DE102022105254A1

DE102022105254A1 - Scheibenlose schneidwerkzeuganordnung

Info

Publication number: DE102022105254A1
Application number: DE102022105254.0A
Authority: DE
Inventors: James R. Geyer; Brandon J. Kenno
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2022-03-07
Publication date: 2022-09-15
Also published as: CN115075816A; US11585217B2; US11821313B2; US20220290562A1; US20230151734A1

Abstract

Eine scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung beinhaltet einen Schneidwerkzeughalter und ein zumindest teilweise in dem Schneidwerkzeughalter angeordnetes drehbares Schneidwerkzeug. Der Schneidwerkzeughalter beinhaltet eine Ausrichtungsfunktion in Form eines Vorsprungs an einem axial vorderen Ende und einer Nut an einem axial hinteren Ende des Kopfteils des drehbaren Schneidwerkzeugs. Die Nut ist zur Aufnahme des Vorsprungs des Schneidwerkzeughalters zur Ausrichtung der zentralen Längsachse des drehbaren Schneidwerkzeugs mit der zentralen Längsachse des Schneidwerkzeughalters geeignet. Die Schneidwerkzeuganordnung beinhaltet ferner eine begrenzte Drehfunktion in Form eines innerhalb der Ringnut angeordneten Bremsrings, und eines über dem Bremsring angeordneten Sicherungsrings.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Im Allgemeinen betrifft die Erfindung eine Schneidwerkzeuganordnung zum Auftreffen auf ein Substrat oder Erdschichten, wie beispielsweise asphaltiertes Fahrbahnmaterial, Kohlelagerstätten, Mineralformationen und dergleichen. Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf eine Schneidwerkzeuganordnung mit einer Ausrichtungsfunktion, die die zur korrekten Ausrichtung des drehbaren Schneidwerkzeugs mit dem Schneidwerkzeughalter erforderliche Scheibe eliminiert. Die Erfindung betrifft auch eine Schneidwerkzeuganordnung mit einer Drehbegrenzungsfunktion, die das Maß der Drehung des rotierenden Schneidwerkzeugs während des Betriebs selektiv steuert.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Drehbare Schneidwerkzeuge sind nützlich für das Auftreffen auf ein Substrat oder Erdschichten wie beispielsweise asphaltiertes Fahrbahnmaterial, Kohleablagerungen, Mineralformationen und dergleichen. Ein solches Schneidwerkzeug weist normalerweise eine allgemein längliche, zylindrische Geometrie auf. Das Schneidwerkzeug umfasst einen länglichen Schneidwerkzeugkörper, der ein axial vorderes Ende und ein gegenüberliegendes, axial rückwärtiges Ende aufweist. An dem axial vorderen Ende des Schneidwerkzeugkörpers ist normalerweise ein hartes Schneidelement oder ein hochhartes Schneidelement angebracht. Der Schneidwerkzeugkörper trägt in der Regel eine Anordnung oder Mittel, durch die das Schneidwerkzeug drehbar von einem stationären Block oder Halter auf einer Trommel getragen wird.
Derartige drehbare Schneidwerkzeuge können aufgrund der Umgebung, in der sie arbeiten, extrem verschleißen und auf verschiedene Weise versagen und müssen häufig ersetzt werden. Daher wäre es sehr wünschenswert, ein verbessertes Schneidwerkzeug bereitzustellen, das im Vergleich zu herkömmlichen Schneidwerkzeugen eine verlängerte Nutzungsdauer mit weniger Teilen aufweist und bei gleichzeitiger Kostensenkung einfacher herzustellen ist.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Das Problem der Verlängerung der Nutzungsdauer einer drehbaren Schneidwerkzeuganordnung bei gleichzeitiger Kostenreduzierung kann dadurch gelöst werden, dass keine Scheibe mehr benötigt wird, die bei herkömmlichen drehbaren Schneidwerkzeuganordnungen zur Ausrichtung des Schneidwerkzeugkörpers mit dem Schneidwerkzeughalter erforderlich ist.
In einem Aspekt umfasst eine scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung einen Schneidwerkzeughalter mit einer zentralen Längsachse und ein zumindest teilweise in dem Schneidwerkzeughalter angeordnetes drehbares Schneidwerkzeug. Das drehbare Schneidwerkzeug weist eine zentrale Längsachse auf und beinhaltet einen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopfabschnitt und einem axial hinter dem Kopfabschnitt befindlichen Schaftabschnitt. Der Kopfabschnitt und der Schaftabschnitt sind um die zentrale Längsachse drehbar. Der Kopfabschnitt beinhaltet an seinem axial vorderen Ende ein Schneidelement, einen axial hinter dem Schneidelement liegenden Stützabschnitt und einen Basisabschnitt an einem axial hinteren Ende des Kopfabschnitts. Der Stützabschnitt beinhaltet einen konvexen Formbereich, der an seinem axial vorderen Ende eine Aufnahme aufweist. Das Schneidelement ist innerhalb der Aufnahme am Schneidwerkzeugkörper befestigt. Der Schneidwerkzeughalter beinhaltet an einem axial vorderen Ende einen Vorsprung, und das drehbare Schneidwerkzeug beinhaltet an einem axial hinteren Ende des Kopfabschnitts eine Nut, wobei die Nut zur Aufnahme des Vorsprungs des Schneidwerkzeughalters zur Ausrichtung der zentralen Längsachse des drehbaren Schneidwerkzeugs mit der zentralen Längsachse des Schneidwerkzeughalters geeignet ist.
In einem anderen Aspekt umfasst ein drehbares Schneidwerkzeug einen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopfabschnitt und einem axial hinter dem Kopfabschnitt liegenden Schaftabschnitt. Der Kopfabschnitt und der Schaftabschnitt sind um eine zentrale Längsachse drehbar. Der Kopfabschnitt beinhaltet an seinem axial vorderen Ende ein Schneidelement, einen axial hinter dem Schneidelement liegenden Stützabschnitt und einen Basisabschnitt an einem axial hinteren Ende des Kopfabschnitts. Der Stützabschnitt beinhaltet einen konvexen Formbereich, der an seinem axial vorderen Ende eine Aufnahme aufweist. Das Schneidelement ist innerhalb der Aufnahme am Schneidwerkzeugkörper befestigt. Der Schneidwerkzeughalter beinhaltet an einem axial vorderen Ende einen Vorsprung, und das drehbare Schneidwerkzeug beinhaltet an einem axial hinteren Ende des Kopfabschnitts eine Nut, wobei die Nut zur Aufnahme des Vorsprungs des Schneidwerkzeughalters zur Ausrichtung der zentralen Längsachse des drehbaren Schneidwerkzeugs mit einer zentralen Längsachse des Schneidwerkzeughalters geeignet ist.
Figurenliste
Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht sind, sollten die bestimmten gezeigten Ausführungsformen nicht derart ausgelegt werden, dass sie die Ansprüche begrenzen. Es wird vorhergesehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Umfang dieser Erfindung zu verlassen.

1 ist eine Seitenansicht einer scheibenlosen Schneidwerkzeuganordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht der scheibenlosen Schneidwerkzeuganordnung entlang der Linie 2-2 von 1;
3 ist eine Seitenansicht eines drehbaren Schneidwerkzeugs der scheibenlosen Schneidwerkzeuganordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 ist eine Querschnittsansicht der drehbaren Schneidwerkzeuganordnung entlang der Linie 4-4 von 3; und
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Ausrichtungsfunktion der Erfindung, die das Zusammenwirken zwischen einem Vorsprung am axial vorderen Ende des Schneidwerkzeughalters und der Nut am axial hinteren Ende des drehbaren Schneidwerkzeugs darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter jetziger Bezugnahme auf 1-5 ist eine scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In einem Aspekt bezieht sich die hierin veranschaulichte Schneidwerkzeuganordnung 10 allgemein auf Straßenplanungswerkzeuge. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch Anwendungen für andere Arten von Schneidwerkzeugen aufweist, die für andere Arten von Schneidvorgängen nützlich sind. Beispielhafte Vorgänge beinhalten ohne Einschränkung Straßenplanung (oder Fräsen), Kohleabbau, Betonschneiden und andere Arten von Schneidvorgängen, bei denen ein Schneidwerkzeug mit einem harten Schneidelement gegen ein Substrat (z. B. Erdschichten, Pflaster, asphaltiertes Straßenmaterial, Beton und dergleichen) stößt und das Substrat in Stücke unterschiedlicher Größe zerbricht, einschließlich größerer Stücke oder Brocken und kleinerer Stücke, einschließlich staubartiger Partikel. Darüber hinaus versteht sich, dass die Schneidwerkzeuganordnung 10 der Erfindung je nach der gewünschten Anwendung des Werkzeugs in verschiedenen Größen und Abmessungen hergestellt werden kann. In einem anderen Aspekt bezieht sich der hierin verwendete Begriff „Schneidwerkzeug“ im Allgemeinen auf drehbare Schneidwerkzeuge.
Die hierin verwendeten Richtungsausdrücke, wie beispielsweise links, rechts, vorne, hinten, oben, unten und Ableitungen davon, beziehen sich auf die Ausrichtung der in den Zeichnungen gezeigten Elemente und schränken die Ansprüche nicht ein, es sei denn, es ist darin ausdrücklich angegeben. Identische Teile sind in allen Zeichnungen mit der gleichen Bezugsnummer versehen.
Die Annäherungssprache, wie sie hierin überall in der Patentschrift und den Ansprüchen verwendet wird, kann angewandt werden, um irgendeine quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässig variieren könnte, ohne in einer Änderung der grundlegenden Funktion zu resultieren, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend soll ein Wert, der durch einen Begriff oder Begriffe wie „etwa“, „annähernd“ und „im Wesentlichen“ modifiziert ist, nicht auf den exakten angegebenen Wert begrenzt werden. Zumindest in einigen Fällen kann die Annäherungssprache der Präzision eines Instruments zum Messen des Werts entsprechen. Hier und in der gesamten Patentschrift und den Ansprüchen können Bereichsgrenzen kombiniert und/oder untereinander ausgetauscht werden und solche Bereiche werden identifiziert und umfassen alle Unterbereiche, die darin enthalten sind, es sei denn, dass Kontext oder Sprache es anderweitig angeben.
Im gesamten Text und den Ansprüchen soll der Gebrauch des Wortes „etwa“ in Bezug auf einen Wertebereich (z. B. „etwa 22 bis 35 Gew.-%“) sowohl die angegebenen hohen als auch niedrigen Werte modifizieren und reflektiert die Penumbra der Variation, die mit Messung, bedeutsamen Stellen und Austauschbarkeit verbunden ist, alles, wie es von einem Durchschnittsfachmann verstanden wird, den diese Erfindung betrifft.
Zum Zwecke dieser Patentschrift (außer in den Betriebsbeispielen) sollen, sofern nicht anders angegeben, alle Zahlen, die Quantitäten und Bereiche von Bestandteilen, Prozessbedingungen usw. ausdrücken, in allen Fällen als durch den Begriff „etwa“ modifiziert verstanden werden. Dementsprechend sind die in dieser Patentschrift und den beigefügten Ansprüchen angegebenen numerischen Parameter Annäherungen, die abhängig von den gewünschten Resultaten variieren können, die mit der vorliegenden Erfindung erlangt werden sollen. Zumindest, und nicht als ein Versuch, die Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Umfang der Ansprüche zu begrenzen, sollte jeder numerische Parameter zumindest angesichts der Anzahl an angegebenen signifikanten Stellen und durch Anwenden gewöhnlicher Rundungstechniken ausgelegt werden. Wie in dieser Patentschrift und den angefügten Ansprüchen verwendet, sollen ferner die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ die Pluralformen einschließen, soweit sie nicht ausdrücklich und eindeutig auf eine Form begrenzt sind.
Ungeachtet dessen, dass die numerischen Bereiche und Parameter, die den breiten Umfang der Erfindung darlegen, Annäherungen sind, werden die in den spezifischen Beispielen dargelegten numerischen Werte so präzise wie möglich berichtet. Jeder numerische Wert enthält jedoch grundsätzlich bestimmte Fehler, die sich zwangsläufig aus der Standardabweichung ergeben, die in den jeweiligen entsprechenden Testmessungen gefunden werden, einschließlich der in dem Messinstrument gefundenen. Es versteht sich außerdem, dass jeder hierin aufgeführte numerische Bereich alle darin zusammengefassten Unterbereiche umfassen soll. Ein Bereich von„1 bis 10‟ soll beispielsweise alle Unterbereiche dazwischen, einschließlich des aufgeführten Minimalwerts von 1 und des aufgeführten Maximalwerts von 10, d. h. einen Bereich mit einem Minimalwert gleich oder größer als 1 und einem Maximalwert gleich oder kleiner als 10, umfassen. Da die offenbarten numerischen Bereiche kontinuierlich sind, umfassen sie jeden Wert zwischen den Minimal- und Maximalwerten. Soweit es nicht ausdrücklich anders angegeben ist, sind die verschiedenen in dieser Anwendung spezifizierten numerischen Bereiche Annäherungen.
In der folgenden Patentschrift und den Ansprüchen wird auf eine Anzahl an Begriffen Bezug genommen, welche die folgenden Bedeutungen aufweisen.
Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ umfassen den Plural, es sei denn, dass der Kontext eindeutig etwas anderes diktiert.
„Optional‟ bedeutet, dass das anschließend beschriebene Ereignis oder der Umstand erfolgen kann oder auch nicht, und dass die Beschreibung Beispiele umfasst, bei denen das Ereignis erfolgt und Beispiele bei denen es nicht erfolgt.
Wie hierin verwendet, wird der Begriff „länglich“ als etwas definiert, das länger ist, als es breit ist. Mit anderen Worten ist die Breite kleiner als die Länge.
Der hierin verwendete Begriff „kreisförmig“ ist definiert als ein Objekt mit einer Form eines Kreises, d. h., ein Objekt mit einer einfachen geschlossenen Form. Gemeint ist die Menge von Punkten in einer Ebene, die sich in einem bestimmten Abstand von einem bestimmten Punkt, dem Zentrum, befinden; gleichbedeutend ist es die Kurve, die von einem Punkt gezeichnet wird, der sich in einer Ebene derart bewegt, dass sein Abstand von einem bestimmten Punkt konstant ist. Der Abstand zwischen irgendeinem der Punkte und dem Mittelpunkt wird Radius genannt.
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst die scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung 10 zwei Hauptkomponenten: einen Schneidwerkzeughalter, der allgemein bei 12 dargestellt ist und eine Längsachse A-A aufweist, und ein drehbares Schneidwerkzeug, das allgemein bei 14 dargestellt ist. In der veranschaulichten Ausführungsform hat der Schneidwerkzeughalter 12 die Form eines Hülsenelements, in das ein Teil des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 in eine Bohrung 16 des Schneidwerkzeughalters 12 eingesetzt ist. In der veranschaulichten Ausführungsform wird das drehbare Schneidwerkzeug 14 im Schneidwerkzeughalter 12 durch eine Reibungspassung gehalten, die durch Zusammendrücken des Sicherungsrings 80 entsteht. Wie im Stand der Technik bekannt, kann das Schneidwerkzeug 14 durch Einsetzen des Schneidwerkzeughalters 12 in eine Bohrung einer Trommel (nicht dargestellt) drehbar von dem Schneidwerkzeughalter 12 getragen werden. Der Schneidwerkzeughalter 12 weist ein axial vorderes Ende 18 und ein axial hinteres Ende 20 auf.
Mit nunmehrigem Bezug auf 2-5 weist das drehbare Schneidwerkzeug 14 eine zentrale Längsachse B-B auf. In einem Aspekt ist das drehbare Schneidwerkzeug 14 um die Achse B-B drehbar. In einem anderen Aspekt kann das drehbare Schneidwerkzeug 14 symmetrisch um die Achse B-B angeordnet sein. Ist das drehbare Schneidwerkzeug 14 ordnungsgemäß im Schneidwerkzeughalter 12 montiert, ist die Achse B-B des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 im Wesentlichen auf die zentrale Längsachse A-A des Schneidwerkzeughalters 12 ausgerichtet.
Das drehbare Schneidwerkzeug 14 beinhaltet einen länglichen Schneidwerkzeugkörper, der allgemein mit 22 bezeichnet ist. In einem Aspekt zeigt der längliche Schneidwerkzeugkörper 22 eine allgemein zylindrische Geometrie und weist ein axiales vorderes Ende 24 und ein axiales hinteres Ende 26 auf.
Der längliche Schneidwerkzeugkörper 22 beinhaltet einen Kopf oder Kopfabschnitt 28 und einen sich axial hinter dem Kopfabschnitt 28 befindlichen Schaft oder Schaftabschnitt 30. In einem Aspekt beinhaltet der Schaft 30 angrenzend an das axial hintere Ende 26 eine Ringnut 32 (2 und 4). Es versteht sich, dass der Kopf 28 und der Schaft 30 gemäß Aspekten der Erfindung verschiedene Größen, Formen und/oder Ausgestaltungen aufweisen können.
In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet der Kopf 28 ein Schneidelement 34 an einem axial vorderen Ende 35 des Kopfes 28, einen Stützabschnitt 36 axial hinter dem Schneidelement 34 und einen Basisabschnitt 38 an einem axial hinteren Ende 39 des Kopfes 28.
Der Stützabschnitt 36 beinhaltet einen konvexen Formbereich 40 und einen allgemein zylindrischen Bereich 42, der an den konvex geformten Bereich 40 angrenzt und axial hinter diesem liegt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der konvexe Formbereich 40 allgemein konvex mit einer allgemein bogenförmigen Außenfläche 44, die sich von der zentralen Längsachse B-B des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 nach außen wölbt. Darüber hinaus ist der allgemein zylindrische Bereich 42 um die zentrale Längsachse B-B allgemein von zylindrischer Form und beinhaltet eine Außenfläche 43, die allgemein linear und damit allgemein parallel zur zentralen Längsachse B-B ist. In einer Ausführungsform beinhaltet der Stützabschnitt 36 des Kopfes 28 zumindest teilweise ein gesintertes (Kobalt-)Wolframkarbidmaterial.
Wie in 3 dargestellt, hat der Kopf 28 ein axiales Gesamtlängenmaß H, der konvexe Formbereich 40 des Stützabschnitts 26 ein axiales Längenmaß X und der allgemein zylindrische Bereich 42 des Stützabschnitts 36 ein axiales Längenmaß Y.
In einer Ausführungsform kann das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,3 Zoll bis etwa 1,0 Zoll liegen. In einer anderen Ausführungsform kann das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,6 Zoll bis etwa 0,9 Zoll liegen. In einer weiteren Ausführungsform kann das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,7 Zoll bis etwa 0,8 Zoll liegen.
In einer Ausführungsform kann das axiale Längenmaß Y im Bereich von etwa 0,03 Zoll bis etwa 0,55 Zoll liegen. In einer anderen Ausführungsform kann das axiale Längenmaß Y im Bereich von etwa 0,1 Zoll bis etwa 0,3 Zoll liegen.
In einer Ausführungsform kann das axiale Längenmaß H im Bereich von etwa 1,7 Zoll bis etwa 1,8 Zoll liegen. In einer anderen Ausführungsform kann das axiale Längenmaß H im Bereich von etwa 1,72 Zoll bis etwa 1,78 Zoll liegen.
In einer Ausführungsform liegt das Verhältnis (X+Y)/H in einem Bereich zwischen etwa 0,25 und etwa 0,80.
In einer Ausführungsform kann das axiale Längenmaß X im Bereich von etwa 0,3 Zoll bis etwa 1,0 Zoll liegen, das axiale Längenmaß Y im Bereich von etwa 0,03 Zoll bis etwa 0,55 Zoll, das axiale Längenmaß H im Bereich von etwa 1,7 Zoll bis etwa 1,8 Zoll und das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,75 liegen.
Vorteilhafterweise ermöglicht ein Stützabschnitt 36 mit den hierin dargelegten Maßen und/oder Verhältnissen, der zumindest teilweise aus einem gesinterten (Kobalt-)Wolframkarbidmaterial besteht, dass der Stützabschnitt 36 seine Form und Integrität über einen längeren Zeitraum während des Gebrauchs beibehält und dazu beiträgt, den Verschleiß anderer Komponenten der Schneidwerkzeuganordnung 10, wie beispielsweise des Schafts 30 oder des Schneidwerkzeughalters 12 zur Aufnahme des drehbaren Schneidwerkzeugs 14, zu verringern.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der konvexe Formbereich 40 des Stützabschnitts 36 einen Radius R aufweisen (3). In einer Ausführungsform kann der Radius R im Bereich von etwa 1,2 Zoll bis etwa 1,4 Zoll liegen. In einer anderen Ausführungsform kann der Radius R im Bereich von etwa 0,85 Zoll bis etwa 1,35 Zoll liegen. Vorteilhafterweise bietet diese Ausgestaltung mit dem Radius R die notwendige Struktur und Unterstützung für das Schneidelement 34. Darüber hinaus bietet diese Ausgestaltung vorteilhafterweise beispielsweise die Möglichkeit, dem Stützabschnitt 36 zur Verbesserung des Verschleißes mehr Masse oder Größe zu verleihen und gleichzeitig ein stromlinienförmiges Design für effizientes Schneiden beizubehalten.
In einem anderen Aspekt kann das Verhältnis Y/X (d. h., das Verhältnis des axialen Längenmaßes des allgemein zylindrischen Bereichs 42 zu dem axialen Längenmaß des konvexen Formbereichs 40) im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,0 liegen. In einer Ausführungsform liegt das Verhältnis Y/X im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,6. In einer anderen Ausführungsform liegt das Verhältnis Y/X in einem Bereich von etwa 0,125 bis etwa 0,300. Vorteilhafterweise bietet diese Ausgestaltung bezüglich des Verhältnisses Y/X dem Schneidelement 34 während des Schneidens Unterstützung und/oder Schutz und kann die Momentbelastung auf den Schaft 30 reduzieren, wodurch der Verschleiß verringert und die Lebensdauer der Schneidwerkzeuganordnung 10 verlängert wird.
Insbesondere mit Bezug auf 4 und 5 beinhaltet das Schneidelement 34 ein Substrat 48 und eine Schicht eines auf dem Substrat 48 haftenden hochharten Materials 50. Das Substrat 48 des Schneidelements 34 besteht zumindest teilweise aus einem gesinterten (Kobalt-)Wolframkarbidmaterial. Die Schicht aus hochhartem Material 50 kann beispielsweise aus polykristallinem Diamant (PCD) oder polykristallinem kubischem Bornitrid (PcBN) bestehen. Die Schicht aus hochhartem Material 50 kann eine im Allgemeinen konstante Dicke haben und kann durch eine beliebige von mehreren bekannten Techniken, bei denen das hochharte Material 50 mit der Oberfläche des Substrats 48 verbunden wird, auf das Substrat 48 aufgebracht werden. Darüber hinaus ist die Schicht aus hochhartem Material 50 in einer bestimmten Form dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass sie auch andere Formen, Ausgestaltungen und/oder Dicken aufweisen kann, wenn dies für bestimmte Schneidvorgänge gewünscht oder erforderlich ist.
In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet das Substrat 48 des Schneidelements 34 Seitenwände 56, die sich allgemein in axialer Richtung nach hinten verjüngen. Das Substrat 48 beinhaltet auch eine Unterseite 58.
Unter Bezugnahme auf 2, 4 und 5 beinhaltet der Stützabschnitt 36 an einem axialen vorderen Ende 54 eine Aufnahme 52, die zur Aufnahme und Befestigung des Schneidelements 34 am Schneidwerkzeugkörper 14 ausgelegt ist. Die Aufnahme 52 beinhaltet allgemein eine Seitenwand 60, die zum Zusammenwirken mit und zur Aufnahme des Substrats 48 des Schneidelements 34 ausgebildet ist. Insbesondere beinhaltet die Aufnahme 52 Seitenwände 60, die zur Aufnahme der sich verjüngenden Seitenwände 56 des Substrats 48 des Schneidelements 34 strukturiert und angeordnet sind. In einer Ausführungsform verjüngen sich die Seitenwände 60 der Aufnahme 52 im Allgemeinen in axialer Richtung nach hinten, ähnlich der Verjüngung der Seitenwände 56 des Substrats 48. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die Aufnahme 52 eine Unterseite 62, die in einem Beispiel von der Unterseite 58 des Substrats 48 beabstandet sein kann.
In der veranschaulichten Ausführungsform kann das Schneidelement 34 an dem Stützabschnitt 36 durch Hartlöten der Seitenwände 56 des Substrats 48 an die Seitenwände 60 der Aufnahme 52 befestigt werden. Obwohl es nicht erforderlich ist, kann auch eine Hartlötung zwischen der Unterseite 58 des Substrats 48 und der Unterseite 62 der Aufnahme 52 vorgesehen werden. Zur Verbesserung der Hartlötung zwischen den Seitenwänden 56 des Substrats 48 und den Seitenwänden 60 der Aufnahme 52 kann eine Vielzahl von Vorsprüngen (nicht dargestellt) vorgesehen und an der Seitenwand 60 der Aufnahme 52 ausgebildet sein. Im Allgemeinen ist die Vielzahl der Vorsprünge (nicht dargestellt) zum Zusammenwirken mit dem Substrat 48 des Schneidelements 34 zur Befestigung des Schneidelements 34 am Schneidwerkzeugkörper 14 ausgebildet. Insbesondere bieten die Vorsprünge (nicht dargestellt) eine sich von der Seitenwand 60 nach außen erstreckende erhabene Fläche, sodass die Seitenwand 56 des Substrats 48 diese berührt und auf ihr ruht, wodurch ein Abstand oder ein Spalt zwischen den Seitenwänden 56 und 60 vorgesehen wird, damit das Hartlot leichter und gleichmäßiger zwischen den Seitenwänden 56 und 60 fließen kann. Zusätzlich können die Vorsprünge (nicht dargestellt) eine genaue Positionierung, zum Beispiel eine Zentrierung, des Substrats 48 in der Aufnahme 52 bieten. Es versteht sich, dass andere Ausgestaltungen und Anordnungen der Vorsprünge (nicht dargestellt) gemäß Aspekten der Erfindung vorgesehen werden können. Zusätzlich versteht sich, dass das Substrat 48, das Schneidelement 34 und/oder die Aufnahme 52 gemäß Aspekten der Erfindung verschiedene Formen, Größen und Ausgestaltungen aufweisen können.
Wie in 2, 4 und 5 dargestellt, definiert der Basisabschnitt 38 einen Sitz 66, der zum Zusammenwirken mit und zur Aufnahme des axial hinteren Endes 46 des Stützabschnitts 36 zur Befestigung oder Sicherung des Stützabschnitts 36 an dem Basisabschnitt 38 ausgebildet ist. In einem Beispiel kann der Sitz 66 ein erstes Segment 68, ein zweites Segment 70 axial hinter dem ersten Segment 68 und einen hinter dem ersten und zweiten Segment 68, 70 angeordneten Boden 72 beinhalten. Es versteht sich, dass andere Ausgestaltungen und Anordnungen für den Sitz 66 gemäß Aspekten der Erfindung vorgesehen werden können.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2, 4 und 5, beinhaltet in einem Beispiel ein hinteres Ende 46 des Stützabschnitts 36 einen ersten Abschnitt 74, einen zweiten Abschnitt 76 axial hinter dem ersten Abschnitt 74 und einen Bodenabschnitt 78 hinter dem ersten und zweiten Abschnitt 74, 76. Es versteht sich, dass andere Ausgestaltungen und Anordnungen für das hintere Ende 46 gemäß Aspekten der Erfindung vorgesehen werden können. Zusätzlich versteht sich, dass der Sitz 66 zur Aufnahme und Befestigung des hinteren Endes 46 daran ausgebildet und angeordnet ist.
Insbesondere kann in einer Ausführungsform das hintere Ende 46 des Stützabschnitts 36 durch Hartlöten des ersten Abschnitts 74, des zweiten Abschnitts 76 und/oder des Bodenabschnitts 78 am ersten Segment 68, am zweiten Segment 70 und/oder am Boden 72 des Sitzes 66 befestigt oder angebracht werden. Zur Verbesserung der beschriebenen Hartlötung kann eine Vielzahl von Vorsprüngen (nicht dargestellt) auf dem ersten Abschnitt 74 des hinteren Endes 46 vorgesehen und ausgebildet sein. Zusätzlich kann, zur Verbesserung der Hartlötung, eine Vielzahl von Rippen (nicht dargestellt) auf dem zweiten Abschnitt 76 des hinteren Endes 46 vorgesehen und ausgebildet sein.
Bezugnehmend auf 2-4 beinhaltet das drehbare Schneidwerkzeug 14 eine begrenzte Drehfunktion. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst die begrenzte Drehfunktion einen innerhalb der Ringnut 32 im Schaft 30 angeordneten Bremsring 79 und einen über dem Bremsring 79 angeordneten Sicherungsring 80. Der aus einem geeigneten Material gefertigte Bremsring 79 wirkt als Bremse zur Verlangsamung, Begrenzung und/oder zum Anhalten der Drehung des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 während des Betriebs. Der Bremsring 79 kann aus jedem geeigneten Material, wie beispielsweise aus Urethan oder dergleichen, gefertigt sein. Durch die Verlangsamung, Begrenzung und/oder das Anhalten der Drehung des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 um einen bestimmten Prozentsatz, zum Beispiel 25-50 %, wird die Lebensdauer des Werkzeugs schätzungsweise um etwa den gleichen Prozentsatz erhöht. Sind der Bremsring 79 und der Sicherungsring 80 ausreichend fest angezogen, kann die Drehung des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 vollständig angehalten werden, und das drehbare Schneidwerkzeug 14 kann dann als ein Wende Schneidwerkzeug betrachtet werden, das vom Benutzer je nach den Bedürfnissen der Anwendung täglich, wöchentlich oder monatlich gedreht werden kann. Darüber hinaus kann das drehbare Schneidwerkzeug 14 leicht entfernt werden, wenn der Benutzer wieder zu einem Schneidwerkzeug mit einem aus einem anderen Material, wie etwa Hartmetall, bestehenden Schneidelement 34 wechseln muss.
Wie vorstehend erwähnt, ist die zentrale Längsachse B-B des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 im Wesentlichen auf die zentrale Längsachse A-A des Schneidwerkzeughalters 12 ausgerichtet, wenn das drehbare Schneidwerkzeug 14 ordnungsgemäß im Schneidwerkzeughalter 12 montiert ist. Bei herkömmlichen Schneidwerkzeuganordnungen wird dies durch den Einsatz einer zwischen dem drehbaren Schneidwerkzeug und dem Schneidwerkzeughalter angeordneten Scheibe erreicht.
Ein Aspekt der Erfindung ist, dass die bei herkömmlichen Schneidwerkzeuganordnungen zur Ausrichtung des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 mit dem Schneidwerkzeughalter 12 verwendete Scheibe bei der Schneidwerkzeuganordnung 10 der Erfindung entfällt, wodurch die Herstellungskosten gesenkt und gleichzeitig die Lebensdauer der Schneidwerkzeuganordnung 10 verlängert wird.
Bezugnehmend auf 5 wird der Entfall einer Scheibe bei herkömmlichen Schneidwerkzeugen durch das Vorsehen einer abgeschrägten Fläche 82, einer radialen Stützfläche 84 und eines Vorsprungs 86 am axial vorderen Ende 18 des Schneidwerkzeughalters 12 erreicht. In einer Ausführungsform erstreckt sich die abgeschrägte Fläche 82 in einem Winkel A in einem Bereich zwischen etwa 30 und 60 Grad in Bezug auf die zentrale Längsachse B-B. Wie in 5 dargestellt, erstreckt sich der Vorsprung 86 in Bezug auf die sich radial erstreckende Stützfläche 84 um einen Abstand D axial nach vorne. Mit anderen Worten erstreckt sich der Vorsprung 86 von der radialen Stützfläche 84 nach oben in Richtung des axial vorderen Endes 24 des drehbaren Schneidwerkzeugs 14. In einer Ausführungsform liegt der Abstand D in einem Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 10 mm. In einer Ausführungsform erstreckt sich die radiale Stützfläche 84 im Wesentlichen senkrecht zur zentralen Längsachse A-A des Schneidwerkzeughalters 12. Es versteht sich jedoch, dass die sich radial erstreckende Stützfläche 84 in einem spitzen oder stumpfen Winkel in Bezug auf die zentrale Längsachse A-A verlaufen kann. Es versteht sich, dass gemäß Aspekten der Erfindung auch andere Ausgestaltungen und Anordnungen für das axial vordere Ende 18 vorgesehen werden können.
In ähnlicher Weise ist das axial rückwärtige Ende 39 des Kopfes 28 des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 mit einer abgeschrägten Fläche 88, einer radialen Stützfläche 90 und einer zwischen der abgeschrägten Fläche 88 und der radialen Stützfläche 90 angeordneten Nut 92 vorgesehen, die jeweils mit der abgeschrägten Fläche 82, der radialen Stützfläche 84 und dem Vorsprung 86 des Schneidwerkzeughalters 12 zusammenwirken. Insbesondere erstreckt sich die abgeschrägte Fläche 88 des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 im Wesentlichen in demselben Winkel A in Bezug auf die zentrale Längsachse B-B wie die abgeschrägte Fläche 82 des Schneidwerkzeughalters 12. Zusätzlich weist die Nut 92 zumindest eine Tiefe D zur vollständigen Anordnung des Vorsprungs 86 in ihr auf. In einer Ausführungsform umfasst die Nut 92 eine Ringnut. Ferner steht die radiale Stützfläche 90 des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 im Wesentlichen senkrecht zur zentralen Längsachse B-B.
Das Zusammenwirken zwischen dem Vorsprung 86 des Schneidwerkzeughalters 12 und der Ringnut 92 des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 bietet eine Ausrichtungsfunktion, die eine korrekte Ausrichtung des drehbaren Schneidwerkzeugs 14 mit dem Schneidwerkzeughalter 12 ermöglicht, wodurch eine bei herkömmlichen Schneidwerkzeuganordnungen erforderliche Scheibe entfallen kann.
Die Patente und Veröffentlichungen, auf die hierin Bezug genommen wird, werden hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
Während die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen beschrieben sind, kann die Erfindung innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche anderweitig verkörpert werden.

Claims

Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung, umfassend: einen Schneidwerkzeughalter mit einer zentralen Längsachse; und ein zumindest teilweise in dem Schneidwerkzeughalter angeordnetes drehbares Schneidwerkzeug, wobei das drehbare Schneidwerkzeug eine zentrale Längsachse aufweist und einen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopfabschnitt und einem axial hinter dem Kopfabschnitt liegenden Schaftabschnitt beinhaltet, wobei der Kopfabschnitt und der Schaftabschnitt um die zentrale Längsachse gedreht werden können, der Kopfabschnitt ein Schneidelement an seinem axial vorderen Ende, einen Stützabschnitt axial hinter dem Schneidelement und einen Basisabschnitt an einem axial hinteren Ende des Kopfabschnitts beinhaltet, wobei der Stützabschnitt einen konvexen Formbereich mit einer Aufnahme an seinem axial vorderen Ende aufweist, wobei das Schneidelement innerhalb der Aufnahme an dem Schneidwerkzeugkörper befestigt ist, wobei der Schneidwerkzeughalter einen Vorsprung an einem axial vorderen Ende beinhaltet, und wobei das drehbare Schneidwerkzeug an einem axial hinteren Ende des Kopfabschnitts eine Nut beinhaltet, wobei die Nut zur Aufnahme des Vorsprungs des Schneidwerkzeughalters zur Ausrichtung der zentralen Längsachse des drehbaren Schneidwerkzeugs mit einer zentralen Längsachse des Schneidwerkzeughalters geeignet ist.
Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung des Schneidwerkzeughalters zwischen einer abgeschrägten Fläche und einer radialen Stützfläche angeordnet ist und wobei die Nut des drehbaren Schneidwerkzeugs zwischen einer abgeschrägten Fläche und einer radialen Stützfläche angeordnet ist, die mit der abgeschrägten Fläche und der radialen Stützfläche des Schneidwerkzeughalters zusammenwirken.
Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schaftabschnitt eine begrenzte Drehfunktion beinhaltet, die einen innerhalb der Ringnut im Schaftteil angeordneten Bremsring und einen über dem Bremsring angeordneten Sicherungsring umfasst, um die Drehung des sich drehenden Schneidwerkzeugs während des Betriebs zu begrenzen.
Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stützabschnitt ferner einen allgemein zylindrischen Bereich angrenzend an den konvexen Formbereich beinhaltet, und wobei der Kopfabschnitt ein axiales Längenmaß H, der konvexe Formbereich ein axiales Längenmaß X und der allgemein zylindrische Bereich ein axiales Längenmaß Y aufweist, wobei das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von 0,25 bis etwa 0,80 liegt.
Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 4, wobei das Verhältnis Y/X im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,0 liegt.
Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der konvexe Formbereich des Stützabschnitts einen Radius R im Bereich von etwa 0,85 Zoll bis etwa 1,4 Zoll aufweist.
Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schneidelement ein Substrat und eine an dem Substrat haftende Schicht aus hochhartem Material (50) beinhaltet.
Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 7, wobei das Substrat des Schneidelements eine sich in axialer Richtung nach hinten verjüngende Seitenwand beinhaltet.
Scheibenlose Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 8, wobei die Aufnahme eine zur Aufnahme des Substrats des Schneidelements ausgebildete Seitenwand beinhaltet.
Drehbares Schneidwerkzeug, umfassend einen Schneidwerkzeugkörper mit einem Kopfabschnitt und einem axial hinter dem Kopfabschnitt liegenden Schaftabschnitt, wobei der Kopfabschnitt und der Schaftabschnitt um eine zentrale Längsachse gedreht werden können, der Kopfabschnitt ein Schneidelement an einem axial vorderen Ende davon, einen Stützabschnitt axial hinter dem Schneidelement und einen Basisabschnitt an einem axial hinteren Ende des Kopfabschnitts beinhaltet, der Stützabschnitt einen konvexen Formbereich mit einer Aufnahme an seinem axial vorderen Ende beinhaltet, wobei das Schneidelement innerhalb der Aufnahme am Schneidwerkzeugkörper befestigt ist, wobei der Schneidwerkzeughalter einen Vorsprung an einem axial vorderen Ende beinhaltet, und wobei das drehbare Schneidwerkzeug eine Nut an einem axial rückwärtigen Ende des Kopfteils beinhaltet, wobei die Nut zur Aufnahme eines Vorsprungs eines Schneidwerkzeughalters zur Ausrichtung der zentralen Längsachse des drehbaren Schneidwerkzeugs mit einer zentralen Längsachse des Schneidwerkzeughalters geeignet ist.
Drehbares Schneidwerkzeug nach Anspruch 10, wobei die Nut des drehbaren Schneidwerkzeugs zwischen einer abgeschrägten Fläche und einer radialen Stützfläche angeordnet ist, die mit einer abgeschrägten Fläche und einer radialen Stützfläche des Schneidwerkzeughalters zusammenwirken.
Drehbares Schneidwerkzeug nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Schaftabschnitt eine begrenzte Drehfunktion beinhaltet, die einen innerhalb der Ringnut im Schaftteil angeordneten Bremsring und einen über dem Bremsring angeordneten Sicherungsring umfasst, um die Drehung des sich drehenden Schneidwerkzeugs während des Betriebs zu begrenzen.
Drehbares Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 10-12, wobei der Stützabschnitt ferner einen allgemein zylindrischen Bereich angrenzend an den konvexen Formbereich beinhaltet, und wobei der Kopfabschnitt ein axiales Längenmaß H, der konvexe Formbereich ein axiales Längenmaß X und der allgemein zylindrische Bereich ein axiales Längenmaß Y aufweist, wobei das Verhältnis (X+Y)/H im Bereich von 0,25 bis etwa 0,80 liegt.
Drehbares Schneidwerkzeug nach Anspruch 13, wobei das Verhältnis Y/X im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 1,0 liegt.
Drehbares Schneidwerkzeug nach Anspruch 13 oder 14, wobei der konvexe Formbereich des Stützabschnitts einen Radius R im Bereich von etwa 0,85 Zoll bis etwa 1,4 Zoll aufweist.
Drehbares Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 10-15, wobei das Schneidelement ein Substrat und eine an dem Substrat haftende Schicht aus hochhartem Material beinhaltet.
Drehbares Schneidwerkzeug nach Anspruch 16, wobei das Substrat des Schneidelements eine sich in axialer Richtung nach hinten verjüngende Seitenwand beinhaltet.
Drehbares Schneidwerkzeug nach Anspruch 17, wobei die Aufnahme eine zur Aufnahme des Substrats des Schneidelements ausgebildete Seitenwand beinhaltet.