DE10295947T5

DE10295947T5 - Einstellbarer Einsatzsitz

Info

Publication number: DE10295947T5
Application number: DE10295947T
Authority: DE
Inventors: Frank R. Manchnesney Park Ripley
Original assignee: Ingersoll Cutting Tool Co
Current assignee: Ingersoll Cutting Tool Co
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: BR0206528A; BRPI0206528B1; WO2002062513A1; US6511264B2; DE10295947B4; US20020102137A1

Abstract

Bei einem Stirnfräswerkzeug mit Mehrfachschneideinsätzen, die jeweils einen entfernbaren axial einstellbaren Einsatzsitz zum Positionieren der Schneidkante jedes Einsatzes in einer Ebene rechtwinklig zur Drehachse des Werkzeugs haben, welche Ebene gemeinsam für die Schneidkanten aller vorhandenen Einsätze ist, wobei jeder Einsatz und sein zugehöriger Einsatzsitz eine Tasche in dem Außenumfang des Fräswerkzeugs einnehmen, die bei der Fläche des Werkzeugs axial offen ist, ist die Verbesserung durchgeführt, dass jeder Einsatz und Einsatzsitz aneinander in einer axial gestapelten Beziehung angrenzen und gegen eine Wand der Tasche anstoßen, die relativ zur Schneidrichtung die hinterste ist, wobei der Einsatzsitz auch gegen eine Wand der Tasche anstößt, die entfernt von der Fläche des Werkzeugs ist;
wobei der Einsatzsitz einen flachen im wesentlichen rechteckigen Körper aus Metall aufweist, der in der Tasche in der Anschlagbeziehung zu der hintersten und der entfernten Wand mittels einer Schraube gesichert ist, die in den Werkzeugkörper durch die Fläche des Einsatzsitzes...

Description

Diese Erfindung betrifft Fräswerkzeuge und insbesondere das Ausrichten der Mehrfachschneideinsätze eines Stirnfräsers, um ihre Schneidkanten genau in eine gemeinsame Ebene rechtwinklig zu der Drehachse des Werkzeugs zu platzieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Problem, die Mehrfachschneideinsätze eines Stirnfräsers in eine gemeinsame Ebene rechtwinklig zur Drehachse des Werkzeugs präzise auszurichten, ist so alt wie austauschbare Schneideinsätze und nicht leichter geworden mit dem Aufkommen von Hartmetall-Schneideinsätzen statt der früher verwendeten Werkzeugstahl-Schneidplatten. Eine solche Ausrichtung ist natürlich wichtig, um eine glatte Oberfläche zu erzeugen, die nicht von der Spur einer axial hervorstehenden Schneidkante markiert ist.
Die meisten bisher geschaffenen Systeme haben eine Art von schraubengetriebener Keilwirkung verwendet, um die Schneidkante des entfernbaren Schneideinsatzes axial in Richtung der Schneidebene zu versehen und dann den Einsatz gegen die axiale Bewegung von den Schneidkräften zu verklemmen. Einige weniger solcher Systeme waren gekennzeichnet durch einen elastischen Widerstand gegen die Höheneinstellung der Schneidkanten mit dem Ergebnis, dass viel Werkzeugmacherzeit und ausgeprägte Fähigkeiten erforderlich waren, um die gewünschte planare Ausrichtung der Schneidkanten zu bewirken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung schaffte eine einzigartige Form einer entfernbaren Halterung oder eines "Nests", wie es auf dem Markt manchmal genannte wird, für den Schneideinsatz, welche Halterung in axialer Richtung des Werkzeugkörpers innerhalb seiner Tasche im Außenumfang des Schneidwerkzeugs elastisch ist. Genauer gesagt ist die Halterung so ausgeformt, dass sie axial des Werkzeugkörpers elastisch streckbar ist, um eine nachfolgende Einstellung an die Bewegung eines Schneidelements, in diesem Fall einer Trommelschraube, in beiden axialen Richtungen zu schaffen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung und ihre Anwendung sind dargestellt in den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 eine Ansicht einer Ausführungsform eines Stirnfräsers ist, auf welchen die Erfindung angewandt worden ist;
2 ist eine Seitenansicht des Stirnfräsers, in welcher die mehreren Einsätze vollständiger zu sehen sind, und in ihrer Beziehung zu dem Einsatzsitz oder Nest der Erfindung;
3 ist eine fragmentarische Vergrößerung des Bereichs der 1;
4 ist eine fragmentarische Vergrößerung eines Bereichs der Seitenansicht der 2 entsprechend dem Fragment der 3;
5 ist eine Seitenansicht des Einsatzsitzes, die die Art und Weise des Ausdehnens des Einsatzsitzes, um den Einsatz hochzuheben, darstellt, durch gebrochene Linien phantomartig dargestellt;
6 ist eine Frontansicht der Kombination der 5;
7 ist eine Draufsicht des Einsatzsitzes allein, wie er dem darüber liegenden Schneideinsatz präsentiert wird;
8 ist eine schräge Ansicht der Kombination aus Einsatzsitz und Einsatz der 5 und 6;
9 ist eine vergrößerte schräge Ansicht der Kombination der 5 und 6, wobei Anbring- und Einstellschrauben entfernt sind, um die Oberflächen zu zeigen, mit welchen sie zusammenwirken, und wobei der Einsatz in einem Phantomumriss dargestellt ist, um den Kontakt zwischen dem Einsatz und dem Einsatzsitz darzustellen;
10 ist eine Explosionsansicht des Werkzeugkörpers, des Einsatzsitzes und der keilartigen Einstellschraube zum Anheben und Absenken der Halterung des Einsatzes, die auch die Einsatztasche im Detail darstellt;
11 ist eine vergrößerte Ansicht des Taschenbereichs des Werkzeugkörpers; und
12 ist eine vergrößerte fragmentarische Querschnittsansicht des Werkzeugkörpers und der Tasche, genommen an der gebogenen Linie 12-12 der 11, welche zusammen mit 11 die Neigungen der Gewindeöffnungen in dem Werkzeugkörper für die Anbring- und Einstellschrauben zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung in ihrer gegenwärtig bevorzugten Form ist in dem Stirnfräser 20 der 1 und 2 verwirklicht, und in diesem Kontext wird in den fragmentarischen Vergrößerungen der 3, 4 und 10 der Schwerpunkt gesetzt.
Diese Erfindung beruht in dem Sitzelement 22 und seiner Beziehung zu dem Körper des Stirnfräswerkzeugs 20 und zu dem "an der Kante" oder tangential angebrachten Schneideinsatz 24, der mittels des Sitzelements 22 gegen eine axiale Schneidkraftreaktion auf den Einsatz gelagert ist. Das Sitzelement 22, auf dem Markt manchmal auch als "Nest" bezeichnet, dient auch dazu, die Position des Schneideinsatzes inkremental in axialer Richtung des Körpers des Werkzeugs anzupassen und die axiale Schneidbelastungsreaktion auf eine Wand 26 am blinden Ende einer Umfangstasche 28 in dem Werkzeugkörper 20 (10) zu übertragen, in welcher Tasche 28 der Schneideinsatz 24 und sein zugehöriges Sitzelement 22 eine gestapelte Beziehung einnehmen.
Die Umfangstasche 28 hat insgesamt eine rechteckige Gestalt, wobei ihre Längsachse annähernd axial des Werkzeugkörpers 20 orientiert ist, sich aber leicht nach hinten relativ zur Schneidrichtung lehnt, um einen automatischen Zwischenraum für den axial hervorstehenden Einsatz 24 zu schaffen. Die Tasche 28 ist bei der Fläche 30 des Werkzeugkörpers 20 für das Hervorstehen der Stirnschneidkante 32 des Schneideinsatzes 24 nach jenseits der Ebene der Fläche 30 des Werkzeugkörpers offen, und die flache Sitzoberfläche 34 der Tasche ist einwärts von rechtwinklig zu einer radialen Ebene durch ihre vordere Kante 36 (1 unten in der Mitte) geneigt, um einen Zwischenraum für die Seitenschneidkante 38 des Schneideinsatzes zu schaffen.
Vor jeder Tasche 28 in Schneidrichtung ist der Werkzeugkörper tiefer ausgefräst als die flache Sitzfläche 34 der Tasche, um einen Ablauf 40 zu schaffen, um die von den zwei Schneidkanten 32 und 38 der Einsätze 24 erzeugten Späne aufzunehmen, wenn der Werkzeugkörper in einer Richtung annähernd rechtwinklig zu seiner Drehachse bewegt wird, welche typischerweise leicht in Vorschubrichtung gekippt ist.
Die Sitzfläche 34 jeder Tasche 28 ist von der hinteren Wand 42 der Tasche durch eine Nut 44 getrennt, die einen Fräszwischenraum schafft. Eine blinde Öffnung 46, die annähernd radial des Schneidkörpers bei der Verbindung der hinteren Wand 42 mit der Bodenwand 26 der Tasche vorgesehen ist, schafft einen Auslaufzwischenraum für das Endfräsen dieser Oberflächen.
Das Einsatzsitzelement 22, in den 5 bis 9 der Zeichnungen vergrößert dargestellt, ist ein im allgemeinen rechtwinkliger, flacher Block aus Werkzeugstahl, der in eine etwas komplizierte Konfiguration bearbeitet ist, die zu seiner Funktion passt, eine elastisch einstellbare, aber feste Halterung des Schneideinsatzes 24 zu schaffen, der darüber in der Tasche 28 gestapelt ist.
In ihren weltlicheren Aspekten ist das Sitzelement bei 47 gebohrt und versenkt, um einen Senkkopfbefestiger 48 aufzunehmen, um ihn an dem Werkzeugkörper 20 zu befestigen. Der Befestiger ist vorzugsweise eine in den Werkzeugkörper 20 mit einer leichten Abweichung von der Senkrechten zu der Sitzfläche 34 der Tasche 28 in einer Ebene, die die rechtwinklige Ecke zwischen der hinteren Wand 43 und der Bodenwand 26 der Tasche schneidet, hereinschraubbare Senkkopfschraube. Diese winklige Abweichung, die sich aus den 11 und 12 ergibt, zwingt das Sitzelement 22 fest in Kontakt mit allen drei wechselseitig geradlinigen Oberfläche der Tasche, d.h. der Sitzfläche 34, der hinteren Wand 42 und der Bodenwand 26.
Oberhalb der Senkbohrung 47 ist das Sitzelement 22 an einer aufwärts geneigten Achse gebohrt, um innerhalb einer zentralen Öffnung 49 einen halbzylindrischen Sitz 50 für eine tonnenköpfige Einstellschraube 52 zu schaffen, die in den Werkzeugkörper 20 bei einer Aufwärtsneigung von 15° von einer Senkrechten zu der Sitzfläche 34 hineingeschraubt ist. Dem zylindrischen Sitz 50 gegenüber ist die Öffnung 49 so bearbeitet, dass sie ein Einsatzeingriffskissen 54 definiert, das elastisch von dem unteren Hauptkörper des Sitzelements 22 mittels eines Paars von Serpentinensäulen 56 gelagert ist. Die S-förmigen Säulen 56 sind durch eine Einkerbung 58 des Sitzelements einwärts von seinen Seitenkanten ausgeformt, und durch einen weiteren Einschnitt 60 darin auswärts von der Öffnung 49 in parallel beabstandeter Beziehung zu dem erstgenannten Einschnitt 58.
Das Bearbeiten der Öffnung 49 und der Einschnitte 58 und 60 wird vorzugsweise durch elektrische Drahtentladungsbearbeitung mit Computer-numerischer Steuerung durchgeführt, wodurch eine plane Oberfläche auf der Unterseite des Kissens 54 geschaffen wird, rechtwinklig zu den Seitenkanten des Sitzelements 22 ausgerichtet.
Wie in 5 dargestellt, wird das Drehen der Einstellschraube 52 in den Werkzeugkörper 20 hinein, wobei die Kante ihres tonnenförmigen Kopfes in den halbzylindrischen Sitz 50 eingreift, den Eingriff der Verjüngung des Schraubenkopfes mit der planaren unteren Fläche des Kissens 54 bewirken. Ein weiteres Eindrehen der Schraube 52 hebt das Kissen 54 und damit den darüber liegenden Schneideinsatz 24 soweit an, wie es die Elastizität der das Kissen 54 lagernden S-förmigen Säulen ermöglicht. Der Betrag, um welchen das Kissen 54 mit jeder Umdrehung der Schraube 52 angehoben wird, hängt natürlich von der Steigung der Schraube ab, aber auch von dem Unterschied zwischen dem Kegelwinkel des Schraubenkopfes beim Kontaktpunkt mit dem Kissen 54 und dem Eintrittswinkel der Schraube, wobei der letztere von dem ersten abgezogen wird, um das Verhältnis des Anhebens zum Einbringen der Schraube für eine feinere Steuerung der Einstellung zu reduzieren.
Der Betrag der Ausdehnung, zu welchem das Sitzelement 22 auf diese Art und Weise fähig ist, hängt von seiner Größe ab, aber der bei nach heutigen Standards hergestellten Werkzeugen erforderlich Betrag, um die Stirnschneidkanten 32 aller Schneideinsätzen 24 in eine gemeinsame Ebene zu bringen, ist relativ gering und wird bereits erfüllt durch eine Erweiterbarkeit des Einsatzes des Sitzes in der Größenordnung von fünf Tausendstel Inches.
Die Konfiguration der oberen Fläche des Einsatzeingriffkissens 54 wird offensichtlich von der Konfiguration der benachbarten Oberfläche des Einsatzes abhängen. Der Einsatz 24, der dargestellt ist, ist ein quadratischer Vierpositionseinsatz, der durch Drehen des Einsatzes um die zentrale Befestigeröffnung darin herum auf vier Positionen setzbar ist. Bei jeder Position zeigt der Einsatz eines Stirnschneidkante 32 und eine Umfangsschneidkante 38.
Diese Schneidkantenkonfiguration mit der wünschenswerten Stirnrechengeometrie wird in dem dargestellten Fall erzielt durch Teilen jeder Einsatzseite in zwei Flächen 61 und 63 bei unterschiedlichen Winkeln zu den flachen Flächen des Einsatzes mit der oberen Fläche des Einsatzeingriffkissens 54 in Kontakt mit der Einsatzfläche 61, die es lagert. Das Kissen 54 ist in zwei Bossen 62 aufgeteilt, die beide im Eingriff mit der Oberfläche sind, die zufällig auf der Unterseite des Einsatzes 24 ist und die Stirnschneidkante 32 des Einsatzes mit einem korrekten winkligen Zwischenraum unabhängig von der Position der Einstellung des Kissens 54 lagert.
Die Aufteilung des Kissens in zwei Bossen 62 stellt ihren massiven Eingriff mit der Oberfläche 61 in den hohen eingestellten Positionen des Kissens 54 sicher durch Versetzen seiner Tendenz, sich unter der durch die Einstellschraube 52 bei seiner Mitte aufgebrachten Kraft nach oben zu biegen.
Der Einsatz wird in der Tasche 28 durch einen Senkkopfbefestiger, in dem dargestellten Fall eine Schraube 64, gehalten, die in den Werkzeugkörper bei dem gleichen zusammengesetzten Winkel hineingeschraubt ist, wie er in Verbindung mit der Anbringschraube 48 des Sitzelements beschrieben ist, wie auch in den 11 und 12 dargestellt, um den Schneideinsatz mit dem Kissen 54 des Einsatzsitzes und mit der hinteren Wand 42 der Tasche zusammenzupassen.
Während die meisten Werkzeugmacher ihre persönlichen Sequenzen haben, um einen gemeinsamen Schneidweg für die Stirnschneidkante 32 jedes Einsatzes zu erzielen, wird jede Sequenz typischerweise das Einstellen von Mehrfacheinsätzen beinhalten, bestimmt durch eine Zählanzeige oder eine äquivalente Messeinrichtung, so dass sie hoch oder niedrig jenseits akzeptabler Oberflächenbearbeitungstoleranzen sind. Diese erfordert das Lösen des Einsatzbefestigers und das neue Einstellen des Einsatzsitzes, um den Einsatz anzuheben oder abzusenken vor dem Wiederbefestigen des Einsatzbefestigers, wonach die Höhe der Kante wiederum überprüft wird. Der Einsatzsitz der vorliegenden Erfindung erleichtert mit seiner elastischen Nachgiebigkeit diese Einstellungen, ohne dass für jede Schneidkante mehrere Versuche durchgeführt werden müssten, wie es bei herkömmlichen Systemen der Fall war.
Der Aufbau der Nachgiebigkeit in den Einsatzsitz oder das "Nest" selbst hinein, unabhängig von dem Körper des Schneidwerkzeugs, wie in der vorliegenden Erfindung, vereinfacht auch das Design und die Herstellung von Stirnfräsern.
Die Merkmale der Erfindung, von denen angenommen wird, dass sie neu und patentierbar sind, sind in den folgenden Ansprüchen offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG:
Offenbart ist ein "Nest" oder Sitzelement (22) für tangential angebrachte "On-Edge-"Schneideinsätze (24) für Stirnfräswerkzeuge (20), das eine Umfangstasche (28) des Stirnfräswerkzeugs (20) mit dem Schneideinsatz (24) teilt und die Einstellung des Schneideinsatzes (24), den es lagert, dank seiner Elastizität in axialer Richtung des Stirnfräswerkzeugs (20) erleichtert.
(10)

Claims

Bei einem Stirnfräswerkzeug mit Mehrfachschneideinsätzen, die jeweils einen entfernbaren axial einstellbaren Einsatzsitz zum Positionieren der Schneidkante jedes Einsatzes in einer Ebene rechtwinklig zur Drehachse des Werkzeugs haben, welche Ebene gemeinsam für die Schneidkanten aller vorhandenen Einsätze ist, wobei jeder Einsatz und sein zugehöriger Einsatzsitz eine Tasche in dem Außenumfang des Fräswerkzeugs einnehmen, die bei der Fläche des Werkzeugs axial offen ist, ist die Verbesserung durchgeführt, dass jeder Einsatz und Einsatzsitz aneinander in einer axial gestapelten Beziehung angrenzen und gegen eine Wand der Tasche anstoßen, die relativ zur Schneidrichtung die hinterste ist, wobei der Einsatzsitz auch gegen eine Wand der Tasche anstößt, die entfernt von der Fläche des Werkzeugs ist; wobei der Einsatzsitz einen flachen im wesentlichen rechteckigen Körper aus Metall aufweist, der in der Tasche in der Anschlagbeziehung zu der hintersten und der entfernten Wand mittels einer Schraube gesichert ist, die in den Werkzeugkörper durch die Fläche des Einsatzsitzes hindurch eingeschraubt ist; wobei der Einsatzsitz auf seiner der entfernten Wand gegenüberliegenden Seite integral mit dem Sitz ein Einsatzeingriffkissen und eine elastische Lagerung dafür bietet; wobei der Einsatz auch eine Durchgangsöffnung hat, die eine Einstellschraube aufnimmt, die in den Werkzeugkörper hinein geschraubt ist, wobei die Einstellschraube einen sich verjüngenden Tonnenkopf hat, der ausgerichtet ist, wenn er in den Werkzeugkörper hineingeschraubt ist, um gegen die Unterseite des Kissens eine Keilwirkung auszuüben, um das Kissen und den damit im Eingriff befindlichen Einsatz axial des Werkzeugs um einen Betrag zu versetzen, der durch das Eindringen der Einstellschraube in den Werkzeugkörper hinein bestimmt wird.
Die Verbesserung nach Anspruch 1, wobei die elastische Halterung des Einsatzeingriffkissens die Form eines Paars von beabstandeten Serpentinensäulen hat, die integral mit dem Kissen ausgebildet sind und die Durchgangsöffnung in dem Körper des Einsatzsitzes flankieren.
Die Verbesserung nach Anspruch 2, wobei die Einstellschraube in den Werkzeugkörper in einem spitzen Winkel von einer Senkrechten zu der Fläche des Einsatzsitzes hineingeschraubt ist, welcher Winkel von dem momentanen Kegelwinkel des Kontaktpunkts des Kopfes der Einstellschraube mit dem Kissen subtrahiert wird, um das Verhältnis der Verschiebung des Kissens zu dem Eindringen der Einstellschraube auf einen vorbestimmten Wert zu reduzieren.
Einstellbarerer Einsatzsitz für die Schneideinsätze von Stirnfräswerkzeugen mit: einem im allgemeinen rechtwinkligen flachen Metallblock, der so bemessen ist, dass er eine Umfangstasche eines Werkzeugkörpers mit einem zugehörigen Einsatz in Anschlag damit im allgemeinen axial des Werkzeugkörpers gestapelt teilt, wobei sowohl der Einsatz als auch der Einsatzsitz an dem Werkzeugkörper durch Anbringschrauben sicherbar sind, die durch den Einsatz bzw. den Einsatzsitz hindurchtreten, wobei der flache Metallblock einen Abringendbereich zum Aufnehmen einer Anbringschraube hat, wobei ein entgegengesetzter Endbereich ein Kissen aufweist, das an den zugehörigen Einsatz anpassbar ist, und wobei ein Zwischenbereich eine elastische Lagerung für das Kissen bietet, wobei in dem Anbringendbereich eine Durchgangsöffnung ausgeformt ist, um eine Tonnenkopfschraube aufzunehmen, die einen passenden Eingriff mit dem Anbringendbereich auf einer Seite der Durchgangsöffnung hat und auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Kissen in Eingriff bringbar ist, um das Kissen weg von dem Anbringendbereich zu zwingen, um die Position des zugehörigen Schneideinsatzes axial des Werkzeugkörpers zu verändern.
Einstellbarer Einsatzsitz nach Anspruch 4, wobei der Zwischenbereich, der die elastische Lagerung für das Kissen bietet, ein Paar von elastischen Säulen aufweist, die integral mit dem Kissen ausgebildet sind bzw. mit dem Anbringendbereich und die Durchgangsöffnung in dem Anbringendbereich flankieren, wobei die Säulen jeweils serpentinenartig auf sich selbst gefaltet sind, so dass sie elastisch und axial ausdehnbar sind als Antwort auf eine zwischen dem gegenüberliegenden Endbereich und dem Anbringbereich ausgeübte Kraft, die dazu tendiert, die Endbereiche weiter voneinander zu trennen.
Einstellbarer Einsatz nach Anspruch 5, wobei das serpentinenartige Falten der Säulen bewirkt wird durch axial beabstandete Einschnitte der Säulen, die sich in entgegengesetzten Richtungen von der Durchgangsöffnung erstrecken und von der äußeren Kante des Anbringendbereichs.