DE102020114722A1

DE102020114722A1 - Schneidwerkzeug und Wendeschneidplatte

Info

Publication number: DE102020114722A1
Application number: DE102020114722.8A
Authority: DE
Inventors: Frank Funke
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2021-12-09
Also published as: WO2021245147A1; CN115768578A; US20230330757A1

Abstract

Es wird ein Schneidwerkzeug (10), insbesondere ein Faswerkzeug, beschrieben. Dieses umfasst einen um eine Werkzeugachse (12) drehbaren Werkzeugkörper (14) sowie ein Fasenschneidelement (24), das mittels einer Führung (32) radial verschiebbar am Werkzeugkörper (14) gelagert ist. Das Fasenschneidelement (24) ist mittels eines Haltearms (42) in Radialrichtung am Werkzeugkörper (14) gehalten. Der Haltearm (42) ist in Radialrichtung elastisch nachgiebig und ist zumindest abschnittsweise innerhalb einer an einem Außenumfang des Werkzeugkörpers (14) vorgesehenen, im Wesentlichen axial verlaufenden Nut (56) angeordnet. Ferner wird eine Wendeschneidplatte (30) für ein solches Schneidwerkzeug (10) vorgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Faswerkzeug, mit einem um eine Werkzeugachse drehbaren Werkzeugkörper. Zudem ist ein Fasenschneidelement vorgesehen, das mittels einer Führung radial verschiebbar am Werkzeugkörper gelagert ist, wobei am Fasenschneidelement zumindest eine Vorwärtsfasschneide und zumindest eine Rückwärtsfasschneide vorgesehen sind. Auch umfasst das Schneidwerkzeug einen vom Fasenschneidelement separaten Haltearm, der das Fasenschneidelement in Radialrichtung am Werkzeugkörper hält und in Radialrichtung elastisch nachgiebig ist.
Zusätzlich betrifft die Erfindung eine Wendeschneidplatte für ein derartiges Schneidwerkzeug.
Solche Schneidwerkzeuge und Wendeschneidplatten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Faswerkzeug ist dabei ein Schneidwerkzeug, das zum Herstellen von Fasen ausgebildet ist. Faswerkzeuge mit drehbaren Werkzeugkörper werden dabei insbesondere dazu verwendet, Fasen an Rändern von Bohrungen zu bilden.
In diesem Zusammenhang ist eine Vorwärtsfasschneide eine zum Herstellen einer Fase ausgebildete Schneide, die so am Werkzeugkörper angeordnet ist, dass sie bei einer Vorwärtsbewegung des Schneidwerkzeugs an einem zugehörigen Werkstück eine Fase herstellen kann. Eine Vorwärtsbewegung entspricht einer Einstichbewegung. Eine Rückwärtsfasschneide ist dementsprechend eine zum Herstellen einer Fase ausgebildete Schneide, die so am Werkzeugkörper angeordnet ist, dass sie bei einer Rückwärtsbewegung des Schneidwerkzeugs am zugehörigen Werkstück eine Fase ausbilden kann. Eine Rückwärtsbewegung ist der Einstichbewegung entgegengesetzt und entspricht somit dem Zurückziehen des Werkzeugs vom Werkstück. Nachdem durch das Anbringen von Fasen an den entsprechenden Stellen auch Grate entfernt werden, werden derartige Schneidwerkzeuge auch als Entgratungswerkzeuge bezeichnet.
Schneidwerkzeuge der eingangs genannten Art sind dabei so aufgebaut, dass in einem unbelasteten Zustand, der auch als Neutralzustand bezeichnet wird, die Vorwärtsfasschneide und/oder die Rückwärtsfasschneide radial gegenüber dem Werkzeugkörper hervorstehen bzw. hervorsteht. Während einer Bearbeitung kann das Fasenschneidelement jedoch zumindest abschnittsweise radial in den Werkzeugkörper zurückgeschoben werden, wenn radial auf das Fasenschneidelement wirkenden Schnittkräfte ausreichend groß sind, um den Haltearm elastisch zu verformen.
Dabei ist der Haltearm bei bekannten Schneidwerkzeugen üblicherweise im Inneren des Werkzeugkörpers angeordnet.
Auch sind Schneidwerkzeuge bekannt, bei denen das Fasenschneidelement gegen einen federbelasteten Stift, der zentral innerhalb des Werkzeugkörpers aufgenommen ist, radial zurückgeschoben werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bekannte Schneidwerkzeuge hinsichtlich ihres Aufbaus weiter zu vereinfachen. Dadurch sollen Schneidwerkzeuge geschaffen werden, die robust und zuverlässig im Betrieb sind und gleichzeitig kostengünstig produziert werden können.
Die Aufgabe wird durch ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Faswerkzeug, mit einem um eine Werkzeugachse drehbaren Werkzeugkörper gelöst, das ein Fasenschneidelement umfasst, das mittels einer Führung radial verschiebbar am Werkzeugkörper gelagert ist. Dabei sind am Fasenschneidelement zumindest eine Vorwärtsfasschneide und zumindest eine Rückwärtsfasschneide vorgesehen. Darüber hinaus weist das Schneidwerkzeug einen vom Fasenschneidelement separaten Haltearm auf, der das Fasenschneidelement in Radialrichtung am Werkzeugkörper hält und in Radialrichtung elastisch nachgiebig ist. Dabei ist der Haltearm zumindest abschnittsweise innerhalb einer an einem Außenumfang des Werkzeugkörpers vorgesehenen, im Wesentlichen axial verlaufenden Nut angeordnet. Eine Nut ist definitionsgemäß lediglich auf einer Seite offen. Das bedeutet, dass eine Nut immer einen Nutgrund hat. Die am Außenumfang des Werkzeugkörpers vorgesehene Nut ist also in radialer Richtung nicht durchgängig. Indem der Haltearm in einer derartigen Nut angeordnet ist, ist er einerseits von außen zugänglich. Das Schneidwerkzeug muss also nicht von einer zugehörigen Maschine getrennt werden, um den Haltearm zu inspizieren, zu modifizieren, zu montieren oder zu demontieren. Dies ist im eingespannten Zustand des Schneidwerkzeugs ebenso möglich. Durch seine Lage innerhalb der Nut steht der Haltearm außerdem nicht gegenüber dem Werkzeugkörper radial hervor. Somit kann das Schneidwerkzeug Bohrungen und andere Öffnungen durchgreifen, ohne dass es dabei zu unerwünschten Wechselwirkungen zwischen dem Werkstück und dem Haltearm kommt. Ein solches Schneidwerkzeug ist einfach aufgebaut und lässt sich daher kosteneffizient herstellen und verwenden.
Der Haltearm kann auch vollständig innerhalb der am Außenumfang des Werkzeugkörpers vorgesehenen Nut angeordnet sein.
An einem vorderen Ende des Werkzeugkörpers kann eine Bohrschneide angeordnet sein. Dann handelt es sich beim Schneidwerkzeug um ein Bohrwerkzeug. Es können folglich mit einem solchen Bohrwerkzeug innerhalb eines einzigen Arbeitsganges ein Loch gebohrt und Ränder des Loches mit einer Fase versehen werden. Das gilt insbesondere für Durchgangslöcher, bei denen mit einem solchen Werkzeug beidseitig an den Lochrändern Fasen hergestellt werden können.
Die Bohrschneide kann direkt am Werkzeugkörper ausgebildet sein. Alternativ kann die Bohrschneide an einer vom Werkzeugkörper separaten Bohrspitze, insbesondere aus Hartmetall, vorgesehen sein. Auch ist es möglich, dass die Bohrschneide an einem Schneideinsatz, insbesondere einer Wendeschneidplatte, vorgesehen ist, die am Werkzeugkörper befestigt ist.
Bevorzugt erstreckt sich der Haltearm im Wesentlichen in Axialrichtung. Der Aufbau des Schneidwerkzeugs ist somit einfach und kompakt. Darüber hinaus lässt sich mittels dieser Konfiguration leicht die elastische Nachgiebigkeit des Haltearms realisieren. Dabei werden unter Haltearmen, die sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstrecken, auch solche Haltearme verstanden, die um wenige Grad gegenüber der Axialrichtung geneigt sind. Ein Haltearm ist zum Beispiel um 1° bis 5° gegenüber der Axialrichtung geneigt. Selbstverständlich kann der Haltearm auch parallel zur Axialrichtung verlaufen.
Der Haltearm kann ein erstes, axial vorderes Ende umfassen, das in eine zugeordnete Vertiefung am Fasenschneidelement eingreift. Das vordere Ende des Haltearms und die Vertiefung am Fasenschneidelement bilden somit einen in Radialrichtung wirkenden Formschluss. Dadurch ist das Fasenschneidelement in dieser Richtung zuverlässig am Schneidwerkzeug gehalten. Darüber hinaus können der Haltearm und das Fasenschneidelement leicht gekoppelt und wieder voneinander entkoppelt werden. Es lässt sich somit beispielsweise das Fasenschneidelement vergleichsweise schnell und einfach austauschen.
Mittels des Haltearms ist das Fasenschneidelement bevorzugt unter radialer Vorspannung am Werkzeugkörper gehalten. Diese wirkt nach radial außen. Um das Fasenschneidelement radial in den Werkzeugkörper hinein zu verschieben, muss also die durch den Haltearm generierte Vorspannungskraft überwunden werden. Dadurch ist das Fasenschneidelement einerseits besonders zuverlässig und präzise am Werkzeugkörper gehalten. Andererseits verhindert die Vorspannung unerwünschte Relativbewegungen zwischen dem Fasenschneidelement und dem Werkzeugkörper sowie dem Haltearm. Somit können auch unerwünschte Geräusche, insbesondere Klappern, wirksam unterbunden werden.
Ebenso kann der Haltearm ein zweites, axial hinteres Ende umfassen, das am Werkzeugkörper befestigt ist. Insbesondere ist das axial hintere Ende am Werkzeugkörper festgeklemmt oder festgeschraubt. Über das zweite Ende ist der Haltearm also zuverlässig am Werkzeugkörper befestigt. Bevorzugt ist dabei die Befestigung, also beispielsweise die Klemmung oder Verschraubung, von außerhalb des Werkzeugkörpers zugänglich. Auch kann das zweite Ende des Haltearms im eingespannten Zustand des Werkzeugkörpers an diesem befestigt oder von diesen gelöst werden.
In einer Variante ist in Radialrichtung benachbart zu wenigstens einem axial vorderen Bereich des Haltearms am Werkzeugkörper eine Ausnehmung vorgesehen. Diese ist dazu ausgebildet, den Haltearm im Falle einer elastischen Verformung nach radial innen aufzunehmen. Wie bereits erläutert, wird der Haltearm elastisch radial nach innen verformt, wenn eine in radialer Richtung am Fasenschneidelement angreifende Schnittkraft größer ist als eine vom Haltearm ausgehende Vorspannungskraft. Die Ausnehmung erlaubt ein geometrisch ungehindertes Verformen des Haltearms. Dadurch wird das Fasenschneidelement zuverlässig und reproduzierbar stets bei derselben in Radialrichtung wirkenden Schnittkraft in den Werkzeugkörper hinein verschoben.
Bevorzugt ist die Aufnahme als ein Abschnitt der am Außenumfang des Werkzeugkörpers vorgesehenen Nut ausgeführt. Dieser Aufbau ist besonders einfach.
Vorteilhafterweise erstreckt sich die Ausnehmung ausgehend vom axial vorderen Ende des Haltearms über zumindest 50% der Länge des Haltearms. Insbesondere erstreckt sich die Ausnehmung über zumindest 65% der Länge des Haltearms. Auch kann sich die Ausnehmung über zumindest 80 % der Länge des Haltearms erstrecken. Es wird somit für alle Betriebssituationen ein ausreichender Bewegungsfreiraum für den Haltearm bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist innerhalb der Ausnehmung ein Biegewiderlagerelement für den Haltearm angeordnet. Das Biegewiderlagerelement ist axial verstellbar am Werkzeugkörper gelagert. Der Haltearm ist somit insbesondere zwischen seinem vorderen Ende und dem Biegewiderlagerelement elastisch verformbar. Dabei kann über die axiale Verstellung des Biegewiderlagerelements eine Verformungscharakteristik des Haltearms eingestellt werden. Mit anderen Worten können die Federeigenschaften des Haltearms beeinflusst werden. In gleicher Weise kann mittels des Biegewiderlagerelements eine Vorspannungskraft eingestellt werden, mit der das Fasenschneidelement in radialer Richtung am Werkzeugkörper gehalten ist.
In einer Variante sind dabei am Werkzeugkörper und/oder am Haltearm Positionen für das Biegewiderlagerelement vorgegeben. Somit lassen sich die Verformungscharakteristik des Haltearms und die Vorspannungskraft auf einfache Weise reproduzierbar einstellen. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, die Positionen für das Biegewiderlagerelement durch Bohrungen für Befestigungsstifte vorzugeben. Ebenfalls ist es möglich, am Werkzeugkörper und/oder am Haltearm mehrere Nuten vorzusehen, in denen das Biegewiderlagerelement wahlweise angeordnet werden kann. Alternativ hierzu können auch einer oder mehrere Verzahnungsabschnitte vorgesehen sein, in die das Biegewiderlagerelement wahlweise eingreifen kann.
Die Führung kann durch einen sich in Radialrichtung im Werkzeugkörper erstreckenden Führungskanal gebildet sein, in den zumindest ein Abschnitt des Fasenschneidelements eingesetzt ist. Der Führungskanal ist einseitig offen. Dabei entspricht ein Querschnitt des Führungskanals hinsichtlich seiner Größe und Form im Wesentlichen einem Querschnitt des Fasenschneidelements, der senkrecht zu einer Mittelachse des Führungskanals orientiert ist. Ein Abschnitt des Fasenschneidelements kann auf diese Weise lediglich in radialer Richtung innerhalb des Führungskanales verschoben werden. Es versteht sich, dass zumindest ein Teil des Fasenschneidelements aus dem Führungskanal hervorragen muss, um Fasen herstellen zu können.
In einer Variante weist der Werkzeugkörper einen sich im Wesentlichen axial und im Wesentlichen über die gesamte Länge des Werkzeugkörpers erstreckenden Kühlkanal auf. Insbesondere ist der Kühlkanal fluidisch mit dem Führungskanal verbunden. Der Kühlkanal kann von einem beliebigen Kühlmittel durchströmt werden. Für den Fall, dass das Schneidwerkzeug eine Bohrschneide aufweist, können so die Bohrschneide sowie eine zugeordnete Zerspanungszone zuverlässig gekühlt werden. Für den Fall, dass der Kühlkanal fluidisch mit dem Führungskanal verbunden ist, können über den Führungskanal auch die zumindest eine Vorwärtsfasschneide sowie die zumindest eine Rückwärtsfasschneide zuverlässig gekühlt werden. Darüber hinaus verhindert ein Kühlmittelstrom innerhalb des Führungskanals, dass in diesen unerwünschte Partikel in Form von Schmutz oder Spänen eindringen. Dieser Effekt kann auch erreicht werden, wenn Luft als Kühlmittel in den Kühlkanal eingeleitet wird. Im Führungskanal wirkt diese Luft dann als Sperrluft, die das Eindringen von Fremdpartikeln verhindert.
Das Fasenschneidelement kann eine Wendeschneidplatte sein. Es weist somit mehrere Schneiden auf und kann in verschiedenen Einbaupositionen zum Herstellen von Fasen verwendet werden. Ein zugehöriges Schneidwerkzeug ist besonders effizient und kostengünstig im Betrieb.
Der Haltearm ist bevorzugt streifenförmig. Insbesondere ist der Haltearm als Blechstreifen ausgebildet. In diesem Zusammenhang kann der Haltearm auch als Blattfeder bezeichnet werden. Es lässt sich so das Fasenschneidelement zuverlässig am Werkzeugkörper halten. Das gilt insbesondere, wenn das Fasenschneidelement unter Vorspannung gehalten ist. Darüber hinaus lässt sich ein solcher Haltearm einfach und kostengünstig herstellen.
Der Haltearm ist dabei bevorzugt so gestaltet, dass er in Umfangsrichtung beidseitig über das Fasenschneidelement übersteht. Radial betrachtet ist der Haltearm also in Umfangsrichtung breiter als das Fasenschneidelement. Dadurch ergibt sich eine zuverlässige Kopplung des Fasenschneidelements mit dem Haltearm.
Am Werkzeugkörper kann ein Anschlagelement zur Begrenzung eines Verschiebewegs des Fasenschneidelements nach radial außen vorgesehen sein. Eine solche Begrenzung limitiert auch die Breite einer mittels des Schneidwerkzeugs herstellbaren Fase. Darüber hinaus wird verhindert, dass das Fasenschneidelement beispielsweise durch den Einfluss von Fliehkräften in unerwünschter Weise gegenüber dem Werkzeugkörper hervorsteht. Auch kann das Anschlagelement ein Widerlager für das Fasenschneidelement bilden, gegen das es mittels des Haltearms vorgespannt ist. Es ergibt sich eine definierte Position des Fasenschneidelements am Werkzeugkörper.
Vorteilhafterweise ist das Anschlagelement in seiner radialen Position einstellbar. Insbesondere ist das Anschlagelement eine Anschlagschraube, die radial in den Werkzeugkörper eingedreht ist. Somit lässt sich eine maximale Breite einer mittels des Schneidwerkzeugs herstellbaren Fase einstellen. Dies kann auf besonders einfache Weise erfolgen, wenn das Anschlagelement eine Anschlagschraube ist. Mittels des Schneidwerkzeugs können somit Fasen unterschiedlicher Breite hergestellt werden.
Darüber hinaus wird die Aufgabe durch eine Wendeschneidplatte für ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug gelöst, deren Wendeschneidplattenkörper in einer ersten Alternative an zwei entgegengesetzten Seiten jeweils eine Vertiefung aufweist, die zum Zusammenwirken mit einem Ende eines Haltearms ausgebildet ist. Dabei sind die Vertiefungen entlang einer Richtung, die parallel zu den zwei entgegengesetzten Seiten verläuft, gegeneinander versetzt. In einer zweiten Alternative sind zwei Vertiefungen, die zum Zusammenwirken mit einem Ende des Haltearms ausgebildet sind, an derselben Seite des Wendeschneidplattenkörpers vorgesehen. Die Vertiefungen können dabei alternativ mit dem Ende des Haltearms zusammenwirken. Dabei ist jede Vertiefung einer Einbaulage der Wendeschneidplatte am Schneidwerkzeug zugeordnet. Eine solche Wendeschneidplatte kann also in zumindest zwei Einbaulagen am Schneidwerkzeug verwendet werden. Es ergibt sich ein Schneidwerkzeug, das besonders effizient im Betrieb ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:

- 1 ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte in einer Seitenansicht,
- 2 das Schneidwerkzeug und die Wendeschneidplatte aus 1 in einer teilweise geschnittenen Darstellung entlang der Linie II-II in 1,
- 3 in einer schematisierten Darstellung das Schneidwerkzeug aus 1 und 2, wobei ein verstellbares Biegewiderlagerelement eine gegenüber der 2 veränderte Position einnimmt,
- 4 eine der 3 entsprechende Darstellung, wobei das Biegewiderlagerelement noch eine veränderte Position einnimmt,
- 5 einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs gemäß einer alternativen Ausführungsform, das eine Wendeschneidplatte gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst, in einer teilweise geschnittenen Darstellung,
- 6 die erfindungsgemäße Wendeschneidplatte des Schneidwerkzeugs aus den 1 bis 4 in einer isolierten Darstellung, und
- 7 die erfindungsgemäße Wendeschneidplatte des Schneidwerkzeugs aus 5 in einer isolierten Darstellung.

1 zeigt ein Schneidwerkzeug 10 mit einem um eine Werkzeugachse 12 drehbaren Werkzeugkörper 14.
Dieser umfasst ein hinteres, werkzeugschaftseitiges Ende 16 und ein vorderes, werkzeugspitzenseitiges Ende 18.
Dabei ist am werkzeugspitzenseitigen Ende 18 eine Bohrspitze 20 aus Hartmetall fest mit dem Werkzeugkörper 14 verbunden. An der Bohrspitze 20 sind mehrere Bohreschneiden 22 vorgesehen.
Darüber hinaus ist am Werkzeugkörper 14 ein Fasenschneidelement 24 vorgesehen.
Dieses weist eine Vorwärtsfasschneide 26 sowie eine Rückwärtsfasschneide 28 auf.
Das Fasenschneidelement 24 ist als Wendeschneidplatte 30 ausgeführt.
Das Schneidwerkzeug 10 ist also sowohl zum Bohren eines Loches als auch zum Anbringen von Fasen an den Rändern des Loches geeignet. Es stellt daher ein kombiniertes Bohr-Fas-Werkzeug dar.
Das Fasenschneidelement 24 ist über eine Führung 32 radial beweglich am Werkzeugkörper 14 gelagert.
Dabei ist die Führung 32 durch einen sich in radialer Richtung innerhalb des Werkzeugkörpers 14 erstreckenden Führungskanal 34 gebildet. Dieser ist radial einseitig offen (in der Darstellung gemäß 2 oben).
Ein Abschnitt des Fasenschneidelements 24 ist in diesen Führungskanal 34 eingesteckt.
Dabei entspricht ein Querschnitt des Führungskanals 34 im Wesentlichen einem entlang einer Führungskanalmittelachse vorliegenden Querschnitt des Fasenschneidelements 24. Somit sind über die radiale Beweglichkeit hinausgehende Bewegungen des Fasenschneidelements 24 ausgeschlossen.
Ferner ist eine Beweglichkeit des Fasenschneidelements 24 nach radial innen aufgrund der lediglich einseitigen Öffnung des Führungskanals 34 begrenzt.
Um auch die Beweglichkeit des Fasenschneidelements 24 nach radial außen zu begrenzen, ist am Werkzeugkörper 14 ein Anschlagelement 36 in Form einer Anschlagschraube 38 vorgesehen, die in radialer Richtung in den Werkzeugkörper 14 eingedreht ist.
Dabei ist die Anschlagschraube 38 so ausgeführt, dass ihr Schraubenkopf 40 einen Verschiebeweg des Fasenschneidelements 24 begrenzt.
Indem die Anschlagschraube 38 weiter oder weniger weit in den Werkzeugkörper 14 eingedreht wird, lässt sich somit die Position des Anschlagelements 36 einstellen.
Das Fasenschneidelement 24 ist darüber hinaus in Radialrichtung mittels eines Haltearms 42 am Werkzeugkörper 14 gehalten.
Der Haltearm 42 ist dabei vom Fasenschneidelement 24 separat.
Zudem ist er im Wesentlichen streifenförmig.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Haltearm 42 als Blechstreifen ausgebildet.
Der Haltearm 42 erstreckt sich im Wesentlichen in Axialrichtung.
Darüber hinaus greift ein erstes, axial vorderes Ende 44 des Haltearms 42 in eine zugeordnete Vertiefung 46 am Fasenschneidelement 24 ein.
Ein zweites, axial hinteres Ende 48 des Haltearms 42 ist am Werkzeugkörper 14 befestigt.
In der dargestellten Ausführungsform ist das hintere Ende 48 mittels einer quer zum Haltearm 42 orientierten Befestigungsplatte 50 am Werkzeugkörper 14 festgelegt. Die Befestigungsplatte 50 ist mittels zweier Schrauben 52, 54 am Werkzeugkörper 14 montiert. Der Haltearm 42 ist zwischen der Befestigungsplatte 50 und dem Werkzeugkörper 14 eingeklemmt.
Dabei ist der Haltearm 42 insgesamt innerhalb einer Nut 56 angeordnet, die am Werkzeugkörper 14 vorgesehen ist und im Wesentlichen axial verläuft.
Somit liegt der Haltearm 42 stets innerhalb einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen Hüllfläche, die einem Außenumfang derjenigen Abschnitte des Werkzeugkörpers 14 entspricht, die dazu ausgebildet sind, beim Bohren in Kontakt mit dem Werkstück zu gelangen. Diese Abschnitte liegen insbesondere axial zwischen dem werkzeugspitzenseitigen Ende 18 und der Befestigungsplatte 50.
Der Haltearm 42 steht also in radialer Richtung nicht gegenüber dem Werkzeugkörper 14 hervor.
Der Haltearm 42 ist außerdem in radialer Richtung elastisch nachgiebig gestaltet.
Mittels dieser Eigenschaft spannt der Haltearm 42 in der dargestellten Ausführungsform das Fasenschneidelement 24 in radialer Richtung gegen das Anschlagelement 36 vor.
Somit liegt in einer Neutralstellung (siehe 1 und 2) das Fasenschneidelement 24 unter Vorspannung am Schraubenkopf 40 der Anschlagschraube 38 an. In diesem Zusammenhang liegt auch das erste Ende 44 des Haltearms 42 an einer radial äußeren Grenzfläche der Vertiefung 46 des Fasenschneidelements 24 an.
Damit sich der Haltearm 42 bei Bedarf auch in Radialrichtung nach innen bewegen kann, ist benachbart zu seinem axial vorderen Bereich am Werkzeugkörper 14 eine Ausnehmungen 58 vorgesehen. Diese ist dazu ausgebildet, den Haltearm 42 im Falle einer elastischen Verformung nach radial innen aufzunehmen.
Die Ausnehmung 58 erstreckt sich im dargestellten Beispiel ausgehend vom vorderen Ende 44 des Haltearms 42 über ca. 80 % der Länge des Haltearms 42.
Ferner ist die Ausnehmung 58 als ein vertiefter Abschnitt der Nut 56 ausgebildet.
Innerhalb der Ausnehmung 58 ist ein Biegewiderlagerelement 60 angeordnet. An diesem liegt der Haltearm 42 im Neutralzustand an (siehe 2).
Für den Fall, dass der Haltearm 42 ausgehend hiervon nach radial innen gebogen werden soll, kann dies in einem Bereich zwischen dem ersten Ende 44 und dem Biegewiderlagerelement 60 erfolgen.
Der in Richtung des ersten Endes 44 gegenüber dem Biegewiderlagerelement 60 überstehende Abschnitt des Haltearms 42 stellt somit eine Art Kragbalken dar.
Die Kräfte, die zur elastischen Verformung des Haltearms 42 nötig sind, sind dabei insbesondere von einer Länge des gegenüber dem Biegewiderlagerelement 60 auskragenden Abschnitts abhängig.
Um diese zu beeinflussen, ist das Biegewiderlagerelement 60 axial verstellbar am Werkzeugkörper gelagert (siehe 2 bis 4).
Hierfür ist das Biegewiderlagerelement 60 als eine Widerlagerplatte mit insgesamt drei Befestigungsöffnungen 62 ausgebildet.
Darüber hinaus ist zur Befestigung des Biegewiderlagerelements 60 ein Befestigungsstift 64 am Werkzeugkörper 14 vorgesehen.
Eine Größe des gegenüber dem Biegewiderlagerelement 60 auskragenden Abschnitts des Haltearms 42 kann somit dadurch eingestellt werden, dass das Biegewiderlagerelement 60 über verschiedene Befestigungsöffnungen 62 mit dem Befestigungsstift 64 verbunden wird. In diesem Zusammenhang zeigen die 2 bis 4 unterschiedliche Positionen.
Die Anzahl von drei Befestigungsöffnungen 62, die wahlweise mit dem Befestigungsstift 64 zusammenwirken, ist dabei als exemplarisch zu verstehen. Selbstverständlich können auch mehr oder weniger als drei Befestigungsöffnungen 62 vorgesehen sein, sodass sich mehr oder weniger als drei einstellbare Positionen des Biegewiderlagerelements 60 ergeben.
Auch können die Abstände zwischen den Befestigungsöffnungen 62 im Wesentlichen frei gewählt werden. Somit kann in Abhängigkeit des konkreten Anwendungsfalls ein Schneidwerkzeug 10 bereitgestellt werden, bei dem die Abstände zwischen den Befestigungsöffnungen 62 eine geeignete Größe aufweisen.
Das Schneidwerkzeug 10 ist darüber hinaus mit einem sich im Wesentlichen axial und im Wesentlichen über die gesamte Länge des Werkzeugkörpers 14 erstreckenden Kühlkanal 66 ausgestattet. Über diesen Kühlkanal kann ein beliebiges Kühlmittel zu den Bohrschneiden 22 geleitet werden.
Darüber hinaus ist der Kühlkanal 66 fluidisch mit dem Führungskanal 34 verbunden. Somit kann auch Kühlmittel zur Vorwärtsfasschneide 26 und zur Rückwärtsfasschneide 28 des Fasenschneidelements 24 geleitet werden.
Das Schneidwerkzeug 10 gemäß 1 bis 4 lässt sich wie folgt betreiben.
Das Schneidwerkzeug 10 wird in Rotation um die Werkzeugachse 12 versetzt und in Richtung eines zu bearbeitenden Werkstücks verfahren.
Sobald die Bohrschneiden 22 mit dem Werkstück in Kontakt kommen, beginnen diese, ein Loch zu bohren. Das Schneidwerkzeug 10 wird in Abhängigkeit des Bohrfortschritts entlang der Werkzeugachse 12 in Richtung des Werkstücks verfahren.
Sobald das Werkstück und das Schneidwerkzeug 10 eine Relativposition einnehmen, in der die Vorwärtsfasschneide 26 mit dem Werkstück in Kontakt kommt, beginnt diese eine Fase an einem eingangsseitigen Rand des Loches zu fertigen.
Dabei wirken Schnittkräfte auf das Fasenschneidelement 24.
Sobald in diesem Zusammenhang die in radialer Richtung wirkenden Schnittkräfte die mittels des Haltearms 42 auf das Fasenschneidelement 24 aufgebrachte Vorspannungskraft übersteigen, wird das Fasenschneidelement 24 unter elastischer Verformung des Haltearms 42 nach radial innen, in den Werkzeugkörpers verlagert.
Für den Fall, dass mittels des Schneidwerkzeugs 10 eine Durchgangsbohrung gefertigt wird, verlässt das Fasenschneidelement 24 erst wieder diese zurückverlagerte Stellung, wenn es auf einer der Eingangsseite entgegengesetzten Seite der Bohrung aus dieser austritt. Dann wird es wie im Neutralzustand mittels des Haltearms 42 gegen das Anschlagelement 36 radial vorgespannt.
Um nun eine Fase auf der der Einstichseite entgegengesetzten Seite der Bohrung zu fertigen, muss das Schneidwerkzeug 10 entlang der Werkzeugachse 12 zurück bewegt werden. Dann kann die Rückwärtsfasschneide 28 am zugehörigen Rand der Bohrung eine Fase ausbilden.
Wieder wirken unter anderem in radialer Richtung Schnittkräfte auf das Fasenschneidelement 24. Sobald diese die mittels des Haltearms 42 ins Fasenschneidelement 24 eingebrachte Vorspannung übersteigen, verlagert sich das Fasenschneidelement 24 wieder ins Innere des Werkzeugkörpers 14 und das Schneidwerkzeug 10 kann entlang der Werkzeugachse 12 aus der Bohrung entfernt werden.
Es lässt sich somit in einem einzigen Bearbeitungsgang eine Durchgangsbohrung fertigen, bei der sowohl der eingangs- oder einstichseitige Rand als auch der austrittsseitige Rand mit einer Fase versehen sind.
Eine alternative Ausführungsform des Schneidwerkzeugs 10 ist in 5 dargestellt.
Dabei wird lediglich auf die Unterschiede gegenüber der Ausführungsform gemäß 1 bis 4 eingegangen. Gleiche oder einander entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der alternativen Ausführungsform ist der Haltearm 42 einstückig mit einem im Wesentlichen rechtwinklig von diesem abstehenden Klemmabschnitt 68 hergestellt.
Dieser ist in einer Ausnehmungen 70 des Werkzeugkörpers 14 angeordnet und dort mittels eines kegelstumpfförmigen Klemmelements 72 festgeklemmt, das mittels einer Klemmschraube 74 am Werkzeugkörper 14 befestigt ist.
Zudem ist das Biegewiderlagerelement 60 nun gegenüber der ersten Ausführungsform verändert.
Es weist einen Befestigungsfortsatz 60a auf, der wahlweise in eine zugeordnete Befestigungsnut 75a, 75b, 75c oder 75d am Werkzeugkörper 14 eingesetzt werden kann.
Um eine Größe des gegenüber dem Biegewiderlagerelement 60 auskragenden Abschnitts des Haltearms 42 einzustellen, kann also der Befestigungsfortsatz 60a des Biegewiderlagerelements 60 in eine geeignete Befestigungsnut 75a bis 75d eingesetzt werden.
Auch in diesem Zusammenhang ist die Anzahl von vier Befestigungsnuten 75a bis 75d als exemplarisch zu verstehen. Gleiches gilt für die Abstände zwischen den Befestigungsnuten 75a bis 75d, die je nach Anwendungsfall gewählt werden können.
Bevorzugt bilden der Befestigungsfortsatz 60a und die Befestigungsnuten 75a bis 75d eine Presspassung, sodass das Biegewiderlagerelement 60 sicher am Werkezugkörper 14 gehalten ist.
Im Übrigen kann auf die Ausführungen zur zuerst genannten Ausführungsform verwiesen werden.
Dabei versteht es sich, dass konstruktive Elemente, die in einer der beiden Ausführungsformen gezeigt sind, auch in anderer Weise kombiniert werden können. Insbesondere kann das Biegewiderlagerelement 60 gemäß der zweiten Ausführungsform auch zusammen mit einem Haltearms 42 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden. Ebenso kann das Biegewiderlagerelement 60 gemäß der ersten Ausführungsform in Kombination mit dem Haltearm 42 gemäß der zweiten Ausführungsform Verwendung finden.
Die 6 und 7 zeigen die in den beiden Ausführungsformen des Schneidwerkzeugs 10 verwendeten Wendeschneidplatten 30 im Detail.
Dabei weist jede der Wendeschneidplatten 30 insgesamt zwei Vertiefungen 46 auf, die dazu ausgebildet sind, mit dem Ende 44 des Haltearms 42 zusammenzuwirken.
Die beiden Wendeschneidplatten 30 können also jeweils in zwei Einbaulagen verwendet werden. In jeder dieser Einbaulage stehen eine Vorwärtsfasschneide 26 und eine Rückwärtsfasschneide 28 zur Verfügung.
Insgesamt weisen also beide Wendeschneidplatten 30 zwei Vorwärtsfasschneiden 26 und zwei Rückwärtsfasschneiden 28 auf.
Die Wendeschneidplatten 30 gemäß 6 und 7 unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der Anordnung der Vertiefungen 46 und somit hinsichtlich der Bewegung der Wendeschneidplatte 30, die notwendig ist, um ausgehend von einer Position, in der eine der Vertiefungen 46 mit dem Ende 44 des Haltearms 42 gekoppelt ist, eine Position zu erreichen, in der eine jeweils andere der Vertiefungen 46 mit dem Ende 44 des Haltearms 42 gekoppelt werden kann.
Dabei sind in der Ausführungsform gemäß 6 die beiden Vertiefungen 46 auf entgegengesetzten Seiten der Wendeschneidplatte 30 positioniert und zudem entlang einer Richtung 76, die parallel zu den zwei entgegengesetzten Seiten verläuft, gegeneinander versetzt.
In der Ausführungsform gemäß 6 sind die zwei Vertiefungen 46 an derselben Seite ausgebildet.
Es versteht sich dabei, dass die Ausführungsformen gemäß 6 und 7 auch kombiniert werden können. Eine resultierende Wendeschneidplatte 30 ist somit mit insgesamt vier Vertiefungen 46 ausgestattet und weist in Summe vier Vorwärtsfasschneiden 26 und vier Rückwärtsfasschneiden 28 auf.
Dementsprechend kann die Wendeschneidplatte 30 in vier unterschiedlichen Einbaulagen verwendet werden.

Claims

Schneidwerkzeug (10), insbesondere Faswerkzeug, mit einem um eine Werkzeugachse (12) drehbaren Werkzeugkörper (14), einem Fasenschneidelement (24), das mittels einer Führung (32) radial verschiebbar am Werkzeugkörper (14) gelagert ist, wobei am Fasenschneidelement (24) zumindest eine Vorwärtsfasschneide (26) und zumindest eine Rückwärtsfasschneide (28) vorgesehen sind, und einem vom Fasenschneidelement (24) separaten Haltearm (42), der das Fasenschneidelement (24) in Radialrichtung am Werkzeugkörper (14) hält und in Radialrichtung elastisch nachgiebig ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (42) zumindest abschnittsweise innerhalb einer an einem Außenumfang des Werkzeugkörpers (14) vorgesehenen, im Wesentlichen axial verlaufenden Nut (56) angeordnet ist.
Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem vorderen Ende (18) des Werkzeugkörpers (14) eine Bohrschneide (22) angeordnet ist.
Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Haltearm (42) im Wesentlichen in Axialrichtung erstreckt.
Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (42) ein erstes, axial vorderes Ende (44) umfasst, das in eine zugeordnete Vertiefung (46) am Fasenschneidelement (24) eingreift.
Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (42) ein zweites, axial hinteres Ende (48) umfasst, das am Werkzeugkörper (14) befestigt ist, insbesondere am Werkzeugkörper (14) festgeklemmt oder festgeschraubt ist.
Schneidwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Radialrichtung benachbart zu wenigstens einem axial vorderen Bereich des Haltearms (42) am Werkzeugkörper (14) eine Ausnehmung (58) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Haltearm (42) im Falle einer elastischen Verformung nach radial innen aufzunehmen.
Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (58) ausgehend vom axial vorderen Ende (44) des Haltearms (42) über zumindest 50% der Länge des Haltearms (42) erstreckt, insbesondere sich über zumindest 65% der Länge des Haltearms (42) erstreckt.
Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Ausnehmung (58) ein Biegewiderlagerelement (60) für den Haltearm (42) angeordnet ist, wobei das Biegewiderlagerelement (60) axial verstellbar am Werkzeugkörper (14) gelagert ist.
Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (32) durch einen sich in Radialrichtung im Werkzeugkörper (14) erstreckenden Führungskanal (34) gebildet ist, in den zumindest ein Abschnitt des Fasenschneidelements (24) eingesetzt ist, wobei der Führungskanal (34) einseitig offen ist.
Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper (14) einen sich im Wesentlichen axial und im Wesentlichen über die gesamte Länge des Werkzeugkörpers (14) erstreckenden Kühlkanal (66) aufweist, insbesondere wobei der Kühlkanal (66) fluidisch mit dem Führungskanal (34) verbunden ist.
Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasenschneidelement (24) eine Wendeschneidplatte (30) ist.
Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (42) streifenförmig ist, insbesondere wobei der Haltearm (42) als Blechstreifen ausgebildet ist.
Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Werkzeugkörper (14) ein Anschlagelement (36) zur Begrenzung eines Verschiebewegs des Fasenschneidelements (24) nach radial außen vorgesehen ist.
Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (36) in seiner radialen Position einstellbar ist, insbesondere wobei das Anschlagelement (36) eine Anschlagschraube (38) ist, die radial in den Werkzeugkörper (14) eingedreht ist.
Wendeschneidplatte (30) für ein Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wendeschneidplattenkörper an zwei entgegengesetzten Seiten jeweils eine Vertiefung (46) aufweist, die zum Zusammenwirken mit einem Ende (44) eines Haltearms (42) ausgebildet ist, wobei die Vertiefungen (46) entlang einer Richtung, die parallel zu den zwei entgegengesetzten Seiten verläuft, gegeneinander versetzt sind, oder an einer Seite zwei Vertiefungen (46) aufweist, die zum Zusammenwirken mit einem Ende (44) eines Haltearms (42) ausgebildet sind.