DE1552296C - Schneidwerkzeug - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug für die Metallbearbeitung mit einem Halter und einem eine durchgehende öffnung aufweisenden auswechselbaren Schneidkörper, der in einem im Halter vorgesehenen, von Schultern begrenzten Sitz mittels eines mit Halter vor- und zurückschraubbaren Spannbolzens festklemmbar ist, der einen in die öffnung des Schneidkörpers eintretenden Kopf von kleinerem Durchmesser als die öffnung aufweist. Bei einem derartigen Schneidwerkzeug, das aus der britischen Patentschrift 976 597 bekannt ist, erstreckt sich von der Grundfläche des durch die Schultern begrenzten Sitzes für den Schneidkörper die Bohrung durch den Halter, deren Achse mit der Senkrechten einen spitzen Winkel einschließt, der jedoch größer ist als der Winkel, den die Achse der in dem Schneidkörper vorhandenen Bohrung mit der Senkrechten bildet. Diese Bohrung ist zylindrisch und an ihrem unteren Ende mit einem Gewinde versehen. Ebenso ist die öffnung im Schneidkörper zylindrisch. Das in die öffnung des Schneidkörpers hineinragende Ende des in den Halter eingeschraubten Spannbolzens hat konische Form und verjüngt sich nach dem unteren Ende des Spannbolzens zu. Der größte Durchmesser dieses konischen Teils des Spannbolzens ist jedoch nicht größer als der Durchmesser von dessen zylindrischem Teil. Für die Wirkungsweise dieses Werkzeugs ist es wesentlich, daß die Bohrungen im Halter und im Schneidkörper sowohl hinsichtlich ihrer Achsen als auch hinsichtlich des Winkels, den die Achsen dieser Bohrungen mit der Senkrechten einschließen, gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird erreicht, daß die Innenfläche der Bohrung im Schneidkörper und die Oberfläche des konischen Teils des Spannbolzens parallel sind. Durch das Einschrauben des Spannbolzens in die Bohrung des Halters beugt sich der konische Teil des Spannbolzens gegen die Innenfläche der öffnung im Schneidkörper und drückt diesen gegen die Schultern des Sitzes im Halter. Um auf diese Weise einen festen Sitz zu gewährleisten, ist es notwendig, daß die Toleranzen zwischen der Bohrung im Halter und dem Winkel des konischen Teils des Spannbolzens sehr gering sind, damit der konische Teil des Spannbolzens längs einer gesamten Mantellinie den Schneidkörper berührt und auf diese Weise andrückt, um einen festen Sitz zu gewährleisten. Da die Schneidkörper im Halter öfters ausgewechselt werden, ist es möglich, daß beispielsweise die Durchmesser der öffnungen im Schneidkörper unterschiedlich sind, zumal wenn sie von verschiedenen Herstellern geliefert wurden. In diesem Falle wird ein genaues und festes Einsetzen des Schneidkörpers nicht möglich. Auch das Vergrößern des Winkels des konischen Teils des Spannbolzens bringt hier keine Abhilfe, da die Verbindung zwischen dem konischen und dem zylindrischen, das Gewinde tragenden Teil, zu dünn würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein spanabhebendes Werkzeug zu schaffen, bei dem die Toleranzen weit weniger kritisch sind, so daß die vorgenannten Nachteile beseitigt werden. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß bei einem Werkzeug der genannten Art die Bohrung in dem an die Ausnehmung angrenzenden Teil im Halter für den Spannbolzen sowie der in diesem Bereich liegende, einen. kleineren Durchmesser aufweisende und mit der sich nach unten verjüngenden Bohrung zusammenwirkende Teil des Spannbolzens nach unten verjüngend ausgebildet sind und daß die Achse der sich nach unten verjüngenden Bohrung gegenüber der Achse der Gewindebohrung für den Spannbolzen in Richtung auf den Stützabsatz hin versetzt ist.

Der Spannbolzen, mit dem der Schneidkörper im Halter gehalten wird, wirkt als Hebel und erzeugt dadurch eine Verkeilung des Schneidkörpers gegen den Stützabsatz des Halters. Da der Spannbolzen in senkrechter Stellung im Halter befestigt wird, können Toleranzen nach jeder Seite dieser Lage in Kauf genommen werden.

Das Gewinde des Spannbolzens ist zweckmäßigerweise ballig ausgebildet, wodurch die Schwingbewegung des als Hebel wirkenden Spannbolzens beim Anziehen und Lösen unterstützt wird. Weiterhin kann der Stützabsatz gegenüber der Senkrechten zur Grundfläche der Ausnehmung geringfügig zur Ausnehmung hin geneigt sein, um ein besseres Gegenlager, eine bessere Verkeilung und damit einen festeren Sitz für die durch den als Hebel wirkenden Spannbolzen gegen die Schulter gedrückten Schneidkörper

gegenüber einem zur Grundfläche der Ausnehmung senkrechten Stützabsatz zu erreichen. Bei einem einen positiven Spannwinkel aufweisenden Schneidkörper wird eine sich nach unten verjüngende Axialbohrung bevorzugt, wobei der Stützabsatz eine geringfügig kleinere Konizität als der Schneidkörper aufweist, um eine besonders feste Verkeilung der Schneidplatte zu erreichen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines spanabhebenden Werkzeuges gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 auseinandergezogen den Kopfteil des in F i g. 1 und 2 dargestellten Werkzeuges,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des Kopfteils eines Werkzeugs unter Verwendung eines Schneidkörpers mit positivem Schneidwinkel,

F i g. 5 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie 5-5 der F i g. 4,

F i g. 6 einen Querschnitt durch ein Werkzeug, das keine Auflage für den Schneidkörper enthält,

F i g. 7 und 8 perspektivische Ansichten und

F i g. 9 eine Draufsicht auf drei weitere Ausführungsformen von Werkzeugen gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1,2 und 3 dargestellte Ausführungsform des spanabhebenden Werkzeuges besteht aus vier Teilen, einem Schneidkörper 1, einer Zwischenlage 2 für den Schneidkörper, einem Spannbolzen 3 und einem Halter 4. Der Schneidkörper, der nach dem Verschleiß ausgewechselt wird, hat gegenüberliegende parallele Flächen 5 und 6 und Umfangsflächen 7. Mehrere Schneidkanten 8 sind an jeder Seite des Schneidkörpers vorgesehen. Der in F i g. 1 bis 3 dargestellte Schneidkörper hat einen Keilwinkel von 90°, d. h., die Umfangsflache 7 steht senkrecht zu den parallelen Flächen 5 und 6. Eine zentrale Öffnung 9 verläuft senkrecht zu beiden parallelen Flächen. Jede Stirnseite des Schneidkörpers enthält durchgehende Spanbrechernuten 10. Der Halter 4 weist eine Ausnehmung 11 an seinem Kopfteil auf, die einen Stützabsatz 12 und eine Grundfläche 13 als Auflage für den Schneidkörper 1 und die Zwischenlage 2 bildet. Im Halter befindet sich eine Bohrung 13', deren oberer Teil 14 sich zur Grundfläche der Ausnehmung öffnet und dessen unterer Teil 15 mit Gewinde versehen ist und sich zur Außenseite des Halters öffnet. Die Ausdrücke »oben« und »unten« gelten hier für die normale Stellung des Werkzeuges, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Der Ausdruck »axial« bedeutet längs der Achse der Öffnung 9 im Schneidkörper und der Bohrung 13' im Halter. Natürlich können diese Werkzeuge jede beliebige Stellung bei einem Schneid- oder Bearbeitungsvorgang einnehmen.

Wie aus F i g. 2 und 3 ersichtlich, verjüngt sich der obere Teil 14 der Bohrung im Halter, d. h. der Teil neben der Grundfläche der Ausnehmung, von der Grundfläche der Ausnehmung einwärts unter Ausbildung eines konischen Teils mit einer Mittelachse, die durch die Linie A-A angedeutet ist. Der übrige, mit Gewinde versehene Teil der Bohrung in der Ausnehmung des Halters ist zylindrisch und hat eine Mittelachse B-B, die von der Achse A-A des konischen Teils der Bohrung versetzt ist. Die Achse A-A ist von der Achse B-B in Richtung zum Stützabsatz 12 der Ausnehmung 11 im Halter versetzt. Die Folge ist, daß der Teil der Bohrung neben der Grundfläche der Ausnehmung vom übrigen Teil der Bohrung in Richtung zum Ansatz der Ausnehmung 11 versetzt ist.

Der Spannbolzen 3 hat an einem Ende einen mit Gewinde versehenen Teil 16, einen erweiterten mittleren konischen Teil 17 und einen herausragenden, im wesentlichen zylindrischen Kopfteil 18 am anderen Ende.

Der Spannbolzen 3 ist im Gegensatz zur Bohrung 13' im Halter symmetrisch um eine einzige Achse. Der Bolzen ist am Gewindeende durch Eingreifen in das Gegengewinde in der Bohrung in der Ausnehmung des Halters gesichert. Aus Gründen, auf die später näher eingegangen wird, ist der Eingriff zwischen dem Gewinde des Bolzens und der Bohrung im Halter verhältnismäßig lose. Der mittlere konische Teil 17 des Bolzens verklemmt sich mit dem konischen Teil der Bohrung im Halter. Der zylindrische herausragende Teil 18 des Bolzens 3 ragt in die zentrale Öffnung im Schneidkörper. Der Spannbolzen enthält ferner einen erweiterten zylindrischen Teil 19, dessen Durchmesser ungefähr dem größten Durchmesser des konischen Teils 17 entspricht. Dieser erweiterte zylindrische Teil 19 paßt genau in die zentrale Öffnung in der Zwischenlage 2 und dient dazu, diese in ihre Lage zu bringen und festzustellen.

Das Befestigen und Lösen eines Schneidkörpers im Werkzeug zur Einstellung, Umstellung oder Auswechslung des Schneidkörpers werden wie folgt vorgenommen: Wenn der Bolzen mit einem geeigneten Werkzeug, z. B. einem Sechskantschlüssel in der sechseckigen Ausnehmung 20 oder 20' am oberen oder unteren Ende des Bolzens in den Halter geschraubt wird, legt sich der mittlere konische Teil 17 des Bolzens gegen den entsprechenden konischen Teil 14 der Bohrung im Halter (s. Fig. 2). Bei weiterem Einschrauben wird der Bolzen seitlich in Richtung zum Absatz 12 der Ausnehmung von der Achse B-B zur Achse A-A gedrückt. Der Bolzen wirkt in der Art eines Hebels, dessen Drehpunkt am unteren Gewindeteil liegt. Es leuchtet ein, daß der obere zylindrische Teil 18 des Bolzens auf Grund der Hebelgesetze um eine entsprechend größere Strecke als der mittlere konische Teil seitlich in Richtung zum Stützabsatz 12 verschoben wird. Durch die Bewegung des vorspringenden Teils 18 zum Absatz 12 hin wird der Schneidkörper fest in seiner Lage gesichert. Eine gewisse Neigung der Spitze nach unten findet ebenfalls statt, weil der hervorragende Teil 18 des Bolzens sich in einem ungefähr bogenförmigen Weg, nämlich sowohl axial als auch seitlich, bewegt, wenn er angezogen wird. In der Praxis brauchen die Mittelachsen A-A und B-B nur um einige hundertstel Millimeter voneinander versetzt zu sein. Die Versetzung ist in F i g. 2 und 3 zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt. Diese sehr geringe Versetzung ist ausreichend, um den Schneidkörper mit weniger als einer vollen Umdrehung des Bolzens 3 fest gegen den Absatz zu verriegeln.

Durch die Hebelwirkung des Spannbolzens wird die Zeit zum Lösen oder Befestigen des Schneidkörpers verringert und damit die Bedienung vereinfacht, da der Spannbolzen um seinen Teil 16 geschwenkt wird, wodurch er gegen den Teil 14 der axialen Boh-

rung 13' gedrückt wird. Für eine seitliche Bewegung von beispielsweise 1 mm in diesem Bereich wird der obere Teil 18 des Spannbolzens beispielsweise um 2 mm geschwenkt, wenn der Teil 17 des Bolzens etwa in der Mitte zwischen den Teilen 16 und 18 liegt. Dadurch wird bewirkt, daß nur eine geringe, beispielsweise halbe Umdrehung des Spannbolzens genügt, um den Schneidkörper zu lösen oder zu befestigen. Auf diese Weise kann der Schneidkörper außerordentlich schnell gedreht oder ausgewechselt werden.

Das Gewinde am unteren Teil des Bolzens ist ballig ausgebildet (in F i g. 3 zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt). Der Unterschied im Durchmesser zwischen dem weitesten und dem engsten Teil des Gewindes braucht nur (ebenso wie im Falle der Versetzung der Bohrung des Halters) einige hundertstel Millimeter betragen. Außerdem enthält der Bolzen nur eine geringe Zahl von Gewindegängen, so daß nur ein begrenzter Gewindeeingriff zwischen dem Bolzen und dem Halter besteht. Ferner ist durch das Spiel zwischen dem Flankendurchmesser des Gewindes im Bolzen und dem entsprechenden Durchmesser des Gewindes in der Bohrung des Halters der Gewindeeingriff verhältnismäßig locker. Diese drei Merkmale, nämlich balliges Gewinde und begrenzter und lockerer Eingriff, gestatten dem Bolzen eine Schwenkbewegung, wenn er angezogen (oder gelöst) wird, wobei er sich während seiner axialen Bewegung beim Einschrauben seitwärts in Richtung zum Stützabsatz 12 bewegt.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist die Konizität des Bolzens 3 etwas größer als die entsprechende Konizität der Bohrung 14. Durch diese Beziehung zwischen der Konizität des Bolzens und der Konizität der Bohrung im Halter soll ein möglichst fester Kontakt zwischen Bolzen und Halter zum Schneidkörper, d. h. am oberen Ende des konischen Teils des Bolzens, um ein möglichst starkes Gegenlager für den Kopfteil 18 zu schaffen, der den Schneidkörper gegen den Absatz hält, und weiter eine verhältnismäßig begrenzte Berührungsfläche zwischen dem Bolzen und dem Halter erreicht werden, um eine genauere Bestimmung der verschiedenen Dimensionen zu erleichtern, die im Bolzen und im Halter zur Erzielung eines festen Sitzes des Schneidkörpers notwendig sind. Wie ferner aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist der Winkel des Stützabsatzes 12 zur Grundfläche 13 der Ausnehmung etwas kleiner als 90°, um eine feste Auflage des Schneidkörpers an der Schneidkante sicherzustellen. In der Praxis liegt der eingeschlossene Winkel zwischen dem Absatz und der Grundfläche zwischen etwa 88 und 90°. Es ist ferner zu bemerken, daß der oberste Teil des zylindrischen Kopf teils 18 des Bolzens 3 einen etwas kleineren Durchmesser hat, damit bei 21 ein Spiel von beispielsweise einigen hundertstel Millimetern vorhanden ist. Aus diesem Grunde berührt der Kopfteil 18 einen axial niedrigeren Teil des Schneidkörpers, als durch den Stützabsatz berührt wird. Wenn also der Schneidkörper in seiner Stellung verriegelt wird, wird ein Drehmoment auf ihn ausgeübt, wodurch seine Nase und seine frei liegende Schneidkante nach unten und rückwärts gedrückt wird, so daß er in der Schneidstellung fest gegen die Beanspruchungen eines Bearbeitungsvorganges verriegelt wird.

Die in Fig. 1 bis 3, dargestellten Einsätze haben einen Keilwinkel von 90°, d. h. die Umfangsf lachen 7 verlaufen senkrecht zu den parallelen Stirnflächen 5 und 6. Zum Schneiden mit positivem Spanwinkel müssen Schneidkörper mit Keilwinkeln unter 90° verwendet werden, wie sie in F i g. 4 und 5 dargestellt sind. Bei diesem Schneidkörpertyp steht seine Umfangsfläche nicht senkrecht zu seinen parallelen Stirnflächen. Wie in F i g. 5 dargestellt, bildet die Oberseite 30 des Schneidkörpers 31 einen spitzen Winkel zu seiner Umfangsfläche 32, so daß sich ein

ίο positiver Spanwinkel zur Oberfläche des Werkstückes ergibt. Der Absatz 33 ist im wesentlichen parallel zu der Fläche 32, obwohl, wie bei Schneidkörpern mit einem Keilwinikel von 90° (Fi g. 1 bis 3) die Konizität des Ansatzes vorzugsweise etwas geringer ist als bei der Fläche 32 des Schneidkörpers. Es ist viel schwieriger, diese Schneidkörper mit positivem Spanwinkel mit bekannten Spannbolzen zu sichern, da diese Schneidkörper auf Grund der im Winkel verlaufenden Berührungsflächen von Schneidkörper und Ab-

ao satz die Neigung haben, am Stützabsatz nach oben zu klettern.

Der erfindungsgemäße Spannbolzen ist geeignet, einen Schneidkörper mit einem Keilwinkel unter 90° fest im Werkzeug zu halten, wie in F i g. 4 und 5 dargestellt. Hier werden der Schneidkörper 31 und die Zwischenlage durch den Bolzen 35 in der gleichen Weise festgehalten, wie für die in F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen beschrieben, wobei die Merkmale des Bolzens und der Bohrung im Halter und ihr Eingriff miteinander im wesentlichen die gleichen wie die dort beschriebenen sind. Wie jedoch aus F i g. 5 ersichtlich, enthält der obere herausragende Teil des Bolzens 35 einen konischen Teil 36, der sich gegen eine entsprechende kegelförmige Bohrung 37 in der zentralen Öffnung des Schneidkörpers legt. Die Konizität der Öffnung im Schneidkörper muß ungefähr die gleiche oder etwas größer sein als der eingeschlossene Winkel, der durch die parallele Oberseite 30 und die Umfangsfläche 32 des Schneidkörpers gebildet wird. Auch hier sind der Absatz 33 und die Umfangsfläche 32 des Schneidkörpers mit einem Keilwinkel unter 90° ebenso wie bei der in F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform nicht ganz parallel, sondern sie schließen einen Winkel von 1 oder 2° ein.

Es ist ersichtlich (Fig. 5), daß die Achse A-A des konischen Teils der Bohrung im Halter gegenüber dem restlichen Teil oder Gewindeteil der Bohrung im Halter seitwärts zum Stützabsatz hin verschoben ist.

Diese Verschiebung ist die gleiche, wie sie bei der Ausführungsform von F i g. 1 bis 3 dargestellt ist. Bei Werkzeugen mit einem Keilwinkel unter 90° des in Fig. 5 dargestellten Typs ist es jedoch zur Sicherstellung einer festen Verriegelung des Bolzens gegen den Schneidkörper vorzuziehen, daß die Mittellinie oder Achse C-C des Schneidkörpers 31 vom Absatz 33 hinweg versetzt ist, wenn der Schneidkörper in seiner Lage verriegelt ist. Dieses Merkmal ist zwar besonders vorteilhaft bei Werkzeugen mit positivem Spanwinkel, kann jedoch auch bei negativem Spanwinkel verwendet werden, wenn beispielsweise die Schneidkörper sehr klein sind. Im allgemeinen sollte bei den erfindungsgemäßen Werkzeugen die Achse der Öffnung im Schneidkörper (C-C in Fig. 5) entweder mit der Achse des Gewindeteils der Bohrung im Halter zusammenfallen oder gegenüber der Achse des Gewindeteils der Bohrung vom Stützabsatz seitlich versetzt sein.

F i g. 6 stellt eine weitere Ausführungsform dar, bei der keine Zwischenlage für den Schneidkörper verwendet wird. Abgesehen davon, daß keine Zwischenlage vorhanden ist und der Teil des Bolzens, der die Zwischenlage am Halter des Werkzeuges in seiner Lage hält, weggelassen ist, sind die Konstruktion und die Arbeitsweise des Werkzeugs die gleichen wie bei der in F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform. Der Bolzen 40 enthält einen vorspringenden Teil 41, der in der Verriegelungsstellung den Schneidkörper 42 gegen den Absatz 43 des Halters 44 drückt. Die Mittellinie oder Achse des konischen Teils der Bohrung 45 im Halter ist gegenüber der Mittellinie des übrigen Gewindeteils der Bohrung im Halter ebenso wie im Falle der in F i g. 2 und 5 dargestellten Ausführungsformen zum Absatz 43 hin versetzt.

F i g. 7, 8 und 9 stellen weitere Ausführungsformen der Erfindung für die Befestigung dreieckiger, runder und quadratischer Schneidkörper dar. In F i g. 7 wird ein dreieckiger Schneidkörper 50 gegen den Absatz

51 gelegt. In F i g. 8 wird ein runder Schneidkörper

52 gegen einen entsprechend gekrümmten Absatz 53 gedrückt. Die Verschiebung der Mittellinie in der Bohrung des Halters erfolgt in Richtung einer Linie, die den Absatz 53 halbiert. In F i g. 9 wird ein quadratischer Schneidkörper 54 in der Ausnehmung gehalten, die durch zwei Absätze 55 und 56 gebildet wird. Um völlig enges Anliegen des Schneidkörpers an beiden Absätzen sicherzustellen, sind die Absätze bei 57 hinterdreht. Bei dieser Ausführungsform ist die Mittellinie der Bohrung im Halter in Richtung zu einer Linie verschoben, wo die beiden Absätze sich theoretisch treffen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 209 519/37

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schneidwerkzeug mit einem Halter und einem eine durchgehende öffnung aufweisenden auswechselbaren Schneidkörper, der in einem im Halter vorgesehenen, von wenigstens einer Schulter begrenzten Sitz mittels eines im Halter vor- und zurückschraubbaren Spannbolzens festklemmbar ist, der einen in die öffnung des Schneidkörpers eintretenden Kopf von kleinerem Durchmesser als die öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (14; 45) in dem an die Ausnehmung (11; 34) angrenzenden Teil im Halter (4) für den Spannbolzen (3; 35; 40) sowie der in diesem Bereich liegende, einen kleineren Durchmesser aufweisende und mit der sich nach, unten verjüngenden Bohrung (14; 45) zusammenwirkende Teil (17) des Spannbolzens (3; 35; 40) nach unten verjüngend ausgebildet sind und daß die Achse (A-A) der sich nach unten verjüngenden Bohrung (14) gegenüber der Achse (B-B) der Gewindebohrung (15) für den Spannbolzen (3; 35; 40) in Richtung auf den Stützabsatz (12; 33; 43) hin versetzt as ist.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (16) des Spannbolzens (3) ballig ist.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützabsatz (12) gegenüber der Senkrechten zur Grundfläche (13) der Ausnehmung (11) geringfügig zur Ausnehmung (11) hin geneigt iät.

4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einen positiven Spanwinkel aufweisende Schneidkörper (31) mit einer nach unten sich verjüngenden Axialbohrung (37) verseilen ist und daß der Stützabsatz (33) eine geringfügig kleinere Konizität als der Schneidkörper (31) aufweist.