DE19729644A1 - Rotierendes Schaftwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierendes Schaftwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Es sind bereits rotierende Schaftwerkzeuge bekannt geworden, die einen Schaft und einen Schneidkopf aufweisen, wobei an dem Schneidkopf ein Schneidplattensitz zur Aufnahme einer Schneidplatte vorgesehen ist, die formschlüssig, wie beispielsweise durch Löten oder Kleben mit dem Schneidkopf verbindbar ist. Bei der Herstellung der­ artiger mit Schneidplatten bestückter Werkzeuge ist es erforderlich, daß eine einfache und schnelle Bestückung des Schneidkopfes mit Schneidplatten ermöglicht ist, um die Herstellungskosten niedrig zu halten.

Es ist beispielsweise bekannt, daß in den Zahnrücken ein Schlitz eingefräst wird, so daß die Schneidplatte zwischen dem Zahn rücken und einem dadurch gebildeten Steg eingesetzt wird. Die Schneidplatten werden für das formschlüssige Verbinden an dem Schaft fixiert. Nach dem Verlöten oder Verkleben der Schneidplatten am Schneidkopf wird der Steg durch manuelle Arbeit abgeschliffen, um die Schneidplatte über die ge­ samte Schneidenlänge freizusetzen. Darüber hinaus werden die Schneidplatten bezüg­ lich der Stirnseite auf Maß geschliffen.

Diese Ausführungsform weist den Nachteil auf, daß die Schleifscheiben bis an die Schneidplatten herangeführt werden, um die Schneidplatte über die gesamte Schneidenlänge freizusetzen. Aufgrund der hohen Härte von Siliziumcarbid kann es zu Beschädigungen der Schneide kommen, wodurch gegebenenfalls das gesamte Werk­ zeug unbrauchbar werden kann.

Es ist des weiteren bei der Herstellung von rotierenden Schaftwerkzeugen bekannt, daß der Schneidkopf zur Aufnahme von Schneidplatten eine rechtwinklige Einkerbung im Spanrücken als Schneidplattensitz aufweist, in die die Schneidplatte eingelegt wird. Anschließend werden in die Spannuten Formelemente eingesetzt, wodurch die Schneidplatten in tangentialer Richtung positionierbar sind. In radialer Richtung erfolgt eine Fixierung durch das Umwickeln des Schneidkopfes mit einem Befestigungsmittel, um in einem Ofen eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Schneidkopf und der Schneidplatten durch beispielsweise Löten oder Kleben herzustellen. Nach dem Abküh­ len des Werkzeuges wird das Befestigungsmittel gelöst und die Formelemente aus den Spannuten entfernt, um die Schneidplatten auf das gewünschte Endmaß zu schleifen.

Diese Ausführungsform weist den Nachteil auf, daß eine Vielzahl von Formelementen erforderlich ist, die darüber hinaus an den jeweiligen Durchmessern des Schneidwerk­ zeuges als auch an die Größe der Spannuten angepaßt werden muß. Darüber hinaus ist die Handhabung äußerst schwierig, da sowohl die Schneidplatten als auch die For­ melemente vorfixiert werden müssen, um das Befestigungsmittel anbringen zu können. Dadurch ist ein exakter Schneidplattensitz nicht gewährbar.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein rotierendes Schaftwerkzeug ge­ mäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, das eine einfa­ che und schnelle Positionierung der Schneidplatten zum Schneidkopf als auch ein ver­ besserter Sitz der Schneidplatte am Schneidkopf ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schneidplattensitzes mit einer Anlagefläche und einer Grundfläche, die einen Winkel von kleiner als 90° einschließen, weist den Vorteil auf, daß beim Einsetzen der Schneidplatte in den Schneidplattensitz eine selbständige Zentrierung und lagerichtige Positionierung erfolgen. Dadurch sind weitere Hilfsmittel, wie beispielsweise Formelemente oder Formklötze, die in die Spannuten eingesetzt werden, nicht erforderlich, um die Schneidplatten zum Schneidkopf mittels eines Befestigungsmittels zum Löten oder Kleben zu befestigen. Durch die V-förmige Anordnung des Schneidplattensitzes mit einem Winkel von kleiner als 90° kann des weiteren eine selbsthemmende Wirkung erzielt werden, wodurch einem Herausdrehen bzw. Herausdrücken der Schneidplatte aus dem Schneidplattensitz beim Anbringen eines Befestigungsmittels entgegengewirkt werden kann.

Darüber hinaus weist diese erfindungsgemäße Ausgestaltung den Vorteil auf, daß eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schneidplatte und dem Schneidplattensitz er­ zielt werden kann. Dieser Formschluß ermöglicht eine höhere Belastungsfähigkeit beim Zerspanen, da beim Auftreten der Zerspankräfte an der Schneidkante eine Art Selbst­ klemmung durch den V-förmigen Schneidplattensitz den Zerspankräften entgegenwirkt. Des weiteren wird die Belastungsfähigkeit dadurch erhöht, daß aufgrund der V-förmigen Vertiefung eine zum Spanrücken weisende Anlagefläche vergrößert wird, wo­ durch wiederum eine Gegenkraft zur Schneidkraft erhöht werden kann.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schneidplattensitzes gegenüber einem Schneidplattensitz, der zwischen der Anlagefläche und der Grundflä­ che einen rechten Winkel einschließt, den Vorteil auf, daß eine Vergrößerung der Klebe- oder Lötoberfläche gegeben ist, die auch zur Erhöhung eines Formschlusses beiträgt.

Desweiteren weist die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schneidplattensitzes den Vorteil auf, daß nicht nur Hartmetall, sondern auch Cermet geschnitten werden kann oder beispielsweise auch PKD- oder CBN-beschichtete Schneiden oder dergleichen einsetzbar sind. Diese Ausgestaltung des Schneidplattensitzes ermöglicht unabhängig des Schneidenwerkstoffs eine lagerichtige und formschlüssige Aufnahme der Schneidplatte.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines rotieren­ den Schneidwerkzeuges zu schaffen, bei dem eine einfache und schnelle Positionie­ rung der Schneidplatten zum Schneidkopf ermöglicht ist und gleichzeitig ohne Monta­ gehilfen eine exakte Positionierung der Schneidplatten zum Schneidkopf gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß durch die Ausgestaltung des Schneidplattensitzes mit einer Auflagefläche und einer Grundfläche, die einen Win­ kel von kleiner als 90° zueinander einschließen, eine einfache und schnelle Herstellung eines Schneidplattensitzes gegeben ist. Diese Ausgestaltung des Schneidplattensitzes ermöglicht des weiteren, daß die Schneidplatte ohne Montagehilfe oder dergleichen durch die selbstzentrierende Wirkung des Schneidplattensitzes lagerichtig positioniert werden kann. Darüber hinaus kann beim Anbringen des Befestigungsmittels um dem Schneidkopf die lagerichtige Positionierung der Schneidplatten aufgrund einer Art Selbstklemmung der Schneidplatte in dem Schneidplattensitz aufrecht erhalten werden. Darüber hinaus ermöglicht dieser Schneidplattensitz, daß das Anbringen des Befest­ igungsmittels ohne Formelemente, die in die Spannuten eingesetzt werden und die Schneidplatte zum Schneidplattensitz fixieren, eingebracht werden kann.

In den weiteren Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

In der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung ist ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht im Halbschnitt eines rotierenden Schaftwerkzeuges,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines Schneidkopfes des rotierenden Schneidwerkzeuges,

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Teilquerschnittes eines Schneidkopfes mit einer alternativen Ausführungsform einer Schneidplatte und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teilquerschnittes eines Schneidkopfes mit einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Schneidplatten­ sitzes.

In Fig. 1 ist ein rotierendes Schaftwerkzeug 11 dargestellt, das einen zylindrischen Schaft 12 sowie einen Schneidkopf 13 aufweist. Der Schneidkopf 13 wird dann einstückig mit dem Schaft 12 ausgebildet sein oder an dem zylindrischen Schaft 12 ein­ gesetzt sein, sofern für den Schneidkopf ein anderes Material verwendet werden soll.

Der Schneidkopf 12 weist Spannuten 15 auf, die über einen Spannutenauslaufbereich 16 in den Schaft 12 übergehen.

An die Spannuten 15 angrenzend sind in den Schneidkopf 13 eingesetzte Schneidplat­ ten 17 vorgesehen. Diese Schneidplatten 17 können aus unterschiedlichen Schneid­ werkstoffen bestehen, die jedoch zumindest die Anforderung erfüllen, wonach diese Schneidplatten 17 mit dem Schneidkopf 13 verlötbar oder verklebbar sind. Als Schnei­ denwerkstoff können beispielsweise Cermet-, PKD-beschichtete oder CBN-be­ schichtete Schneiden oder dergleichen vorgesehen sein.

In Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt des Schneidkopfes 13 dargestellt. Der Schneidkopf 13 weist vorteilhafterweise eine ungleiche Zahnteilung auf. Darüber hinaus ist die Breite jedes Zahnes bzw. Spanrückens 21 unterschiedlich ausgebildet. Der Spanrücken 21 weist zur Aufnahme der Schneidplatte 17 einen Schneidplattensitz 22 auf. Dieser wird durch eine zur Längsachse weisenden Grundfläche 23 und einer an den Spanrücken 21 angrenzenden Anlagefläche 24 gebildet. Die Grundfläche 23 und die Anlagefläche 24 sind V-förmig zueinander angeordnet und schließen einen Winkel β von kleiner als 90° ein. Die Schneidplatte 17 weist vorteilhafterweise zur Aufnahme in dem Schneidplattensitz 22 zu der Grundfläche 23 und Anlagefläche 24 korrespondie­ rende Führungsflächen 26, 27 auf.

Die Grundfläche 23 des Schneidplattensitzes 22 ist bevorzugt unter einem Winkel Φ zum Spanrücken 21 angeordnet, damit ein zur Fixierung der Schneidplatten 17 am Schneidkopf 13 angebrachtes Befestigungsmittel 31 die Schneidplatten 17 zum Span­ rücken 21 drückt. Der Winkel Φ ist kleiner als 90° ausgebildet und liegt zwischen einer Verlängerung der Grundfläche 23 und einer Teilungsachse 32, die durch eine Schneid­ kante 33 einer an der Grundfläche 23 angeordneten Schneidplatte 17 verläuft. Eine op­ timale Ausgestaltung des Schneidplattensitzes 22 erfolgt somit unter der ersten Bedingung, wonach der Winkel β kleiner als 90° ausgestaltet ist und der Winkel Φ ebenfalls vorzugsweise kleiner als 90° ausgebildet ist.

In Fig. 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Zum Aus­ gleich von Toleranzen und zur weiteren Erhöhung der lagerichtigen Positionierung ist vorgesehen, daß die Schneidplatte 17 eine in einen Grund 36 zwischen der Grund­ fläche 23 und Anlagefläche 24 weisende Fase 37 aufweist, um einen gewissen Frei­ raum zu schaffen, der die Selbstzentrierung ermöglicht. Darüber hinaus weist dieser Freiraum den Vorteil auf, daß dadurch eine größere Menge an Lot oder Klebstoff vorge­ sehen sein kann, wodurch die Haftverbindung zwischen Schneidplatte 17 und Schneid­ plattensitz 22 erhöht sein kann.

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform zu Fig. 3 dargestellt. Der durch die Fase 37 erzielte Freiraum gemäß der Ausführungsform in Fig. 3 ist in der Aus­ führungsform gemäß der Fig. 4 durch eine Vertiefung im Grund 36 des Schneidplat­ tensitzes 22 ausgebildet. Dadurch kann ebenso ein Toleranzausgleich geschaffen sein, da die in den Grund 36 weisende Kante der Schneidplatte 17 frei in die Vertiefung 39 eingreifen kann.

Das rotierende Schaftwerkzeug 11 wird durch das erfindungsgemäße Verfahren folgen­ dermaßen hergestellt. Nach der Herstellung des Schaftes 12 und des Schneidkopfes 13 mit zumindest einer Spannut 15 und einem Spanrücken 21 erfolgt eine Fräsbearbei­ tung an einer zur Spannut 15 weisenden Fläche 41 des Spanrückens 21, wodurch der Schneidplattensitz 22 hergestellt wird. Alternativ zum Fräsen kann auch der Schneid­ plattensitz 22 durch Schleifbearbeitung eingebracht werden. Die Grundfläche 23 und Anlagefläche 24 des Schneidplattensitzes 22 sind dabei in einem Winkel kleiner als 90° zueinander angeordnet.

Anschließend wird die Schneidplatte 17 in den selbstklemmenden Schneidplattensitz 22 eingesetzt, wobei vorteilhafterweise vorgesehen sein kann, daß der Winkel der Füh­ rungsflächen 26, 27 im Verhältnis zu dem eingeschlossenen Winkel ß der Grundfläche 23 und Anlage 24 geringfügig größer ausgebildet ist, so daß ein Klemmsitz erzielt wer­ den kann, der eine Vorfixierung der Schneidplatte 17 zum Schneidplattensitz 22 ermög­ licht. In Abhängigkeit der Haftverbindung zwischen der Schneidplatte 17 und dem Schneidplattensitz 22 kann das Lot bzw. der Klebstoff oder dergleichen vor oder nach dem Einsetzen der Schneidplatte 17 in den Schneidplattensitz 22 eingebracht werden.

Nachdem die Vorfixierung der Schneidplatten 17 zu dem Schneidplattensitz 22 des Schneidkopfes 13 erfolgt ist, wird ein Befestigungsmittel 31, welches vorteilhafterweise als hitzebeständiger Draht ausgebildet ist, um den Schneidkopf 13 gewickelt, so daß die Schneidplatten 17 aufgrund des Winkels Φ in Richtung auf den Spanrücken 21 ge­ drückt werden, d. h. daß die Schneidplatte 17 auf den Grund 36 zwischen den Schneid­ plattensitz 22 gedrückt wird. Durch die Vorfixierung der Schneidplatten 17 kann ohne zusätzliche Montagehilfen das Befestigungsmittel 31 angebracht werden.

Das Schaftwerkzeug 11 wird nach dem Löt- oder Klebvorgang aus einem Ofen heraus­ genommen und das Befestigungsmittel 31 wird abgelöst. Anschließend werden die Schneidplatten 17 auf Maß geschliffen.

Alternativ zu dem aus hitzebeständigen Draht ausgebildeten Befestigungsmittel 31 kann auch eine Befestigungshülse vorgesehen sein, die eine Positionierung bzw. Fixie­ rung der Schneidplatten 17 zum Schneidplattensitz 22 ermöglicht.

Die rotierenden Schaftwerkzeuge 11 können sowohl als Bohrwerkzeuge als auch als Reibwerkzeuge ausgebildet sein.

Claims (15)

1. Rotierendes Schaftwerkzeug mit einem Schaft (12) und einem Schneidkopf (13), der zumindest einen Schneidplattensitz (22) zur Aufnahme einer Schneidplatte (17) aufweist, die formschlüssig mit dem Schneidkopf (13) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidplattensitz (22) eine Anlagefläche (24) und eine Grundfläche (23) aufweist, die in einem Winkel β von kleiner als 90° zueinander angeordnet sind.

2. Schaftwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche (23) des Schneidplattensitzes (22) gegenüber einer zur Schneidkante führenden Teilungsachse (32) einen Winkel Φ von kleiner als 90° aufweist.

3. Schaftwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anla­ gefläche (24) zumindest gleich breit, wie die Grundfläche (23), ausgebildet ist.

4. Schaftwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Grund (36) des Schneidplattensitzes (22) eine Vertiefung (39) vorgesehen ist.

5. Schaftwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneidplatte (17) im Schneidplattensitz (22) in radialer Rich­ tung lagerichtig positionierbar ist.

6. Schaftwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneidplatte (17) im Schneidplattensitz (22) selbstzentrierend anordenbar ist.

7. Schaftwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneidplatte (17) im Schneidplattensitz (22) selbstklemmend anordenbar ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines rotierenden Schaftwerkzeuges (11), mit einem Schaft (12) und einem Schneidkopf (13), der zumindest eine Schneidplatte (17) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Spanrücken (21) ein Schneid­ plattensitz hergestellt wird, der eine Anlagefläche (24) und eine Grundfläche (23) aufweist, die in einem Winkel β von kleiner als 90° zueinander angeordnet sind, daß in den Schneidplattensitz (22) eine Schneidplatte (17) eingesetzt wird, die ei­ ne mit dem Schneidplattensitz (22) korrespondierende Führungsfläche (26, 27) aufweist, daß die an dem Schneidkopf (13) eingesetzten Schneidplatten (17) selbstklemmend fixiert wird, daß die Schneidplatten (17) mit einem den Schneidkopf (13) umgebenden Be­ festigungsmittel (31) fixiert werden, daß nach dem formschlüssigen Verbinden der Schneidplatte (17) mit dem Schneidkopf (13) das Befestigungsmittel (31) abgelöst wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidplattensitz (22) eingefräst oder eingeschliffen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Be­ festigungsmittel ein hitzebeständiger Draht um den Schneidkopf (13) gewickelt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungsmittel (31) eine Hülse aufgesetzt wird.

12. Schneidplatte für rotierende Schaftwerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundkörper eine einer Schneidkante (33) gegenüberliegende rechte und linke Führungsfläche (26, 27) aufweist, der in einem Schneidplattensitz (22) des Schaft­ werkzeuges (11) einsetzbar ist, und daß eine zwischen einer den Schneidplatten­ sitz (22) bildenden Grundfläche (23) und Anlagefläche (24) eingeschlossener Winkel Φ kleiner als 90° ausgebildet ist.

13. Schneidplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Schneidkante (33) gegenüberliegenden Ende der Schneidplatte (17) eine Fase (37) vorgesehen ist.

14. Schneidplatte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneidwerkzeug aus Hartmetall oder Cermet vorgesehen ist.

15. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine PKD- oder CBN-beschichtete Schneide einsetzbar ist.