. Der Begriff „innen“ bezieht sich auf die Flächen, die zur Achse 20 weisen. Es wird angemerkt, dass die vertikal angewinkelten Halteflächen 46, 47 des Schafts 12 näher an der Drehachse 20 sind als die Antriebsflächen 22, 24 (und die Übergangsradien 49, 51) des Schafts 12. Dies bedeutet, dass die Halteflächen 46, 47 des Schafts 12 radial nach innen verlaufen (d. h. näher an der Drehachse 20) mit Bezug auf die Antriebsflächen 22, 24 (und die Übergangsradien 49, 51) des Schafts 12.
Ein Vorteil der vertikal angewinkelten Halteflächen 46, 47, die flach sind, ist, dass Belastungen im unterschnittenen Bereich (neben diesen Wänden) im Vergleich beispielsweise zu einer konischen Oberfläche geringer sind, wenn beim Bohrprozess seitliche Lasten auftreten (generell senkrecht zu den Halteflächen). Daher weist die Aussparung 34 eine höhere Zuverlässigkeit auf und der Schneidkopf 14 wird während der Bearbeitungsvorgänge im Schaft 12 sicherer gehalten. Ein weiterer Vorteil der Halteflächen 46, 47, die flach sind, ist, dass ein größerer Querschnitt zwischen der Außenfläche 42 und den Halteflächen 46, 47 erzielt werden kann, sodass ausreichend Platz für die Kühlmittelbohrungen 78 möglich wird, ohne Stärke der Aussparung 42 opfern zu müssen. Es wird weiter angemerkt, dass die Antriebsflächen 22, 24 weiter von der Drehachse 20 entfernt sind als die Übergangsradien 49, 51 und die vertikal angewinkelten Halteflächen 46, 47. Der Vorteil des Umstands, dass die Antriebsflächen 22, 24 vollkommen von den Halteflächen 46, 47 getrennt sind, ist, dass Belastungen, die durch den Bearbeitungsvorgang verursacht werden, nicht im gleichen Bereich des Unterschnitts 53 auftreten und dass der maximale Belastungswert daher geringer ist. Somit lässt sich durch ein Reduzieren der Belastungen eine längere Gebrauchsdauer erzielen.
Die Antriebsflächen 22, 24 können vertikal, auf einer Ebene parallel zur Achse 20 oder nach vorn angewinkelt sein. Der optimale Bereich für den Winkel A2, der zwischen den Antriebsflächen 22, 24 und einer vertikalen Ebene, P, parallel zur Drehachse 20 gebildet wird, ist zwischen etwa null (0) Grad und etwa zwanzig (20) Grad, wie in 8 dargestellt.
Jeder Wandabschnitt 36, 38 hat auch eine nach oben weisende Seite 48, nach unten weisende Seiten 50, 52 und einen ellipsenförmigen Unterschnitt 53 zwischen der nach oben weisenden Seite 50 und den Antriebsflächen 22, 24, den Halteflächen 46, 47 und den Übergangsradien 49, 51. Der Unterschnitt 53 stellt einen kontinuierlichen und glatten Übergang zwischen den Seiten 50, 52 und den Antriebsflächen 22, 24 bereit, der eine Verringerung von Belastungen ermöglicht, die durch das Drehmoment verursacht werden. Zusätzlich stellt der Unterschnitt 53 einen Spielraum für den Schneidkopf 14 bei Montage am Schaft 12 bereit. Die Ellipse ist so ausgerichtet, dass ihre Hauptachse 77 entsprechend der Darstellung in 12 nach hinten in Bezug auf die nach oben weisenden unteren Seiten 50, 52 geneigt ist.
Der Schneidkopf 14 weist Schneiden (nur die Schneide 54 ist in 1 sichtbar), eine peripher generell zylindrische Außenfläche 56 und eine vordere konische Fläche 58 auf, wobei die konische Fläche 58 selbstverständlich wegen des Vorliegens der Nuten unterbrochen oder unvollständig ist. Die Schneide 54 und die vordere konische Fläche 58 bilden gemeinsam einen Schneidabschnitt, der Schneidvorgänge am Werkstück ausführt.
Beliebige oder alle mittigen Bodenabschnitte 40 und die nach oben weisenden unteren Seiten 50, 52 des Schafts 12 dienen als Anlageflächen, die an den nach unten weisenden Schneidkopfseiten 64, 66 des Schneidkopfs 14 anliegen, wenn der Schneidkopf 14 am Schaft 12 angebracht ist.
Der Schneidkopf 14 hat gegenüber dem Schneidabschnitt, oder anders ausgedrückt, auf das hintere Ende 32 des Schneidkopfs 14 weisend einen Schaftverbindungsabschnitt in Form eines Verriegelungselement, das dazu ausgebildet ist, den Schneidkopf 14 in der Aussparung 34 des Schafts 12 zu halten. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst das eingreifende Element ein zylindrisches Element 60, das zentrisch entlang der Drehachse 20 angeordnet ist. Das zylindrische Element 60 wird so bezeichnet wegen seiner charakteristischen zylindrischen Oberfläche 62, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse 20 angeordnet ist. Das zylindrische Element 60 stellt ein Verriegelungselement bereit, das der Aussparung 34 entspricht und in diese eingreift, wobei die Aussparung 34 als Verriegelungselement des Schafts 12 dient. Die zylindrische Oberfläche 62 wirkt mit den zylindrischen Flächen 44, 45 zusammen, um eine Presspassung dazwischen bereitzustellen und den Schneidkopf 14 genau mit Bezug auf die Drehachse 20 der Anordnung 10 zu zentrieren. Das zylindrische Element 60 beinhaltet eine Fase 61, die zwischen der zylindrischen Oberfläche 62 und einer Endfläche 63 des zylindrischen Elements 60 verläuft. Die Fase 61 stellt einen Spielraum für den Schneidkopf 14 bereit, wenn dieser am Schaft 12 angebracht ist. Das zylindrische Element 60 beinhaltet auch eine seitliche Aussparung 65, 67, die die zylindrische Oberfläche 62 modifiziert und einen Abschnitt des Nutabschnitts 16 des Schneidkopfs bildet, wenn der Schneidkopf 14 am Schaft 12 angebracht ist. Eine abgerundete Oberfläche 73 kann zwischen der zylindrischen Oberfläche 62 und den Seiten 64, 66 angeordnet sein, um einen sanften Übergang und Widerstandsfähigkeit gegen Risse bereitzustellen.
Die zylindrische Oberfläche 60 ist umgeben von der Schneidkopfseiten 64, 66, die in der Darstellung aus 1 nach unten weisen. Es versteht sich hierbei, dass der Schneidkopf 14 generell bilateral symmetrisch ist, sodass die Schneidkopfseite 64 generell ein Spiegelbild der Schneidkopfseite 66 ist. Bei den Ausführungsformen, bei denen es beispielsweise drei Nuten geben kann, liegen dementsprechend drei statt zwei ähnliche Schneidkopfseiten vor, die um den Umfang des Schneidkopfs 14 angeordneten Schnittseiten 64, 66 entsprechen.
Die nach unten weisenden Schneidkopfseiten 64, 66 können auf die gleiche Weise wie die Seiten 48, 50 des Schafts 12 und entsprechend deren axialer Beabstandung abgestuft, angewinkelt oder auf unterschiedlichen Ebenen oder Punkten entlang der Achse 20 angeordnet sein. Beliebige oder alle Seiten 64, 66 dienen als Anlageflächen zum Stoßen gegen entsprechende Seiten 48, 50 des Schafts 12. Das Anliegen der Seiten 64, 66 an den entsprechenden Seiten 48, 50 des Schafts 12 befestigt den Schneidkopf 14 am Schaft 12 mit Reaktionsfähigkeit auf axiale Drucklast.
Der Schneidkopf 14 beinhaltet auch vertikal angewinkelte Halteflächen 68, 69, die mit den vertikal angewinkelten Halteflächen 46, 47 des Schafts 12 zusammenwirken, sowie jeweils einen Übergangsradius 70, 71 zwischen den vertikal angewinkelten Halteflächen 68, 69 bzw. den Antriebsflächen 26, 28. Der Begriff „vertikal angewinkelt“ ist als durch einen Winkel ungleich null (d. h. nicht parallel) in Bezug auf die Drehachse 20 der Anordnung 10 gebildet definiert. Bei Drehung in die Verriegelungsposition in Bezug auf die Aussparung 34 wirkt jede Haltefläche 68, 69 des Schneidkopfs 14 mit einer entsprechenden vertikal angewinkelten Haltefläche 46, 47 der Aussparung 34 zusammen, sodass das Lösen des Eingriffs des Schneidkopfs 14 in Axialrichtung vom Schaft 12 weg verhindert wird. Es wird angemerkt, dass die Halteflächen 68, 69 des Schneidkopfs 14 näher an der Drehachse 20 sind als die Antriebsflächen 26, 28. Anders ausgedrückt heißt dies, dass die Halteflächen 68, 69 des Schneidkopfs 14 in Bezug auf die Antriebsflächen 26, 28 radial nach innen gerichtet sind (d. h. näher an der Drehachse 20).
Die Übergangsradien 70, 71 des Schneidkopfs 14 haben einen Radius gleich dem oder kleiner als der Radius der Übergangsradien 49, 51 des Schafts 12. Um den Schneidkopf 14 zu verstärken, muss der Radius der – Übergänge 70, 71 größer sein als 10 % des Radius der zylindrischen Außenfläche 56. Es ergab sich, dass ein optimaler Bereich für den Radius der Übergänge 70, 71 zwischen etwa 20 % und etwa 40 % des Radius der zylindrischen Außenfläche 56 liegt.
Nun bezugnehmend auf 17 und 18 ist ein Schaft 112 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Schaft 12 ist mit dem Schaft 12 identisch, mit der Ausnahme, dass der Schaft 112 eine Rille oder Aussparung 82 beinhaltet, die im Bodenabschnitt 40 der Aussparung 34 ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass die Rille 82 die auf den Schaft 112 ausgeübte Belastung und Materialermüdung reduziert, sodass die Lebensdauer des Schafts 112 und der Anordnung 10 deutlich erhöht wird.
Die hierin bezeichneten Patente und Veröffentlichungen werden durch Bezugnahme hierin übernommen.
Trotz der Beschreibung anhand derzeit bevorzugter Ausführungsformen kann die Erfindung im Rahmen des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche anderweitig ausgeführt werden.

Claims

Schneidwerkzeuganordnung zum Durchführen von rotierenden Schneidvorgängen an einem Werkstück, umfassend einen Werkzeugschaft und einen austauschbaren Schneidkopf, der am Werkzeugschaft angebracht ist und in diesen eingreift, wobei der Werkzeugschaft und der Schneidkopf bei erfolgtem Zusammenbau eine gemeinsame Drehachse und sich ergänzende periphere Flächen aufweisen; wobei der Schaft eine Aussparung zum Koppeln des Schneidkopfs; ein Verriegelungselement, das so ausgebildet ist, dass es den Schneidkopf festhält, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; mindestens eine axiale Anlagefläche, die an dem Schneidkopf anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; mindestens eine Antriebsfläche, die dazu ausgebildet ist, den Schneidkopf zu rotieren, wenn der Schaft mit dem in der Aussparung angebrachten Schneidkopf rotiert wird; und mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche, die näher an der Drehachse positioniert ist als die mindestens eine Antriebsfläche ausweist; und wobei der Schneidkopf eine periphere, zur Aussparung weisende Basisfläche und ein zylindrisches Element, das zentrisch entlang der gemeinsamen Drehachse angeordnet ist; einen Schneidabschnitt am vorderen Ende der Schneidwerkzeuganordnung und einen Schaftanschlussabschnitt gegenüber dem Schneidabschnitt und zu einem hinteren Ende des Schaftanschlussabschnitts weisend; ein entsprechendes Verriegelungselement zum Eingriff in das Verriegelungselement des Schafts; eine Schneidkopf- Anlagefläche, die an der mindestens einen Anlagefläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; eine angetriebene Oberfläche, die so ausgerichtet ist, das sie an der Antriebsfläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; und mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche, die so ausgerichtet ist, dass sie an der mindestens einen vertikal angewinkelten Haltefläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist, aufweist.
Schneidkopfanordnung nach Anspruch 1, wobei der Schneidkopf eine seitliche Aussparung beinhaltet, die einen Teil einer Nut bildet, und wobei der Schaft eine dazu passende seitliche Aussparung aufweist, die den Teil einer im Schneidkopf ausgebildeten Nut auf durchgehende und unverdrehte Weise fortsetzt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung des Schafts angebracht ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei die Aussparung ein Paar Wandabschnitte umfasst, wobei jeder Wandabschnitt die mindestens eine Antriebsfläche, die mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche und einen Übergangsradius, der zwischen der vertikal angewinkelten Haltefläche und der mindestens einen Antriebsfläche verläuft, aufweist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 3, wobei jeder Wandabschnitt ferner mindestens eine nach innen weisende, generell zylindrische Oberfläche umfasst, die sich ausgehend von einem mittigen Bodenabschnitt nach oben erstreckt.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 3, ferner einen Unterschnitt zwischen der mindestens einen Anlagefläche und der mindestens einen vertikal angewinkelten Haltefläche, der mindestens einen Antriebsfläche und der Übergangsradius umfasst.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 5, wobei der Unterschnitt ellipsenförmig ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei das zylindrische Element des Schneidkopfs eine Fase aufweist, die zwischen der zylindrischen Oberfläche und einer Endfläche des zylindrischen Elements verläuft.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche des Schafts flach ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche in einem Winkel A1 zwischen fünf Grad und fünfzehn Grad in Bezug auf die Drehachse ausgebildet ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Antriebsfläche in einem Winkel A2 zwischen null Grad und zwanzig Grad in Bezug auf eine zur Drehachse parallele Ebene ausgebildet ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, die ferner mindestens eine im Schaft ausgebildete Kühlmittelbohrung umfasst.
Schneidwerkzeuganordnung zum Durchführen von rotierenden Schneidvorgängen an einem Werkstück, umfassend einen Werkzeugschaft und einen austauschbaren Schneidkopf, der am Werkzeugschaft angebracht ist und in diesen eingreift, wobei der Werkzeugschaft und der Schneidkopf bei erfolgtem Zusammenbau eine gemeinsame Drehachse und sich ergänzende periphere Flächen aufweisen; wobei der Schaft eine Aussparung zum Koppeln des Schneidkopfs; ein Verriegelungselement, das so ausgebildet ist, dass es den Schneidkopf festhält, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; eine Schneidkopf-Anlagefläche, die an der mindestens einen Anlagefläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; mindestens eine Antriebsfläche, die dazu ausgebildet ist, den Schneidkopf zu rotieren, wenn der Schaft mit dem in der Aussparung angebrachten Schneidkopf rotiert wird; und mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche, die in Bezug auf die mindestens eine Antriebsfläche radial nach innen angeordnet ist, aufweist; und wobei der Schneidkopf eine zur Aussparung weisende periphere Basisfläche und ein zylindrisches Element, das zentral entlang der gemeinsamen Drehachse angeordnet ist; einen Schneidabschnitt an einem vorderen Ende der Schneidwerkzeuganordnung und einen Schaftanschlussabschnitt gegenüber dem Schneidabschnitt und zu einem hinteren Ende des Schaftanschlussabschnitts weisend; ein entsprechendes Verriegelungselement zum Eingriff in das Verriegelungselement des Schafts; eine Schneidkopf-Anlagefläche, die an dem Schaft anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; eine angetriebene Oberfläche, die so ausgerichtet ist, dass sie an der Antriebsfläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist; und eine Haltefläche, die so ausgerichtet ist, das sie an der mindestens einen vertikal angewinkelten Haltefläche des Schafts anliegt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung angebracht ist, aufweist.
Schneidkopfanordnung nach Anspruch 12, wobei der Schneidkopf eine seitliche Aussparung einschließt, die einen Teil einer Nut bildet, und wobei der Schaft eine dazu passende seitliche Aussparung aufweist, die den Teil einer im Schneidkopf ausgebildeten Nut auf durchgehende und unverdrehte Weise fortsetzt, wenn der Schneidkopf in der Aussparung des Schafts angebracht ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 12, wobei die Aussparung ein Paar Wandabschnitte umfasst, wobei jeder Wandabschnitt die mindestens eine Antriebsfläche, die mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche und einen Übergangsradius, der zwischen der vertikal angewinkelten Haltefläche und der mindestens einen Antriebsfläche verläuft, aufweist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 14, wobei jeder Wandabschnitt ferner mindestens eine nach innen weisende, generell zylindrische Oberfläche umfasst, die sich ausgehend von einem mittigen Bodenabschnitt nach oben erstreckt.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 14, ferner einen Unterschnitt zwischen der mindestens einen Anlagefläche und der mindestens einen vertikal angewinkelten Haltefläche, die mindestens eine Antriebsfläche und den Übergangsradius umfassend.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 12, wobei das zylindrische Element des Schneidkopfs eine Fase aufweist, die zwischen der zylindrischen Oberfläche und einer Endfläche des zylindrischen Elements verläuft.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche des Schafts flach ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine vertikal angewinkelte Haltefläche in einem Winkel A1 zwischen fünf Grad und fünfzehn Grad in Bezug auf die Drehachse ausgebildet ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine Antriebsfläche in einem Winkel A2 zwischen null Grad und zwanzig Grad in Bezug auf eine zur Drehachse parallele Ebene ausgebildet ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 12, die ferner mindestens eine im Schaft ausgebildete Kühlmittelbohrung umfasst.