DE19955581B4

DE19955581B4 - Elastischer Einspannmechanismus für Einsätze

Info

Publication number: DE19955581B4
Application number: DE19955581A
Authority: DE
Inventors: Gideon Barazani
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1998-11-22
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: IL127192A; KR100626926B1; KR20000067810A; US6234727B1; JP3923694B2; IL127192A0; JP2000158271A; DE19955581A1; TW376348B

Abstract

Schneideinsatz-Einspannmechanismus zur Verwendung in einem Schneidwerkzeug (10), das einen Körperabschnitt (14) und einen Einspannabschnitt (12) aufweist, wobei ein Schneideinsatz-Einspannmechanismus aufweist:
eine Basisbacke (22);
eine Einspannbacke (20) mit einer Oberseite (34) und einer Unterseite (36), wobei die Unterseite (36) eine vordere erste Einspannfläche (38) aufweist, die durch eine Aussparung (40) von einer hinteren zweiten Einspannfläche (42) getrennt ist, wobei die Basisbacke (22) und die Einspannbacke (20) einen Spalt zwischen sich haben, der eine Einsatz-Aufnahmetasche (16) bildet;
eine Öffnung (24), die sich von einem hinteren Abschnitt der Einsatz-Aufnahmetasche (16) im allgemeinen in einer Richtung nach oben und vorne erstreckt;
einen ersten schmalen Überbrückungsabschnitt (44), der die Einspannbacke (20) mit dem Körperabschnitt (14) des Schneidwerkzeugs (10) verbindet;
einen zweiten schmalen Überbrückungsabschnitt (46), der sich im allgemeinen auf die zweite Einspannfläche (42) zu erstreckt; und
wobei eine erste Elastizitätsdrehachse (2) dem ersten schmalen Überbrückungsabschnitt (44) zugeordnet ist und...

Description

Die Erfindung betrifft einen elastischen Einspannmechanismus für eine Einsatz-Aufnahmetasche eines Schneidwerkzeugs.
Schneidwerkzeuge, die einen elastischen Einspannmechanismus zum Einspannen von Schneideinsätzen verwenden, haben im allgemeinen eine relativ geringe Dicke. Zum Beispiel können Schneidarbeitsgänge, wie etwa Nutenausbilden und Abtrennen bzw. Abstechen, durch einen Schneideinsatz durchgeführt werden, der in einer Einsatztasche gehalten wird, welche zwischen den Einspannflächen von oberen und unteren Backen eines relativ schmalen Halteblatts angeordnet ist. Das Halteblatt wird im allgemeinen seinerseits in einen Blatthalteblock eingespannt. Das Halteblatt ist im allgemeinen in der Nähe der Einsatztasche mit einer geeignet konstruierten Öffnung versehen, wodurch ein relativ schmaler Überbrückungsabschnitt gebildet wird, der ein begrenztes Maß an elastischer Verschiebung einer der Backen des Halteblatts relativ zum anderen ermöglicht. Im allgemeinen ist die untere Backe starr, und die obere Backe ist elastisch verschiebbar. Die Öffnung kann die Form eines Lochs, eines Schlitzes oder eines in einem Loch endenden Schlitzes haben. Beispiele für derartige Schneidwerkzeuge sind in US-A-3 785 021 und US-A-4 580 930 offenbart. Ein rotierendes Schlitzfräswerkzeug, das einen elastischen Einsatz-Einspannmechanismus verwendet, ist in US-A-5 059 068 offenbart. Der Fräserkörper ist scheibenförmig und hat eine relativ geringe Dicke, wobei Schneideinsatztaschen um seinen Umfang herum angeordnet sind. Wie bei dem Halteblatt hat eine Einsatztasche zwei Backen, zwischen die ein Einsatz mit Hilfe der elastischen Kraft, die sich aus dem Biegen der Einspannbacke ergibt, eingespannt wird.
Ob das Schneidwerkzeug ein Halteblatt oder ein rotierendes Schlitzfräswerkzeug ist, das Biegen der Einspannbacke wird erreicht, indem die Einsatztasche derart hergestellt wird, daß der Abstand zwischen den Einspannflächen der Backen kleiner als die Höhe des Teils des Einsatzes ist, der sich zwischen den Einspannflächen befindet. Wenn ein Einsatz in der Einsatztasche angeordnet ist, wird folglich die Einspannbacke in einer gebogenen Position gehalten, was eine elastische Kraft erzeugt, mit deren Hilfe der Einsatz an seiner Position eingespannt wird.
Ein bekannter Nachteil dieser Form des Einspannmechanismus ist die Instabilität des eingespannten Schneideinsatzes in gewissen Schneidwerkzeugen und unter gewissen Schneidbedingungen. In rotierenden Schlitzfräswerkzeugen berührt jeder einzelne Schneideinsatz intermittierend ein Arbeitsstück, während das Werkzeug sich um seine Drehachse dreht. Als Folge erleidet ein Schneideinsatz jedes Mal, wenn er das Arbeitsstück trifft, einen Schlag und wird wahrscheinlich aufgrund einer Verringerung der Einspannkraft verschoben. Wenn nur einige der Einsätze so verschoben werden oder sie um verschiedene radiale Abstände verschoben werden, dann werden die unverschobenen oder die weniger verschobenen aufhören, an dem Schneidbetrieb teilzunehmen, was eine ungleichmäßige Abnutzung der Einsätze bewirkt. Eine Instabilität des Schneideinsatzes ergibt sich auch in der Verwendung von Einsätzen, die zum Beispiel in Rillenfräs-Arbeitsgängen in Halteblättern gehalten werden. Wenn das Halteblatt von einer fertiggestellten Rille herausgezogen wird, kann der Einsatz versehentlich aus dem Halteblatt herausgezogen werden.
Eine Lösung für dieses Problem wird in US-A-5 743 680 vorgeschlagen, das einen speziell konstruierten Schneideinsatz und eine entsprechend speziell konstruierte Einsatztasche in dem Halteblatt offenbart. Ähnlich wird eine Lösung für das Problem der Einsatz-Instabilität in rotierenden Schlitzfräswerkzeugen in US-A-5 059 068 vorgeschlagen, in dem speziell konstruierte Einsätze und entsprechend spe ziell konstruierte Einsatztaschen in dem Körper des Fräsers offenbart sind.
Die DE 93 17 533 U1 betrifft einen Halter für spanabhebende Werkzeugeinsätze, insbesondere Stech- oder Schneideinsätze, mit diese halterndem Klemmschlitz, dessen gegenüberliegende Backen einen Schlitzbereich bilden, der eine Verbreiterung zu einem Langloch aufweist, in das ein Aufspreizschlüssel mit elliptischem oder länglich-ovalem Querschnittsprofil einsteckbar und unter Aufspreizung der gegenüberliegenden Backen verdrehbar ist, wobei das Langloch teilkreisförmige gegenüberliegend angeordnete Erweiterungen aufweist, deren Scheitelpunkte einen Abstand besitzen, der kleiner als der größte Abstand des elliptischen oder länglich-ovalen Querschnittsprofils ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elastischen Einspannmechanismus für Einsätze zur Verfügung zu stellen, der unter anderem das vorgenannte Problem einer möglichen Verschiebung eines Einsatzes auf eine zuverlässige und neuartige Weise überwindet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Verwendung in einem Schneidwerkzeug insbesondere vorgesehen: das Schneidwerkzeug, das einen Körperabschnitt und einen Einspannabschnitt aufweist, und ein Schneideinsatz-Einspannmechanismus, der aufweist:
eine Basisbacke;
eine Einspannbacke mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei die Basisbacke und die Einspannbacke einen Spalt zwischen sich haben, der eine Tasche zum Aufnehmen des Einsatzes bildet;
eine Öffnung, die sich im allgemeinen in einer Aufwärts- und Vorwärtsrichtung von einem hinteren oberen Abschnitt der Einsatz-Aufnahmetasche erstreckt;
einen ersten schmalen Überbrückungsabschnitt, der die Einspannbacke mit dem Körperabschnitt des Schneidwerkzeugs verbindet; und
einen zweiten schmalen Überbrückungsabschnitt, der sich im allgemeinen auf eine zweite Einspannfläche zu erstreckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Unterseite der Einspannbacke eine vordere erste Einspannfläche auf, die durch eine Aussparung von der rückwärtigen zweiten Einspannfläche getrennt ist.
Typischerweise befindet sich der erste schmale Überbrückungsabschnitt im allgemeinen zwischen der Öffnung und der Oberseite der Einspannbacke.
Ferner befindet sich der zweite schmale Überbrükkungsabschnitt typischerweise zwischen der Aussparung und der Öffnung.
Bevorzugt ist der vordere Teil der Öffnung weiter vorne als die zweite Einspannfläche angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine erste Elastizitätsdrehachse dem ersten schmalen Überbrückungsabschnitt zugeordnet, und eine zweite Elastizitätsdrehachse ist dem zweiten schmalen Überbrückungsabschnitt zugeordnet.
Im allgemeinen ist eine erste Einspannkraft der ersten Einspannfläche zugeordnet, und eine zweite Einspannkraft ist der zweiten Einspannfläche zugeordnet.
Bevorzugt ist die erste Einspannkraft unabhängig von der zweiten Einspannkraft.
Gemäß einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich ein länglicher Schlitz, von einem hinteren Abschnitt der Öffnung in einer im allgemeinen rückwärtigen Richtung in einen Verbindungsblock, und eine Einspannschraube erstreckt sich quer über den länglichen Schlitz nach unten in den Verbindungsblock.
Falls gewünscht, wird die Einsatz-Aufnahmetasche mit einer Öffnung versehen, um eine Einsatz-Entfernungsvorrichtung aufzunehmen, wobei die Öffnung sich von einem hinteren Abschnitt der Einsatz-Aufnahmetasche in eine im allgemeinen rückwärtige Richtung erstreckt.
Falls ferner gewünscht, wird ein hinterer Abschnitt der Einsatz-Aufnahmetasche mit einer Erhebung versehen, die sich von dem Körperabschnitt des Schneidwerkzeugs erstreckt, wobei die Erhebung eine Vorderseite hat, die eine Einsatz-Positionierungsfläche bildet.
Falls ferner noch gewünscht, weist die Einspannbacke des Schneideinsatz-Einspannmechanismus ferner eine Vorderseite zwischen ihren oberen und unteren Seiten auf, wobei die Vorderseite eine Einsatz-Positionierungsfläche bildet.
Gemäß einer Anwendung ist das Schneidwerkzeug ein rotierendes Schlitzfräswerkzeug.
Gemäß einer anderen Anwendung ist das Schneidwerkzeug ein Drehwerkzeug mit einem Körperabschnitt, der ein Halteblatt aufweist.
Falls gewünscht, weist ein in der Einsatz-Aufnahmetasche gehaltener Schneideinsatz eine obere Lagerfläche und eine untere Lagerfläche auf, wobei die obere Lagerfläche eine vordere erste Lagerfläche aufweist, die durch eine obere Flächenaussparung von einer hinteren zweiten Lagerfläche getrennt ist.
Gemäß einer spezifischen Ausführungsform stößt die hintere zweite Einspannfläche der Unterseite der Einspannbacke an einen hinteren Bereich der oberen Flächenaussparung des Schneideinsatzes an, der in der Einsatz-Aufnahmetasche gehalten wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Unterseite der Einspannbacke nicht mit einer Aussparung versehen. Gemäß dieser Ausführungsform wird in dem Schneidwerkzeug ein Schneideinsatz verwendet, der mit einer oberen Flächenaussparung in seiner oberen Lagerfläche versehen ist.
Gemäß dieser Ausführungsform stößt die Unterseite der Einspannbacke an die vordere erste Lagerfläche und die hintere zweite Lagerfläche jeweils in einem vorderen ersten Einspannbereich und einem hinteren Einspannbereich an.
Im allgemeinen ist eine erste Einspannkraft mit dem vorderen Einspannbereich verbunden, und eine zweite Einspannkraft ist mit dem hinteren zweiten Einspannbereich verbunden.
Falls gewünscht, kann durch eine bestimmte Ausbildung die erste Einspannkraft unabhängig von der zweiten Einspannkraft sein.
Für ein besseres Verständnis werden nun nur beispielhaft bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine teilweise Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs ist, die einen Einsatztaschen-Einspannmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einen Einsatz zum Halten darin zeigt;
2 eine teilweise Seitenansicht des Schneidwerkzeugs von 1 ist, wobei in der Einsatztasche ein Einsatz gehalten wird;
3A eine teilweise Querschnittansicht des Schneidwerkzeugs von 2 in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Figur und entweder durch die vordere erste Einspannfläche oder die hintere zweite Einspannfläche des Schneidwerkzeugs gehend ist und den Mechanismus zum Verhindern einer seitlichen Bewegung eines Einsatzes mit konkaven V-förmigen Querschnittsflächen zeigt;
3B ähnlich 3A, aber für einen Einsatz mit konvexen V-förmigen Querschnittsflächen ist;
4 eine teilweise Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs ist, die einen Einsatz und einen Einsatztaschen-Einspannmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer alternativen Anordnung zum Positionieren des Einsatzes in der Einsatz-Aufnahmetasche zeigt;
5 eine Seitenansicht eines rotierenden Schlitzfräswerkzeugs mit einem Schneideinsatz-Einspannmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine Seitenansicht eines Halteblatts mit einem Schneideinsatz-Einspannmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine teilweise Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs ist, die einen Einsatztaschen-Einspannmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einen Einsatz zum Halten darin zeigt;
8 eine teilweise Seitenansicht des Schneidwerkzeugs von 7 ist, wobei ein Einsatz in der Einsatztasche gehalten wird;
9 eine teilweise Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs ist, wobei ein Einsatz der in 4 gezeigten Art in der Einsatztasche gehalten wird, wobei die Einspannbacke durch eine Einspannschraube betätigt wird;
10 eine teilweise Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs ist, wobei ein Einsatz mit parallelen oberen und unteren Lagerflächen in der Einsatztasche gehalten wird, wobei die Einspannbacke durch eine Einspannschraube betätigt wird;
11 eine teilweise Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs ist, wobei die hintere zweite Einspannfläche der Unterseite der Einspannbacke an einen hinteren Bereich einer oberen Flächenaussparung in der oberen Fläche des Schneideinsatzes anstößt; und
12 eine teilweise Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs von 11 ist, wobei der Einsatz von dem Schneidwerkzeug entfernt wurde.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Aufmerksamkeit wird zuerst auf 1 gelenkt. Ein Schneidwerkzeug 10 weist einen Einspannbschnitt 12 und einen Körperabschnitt 14 auf. In dem Einspannbschnitt 12 ist eine Einsatz-Aufnahmetasche 16 zum Aufnehmen eines Schneideinsatzes 18 ausgebildet. Die Einsatz-Aufnahmetasche 16 ist zwischen einer Einspannbacke 20 und einer Basisbacke 22 angeordnet. Eine Öffnung 24 mit einem vorderen Teil 25 erstreckt sich von einem oberen hinteren Teil der Einsatz-Aufnahmetasche im allgemeinen in einer Richtung nach oben und vorne. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, ist die Öffnung 24 ein wesentliches Merkmal der Erfindung.
Eine weitere Öffnung 26 erstreckt sich von der Rückseite der Einsatz-Aufnahmetasche 16 im allgemeinen in einer Rückwärtsrichtung. Diese weitere Öffnung dient zum Aufnehmen einer Einsatz-Entfernungsvorrichtung. Die Einsatz-Entfernungsvorrichtung kann zum Beispiel ein Abzieher bzw. Sauger sein, um den Einsatz aus der Einsatz-Aufnahmetasche zu zwingen. Alternativ könnte die Einsatz-Entfernungsvorrichtung ein Schlüssel zum Öffnen der Einsatz-Aufnahmetasche sein (siehe zum Beispiel US-A-5 803 675 ). Jedoch können andere Anordnungen zum Öffnen der Einsatz-Aufnahmetasche verwendet werden (siehe zum Beispiel US-A-5 697 271 ), in welchem Fall die Öffnung 26 auf eine minimale Größe verringert werden kann, die ausreicht, um einen Spielraum zwischen ihrem Um fang und einem in der Einsatz-Aufnahmetasche gehaltenen Einsatz zu liefern. Die Öffnungen 24 und 26 sind durch eine Erhebung 28 mit einer Vorderseite 30 getrennt, welche eine Einsatz-Positionierungsfläche bildet.
Die Basisbacke 22 hat eine Einsatzlagerfläche 32, und die Einspannbacke 20 hat eine Oberseite 34 und eine Unterseite 36. Die Unterseite weist eine vordere erste Einspannfläche 38 auf, die durch eine Aussparung 40 von einer hinteren zweiten Einspannfläche 42 getrennt ist. Es sollte beachtet werden, daß der vordere Teil 25 der Öffnung 24 als weiter vorne als die zweite Einspannfläche 42 gezeigt ist. Jedoch ist der Betrag, um den der vordere Teil 25 weiter vorne als die zweite Einspannfläche 42 ist, eine Frage der optimalen Konstruktion. Obwohl der vordere Teil 25 nicht hinter der zweiten Einspannfläche 42 sein sollte, kann er in einem einschränkenden Fall damit ausgerichtet sein. Das heißt, in dem einschränkenden Fall könnte der vordere Teil 25 direkt über der zweiten Einspannfläche 42 in 1 sein.
Die Einspannbacke 20 hat einen ersten schmalen Überbrückungsabschnitt 44, der die Einspannbacke 20 mit dem Körperabschnitt 14 des Schneidwerkzeugs 10 verbindet. Der erste schmale Überbrückungsabschnitt 44 ist im allgemeinen zwischen der Öffnung 24 und der Oberseite 34 der Einspannbacke 20 angeordnet. Ein zweiter schmaler Überbrückungsabschnitt 46 erstreckt sich im allgemeinen auf die zweite Einspannfläche 42 zu. Der zweite schmale Überbrückungsabschnitt 46 ist im allgemeinen zwischen der Aussparung 40 und der Öffnung 24 angeordnet. Die beiden schmalen Überbrückungsabschnitte 44 und 46 sind wesentlich für den Einspannmechanismus der vorliegenden Erfindung und liefern, wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, eine Einrichtung, um sicherzustellen, daß der Einsatz 18, wenn er in die Einsatz-Aufnahmetasche 16 eingeführt ist, nicht nur sowohl durch die vordere erste Einspannfläche 38 und die hintere zweite Einspannfläche 42 eingespannt wird, sondern auch stabil eingespannt wird.
Die Einspanntätigkeit der Einspannbacke 20 wird nun unter Bezug auf 1 und 2 betrachtet. Um das Einspannen des Einsatzes 18 sicherzustellen, ist der Abstand h₁ zwischen der ersten Einspannfläche 38 und der Einsatzlagerfläche 32 der Basisbacke, ohne daß der Einsatz in die Einsatz-Aufnahmetasche 16 eingeführt ist, weniger als die Höhe H₁ des Einsatzes an dem Punkt, an dem die erste Einspannfläche 38 an den Einsatz anstoßen würde, wenn er in die Einsatz-Aufnahmetasche eingeführt wäre. Ähnlich ist der Abstand h₂ zwischen der zweiten Einspannfläche 42 und der Einsatzlagerfläche 32 der Basisbacke, ohne daß der Einsatz in die Einsatz-Aufnahmetasche 16 eingeführt ist, weniger als die Höhe H₂ des Einsatzes an dem Punkt, an dem die zweite Einspannfläche 42 an den Einsatz anstoßen würde, wenn er in die Einsatz-Aufnahmetasche eingeführt wäre. Dies ist der Fall, wenn der Einsatz gewaltsam in die Einsatz-Aufnahmetasche 16 eingeführt wird und die erste Einspannfläche 38 und die zweite Einspannfläche 42 weiter von der Einsatzlagerfläche 32 weggedrückt werden, was eine elastischen Einspannkraft ergibt, die von der Einspannbacke 20 auf den Einsatz 18 an zwei Berührungspunkten, einem auf der ersten Einspannfläche 38 und dem anderen auf der zweiten Einspannfläche 42, ausgeübt wird. Man wird sich bewußt sein, daß das Wort "Punkt" sich in diesem Zusammenhang tatsächlich auf einen kleinen Bereich und nicht auf einen Punkt im mathematischen Sinn bezieht. Es sollte beachtet werden, daß H₂ kleiner oder gleich H₁ sein kann.
Die beiden schmalen Überbrückungsabschnitte 44 und 46 verursachen zwei beabstandete Elastizitätsdrehachsen P und Q. Der Begriff schmal impliziert, daß dem sich ergebenden Aufbau elastisches Biegen ermöglicht wird. Die Frage, wie die Überbrückungsabschnitte sind, und das entsprechende Maß an elastischer Biegung ist eine Frage optimaler Konstruktion, wobei eine erforderliche Festigkeit der schmalen Überbrückungsabschnitte und die erforderlichen Einspannkräfte in Betracht gezogen werden. Die erste Einspannfläche 38 kann elastisch um die Elastizitätsdrehachse P verschoben werden, während die zweite Einspannfläche 42 unabhängig elastisch um die Elastizitätsdrehachse Q verschoben werden kann. Folglich übt die erste Einspannfläche 38 eine erste Kraft F₁ auf einen vorderen Teil der oberen Fläche des Einsatzes 18 aus, während die zweite Einspannfläche 42 eine zweite Kraft F₂ auf einen hinteren Teil der oberen Fläche des Einsatzes ausübt. Dies steht im Gegensatz zu den meisten Schneidwerkzeugen mit elastischen Einspannmechanismen nach dem Stand der Technik, die Einspannbacken mit geraden Einspannflächen haben, in denen das Einspannen derart konstruiert ist, daß es über die Länge einer Lagerfläche wirkt, aber aufgrund von Herstellungstoleranzen wird die Einspannkraft in den meisten Fällen tatsächlich nur an einem Punkt auf den Einsatz, meistens auf die Vorderseite des Einsatzes zu, ausgeübt.
Es sollte beachtet werden, daß der erste schmale Überbrückungsabschnitt 44 bevorzugt derart konstruiert ist, daß die Elastizitätsdrehachse P auf der Wirkachse der zweiten Kraft F₂ liegt. Diese Wirkachse ist durch den Pfeil an der zweiten Einspannfläche 42 dargestellt. Mit dieser Anordnung ist die zweite Einspannfläche 42 frei, sich um die Elastizitätsdrehachse Q zu drehen, ohne die Größe der Kraft F₁ zu verändern, welche die erste Einspannfläche 38 auf die Einsatzlagerfläche 32 ausübt. Daher sind die erste und zweite Kraft F₁ und F₂ mit dieser Anordnung jeweils unabhängig voneinander. Wenn die Elastizitätsdrehachse P nicht auf der Wirkachse der zweiten Kraft F₂, sondern nahe daran liegt, dann werden die erste und zweite Kraft F₁ und F₂ jeweils nicht unabhängig voneinander sein. Das Maß der Unabhängigkeit hängt von der Nähe der Elastizitätsdrehachse P zur Wirkachse der zweiten Kraft F₂ ab.
Es wird aus dem obigen verständlich, daß die Öffnung 24 eine wesentliche Rolle in dem Einspannmechanismus der vorliegenden Erfindung spielt und daß ihr Vorhandensein wesentlich für die Bildung der beiden schmalen Überbrückungsabschnitte 44 und 46 ist. Dies steht im Gegensatz zu dem in US-A-5 743 680 offenbarten Einspannmechanismus. Obwohl es dort auch eine Öffnung zur Rückseite der Einspannbacke gibt, hat diese Öffnung in dem '680-Patent (dort in 8 mit 108 bezeichnet) einen kreisförmigen Schnitt und hat keinen vorderen Teil, der weiter vorne als die zweite Einspannfläche (in '680 mit 105 bezeichnet) angeordnet ist, und daher werden durch diese Öffnung keine schmalen Überbrückungsabschnitte gebildet.
Die Anordnung von zwei unabhängigen oder im wesentlichen unabhängigen Einspannkräften gemäß der vorliegenden Erfindung trägt zur Stabilität des eingespannten Einsatzes bei. In rotierenden Schlitzfräswerkzeugen zum Beispiel kann die Einspannkraft aufgrund von Vibrationen sehr klein werden. In rotierenden Schlitzfräswerkzeugen nach dem Stand der Technik, in denen die Einspannkraft auf den Einsatz nur an einem Punkt angewendet wird, bedeutet dies, daß der Einsatz unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften aus der Einsatz-Aufnahmetasche heraus gleiten kann. Wenn die Kraft F₁, die die erste Einspannfläche 38 auf die Einsatzlagerfläche 32 ausübt, gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund von Vibrationen sehr klein wird, dann wird der Einsatz immer noch mit Hilfe der Kraft F₂, die die zweite Einspannfläche 42 auf die Einsatzlagerfläche 32 ausübt, in seiner Position gehalten. Der Einspannmechanismus der vorliegenden Erfindung trägt auch zur Stabilität des Einsatzes gegen den Einfluß von Seitenkräften (d. h. Kräften, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Figuren sind) bei.
Es wird ferner darauf hingewiesen, daß wenngleich der Einspannarm in US-A-5 743 680 zwei Einspann-Kontaktoberflächen hat, es nur eine Elastizitätsdrehachse gibt, die mit einer Vergrößerung des Schlitzes verbunden ist, die unmittelbar nach der ovalen Aussparung folgt, welche sich von der schlitzförmigen Aussparung zum Aufnehmen eines Schneideinsatzes aus erstreckt. Daher sind die beiden Einspann-Kontaktoberflächen des Metall-Entfernungswerkzeugs von '680 nicht frei, sich elastisch, unabhängig und konsequent zu biegen, die beiden Einspann-Kontaktoberflächen üben keine Kräfte auf den Einsatz aus, die unabhängig voneinander sind. Des weite ren hat der Schneideinsatz, der zur Verwendung mit dem Metall-Entfernungswerkzeug von '680 gedacht ist, eine speziell konstruierte Oberseite, wobei drei Teiloberflächen in gewissen vorgegebenen Winkeln, die in gewissen vorgegebenen Winkelbereichen liegen, zueinander geneigt sind.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf 3A gerichtet, die den Mechanismus zum Verhindern einer seitlichen Bewegung des Einsatzes 18 hinsichtlich dem Schneidwerkzeug 10 zeigt. Wie auf dem Fachgebiet wohlbekannt ist (siehe zum Beispiel US-A-4 580 930 und US-A-4 887 945 ), kann die seitliche Stabilität des Einsatzes erreicht werden, indem die Einspannflächen 38 und 42 der Einspannbacke 20 und die Lagerfläche 32 der Basisbacke 22 derart geformt werden, daß sie Querschnitte haben, die in die entsprechenden Lagerflächen des Einsatzes passen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die Einspannflächen 38 und 42 der Einspannbacke 20 und die Lagerfläche 32 der Basisbacke 22 konvexe V-förmige Querschnitte, und die oberen und unteren Oberflächen des Einsatzes 18 haben ineinandergreifende konkave V-förmige Querschnittoberflächen. 3B zeigt den Mechanismus zum Verhindern einer seitlichen Bewegung des Einsatzes 18 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Einspannflächen 38 und 42 der Einspannbacke 20 und die Lagerfläche 32 der Basisbacke 22 konkave V-förmige Querschnitte haben und die oberen und unteren Oberflächen des Einsatzes 18 passende bzw. ineinandergreifende konvexe V-förmige Querschnittoberflächen haben.
In der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform wird der Einsatz 18 in die Einsatz-Aufnahmetasche 16 eingeführt, bis das hintere Ende des Einsatzes in die Einsatz-Positionierungsfläche 30 der Erhebung 28 eingreift. Jedoch gibt es Einsätze, wie etwa den in 4 gezeigten Einsatz 50, die ein nasenähnliches Glied 52 haben, das von der oberen Fläche des Einsatzes vorsteht. In diesem Fall kann eine alternative Anordnung zum Positionieren des Einsatzes in der Einsatz-Aufnahmetasche verwendet werden, wobei die Vorderseite 54 der Einspannbacke 20 als eine Einsatz-Positionie rungsfläche dient. Der Einsatz wird in die Einsatz-Aufnahmetasche eingeführt, bis die Rückseite 56 des nasenähnlichen Glieds 52 in die Vorderseite 54 der Einspannbacke eingreift. Um gemäß dieser alternativen Anordnung das Auflagern zwischen der Rückseite 56 des nasenähnlichen Glieds 52 und der Vorderseite 54 der Einspannbacke 20 sicherzustellen, ist entweder die Erhebung 28 in 4 kürzer als die in 1 und 2 gezeigte oder der in 4 gezeigte Einsatz ist kürzer als der in 1 und 2 gezeigte Einsatz. Wenn die Öffnung 26, wie vorher beschrieben, auf eine minimale Größe reduziert wird, dann ist es jedoch gemäß dieser alternativen Ausführungsform auch möglich, die Erhebung 28 vollständig wegzunehmen.
Der Schneideinsatz-Einspannmechanismus der vorliegenden Erfindung kann von jedem Schneidwerkzeug verwendet werden, das einen Körperabschnitt mit relativ geringer Dicke aus einem Material mit der Fähigkeit, sich elastisch zu biegen, hat. 5 zeigt ein rotierendes Schlitzfräswerkzeug 60 mit mehreren Einsatz-Aufnahmetaschen 16, die um den Umfang des Werkzeugs herum angeordnet sind, wobei jede Einsatz-Aufnahmetasche den Schneideinsatz-Einspannmechanismus der vorliegenden Erfindung verwendet. 6 zeigt ein Halteblatt 62 für Schneidarbeitsgänge wie Nutenausbilden und Abtrennen bzw. Abstechen, wobei eine Einsatz-Aufnahmetasche 16 den Schneideinsatz-Einspannmechanismus der vorliegenden Erfindung verwendet.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gibt es eine Aussparung 40 in der Unterseite 36 der Einspannbacke 20 des Einspannteils 12 des Schneidwerkzeugs 10 (siehe zum Beispiel 1). Die Aussparung 40 ist jeweils wesentlich für die Definition der ersten und zweiten Einspannfläche 38 und 42. Gemäß einer in 7 und 8 gezeigten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es keine Aussparung in der Unterseite 36 der Einspannbacke 20 des Einspannteils 12 des Schneidwerkzeugs 10. Statt dessen hat der Einsatz 70 eine obere Flächenaussparung 72 in seiner oberen Lagerfläche 74. Die obere Flächenaussparung teilt die obere Lagerfläche 74 in eine vordere erste Lagerfläche 76 und eine hintere zweite Lagerfläche 78. Entsprechend der vorderen ersten Lagerfläche 76 und der hinteren zweiten Lagerfläche 78 auf der oberen Lagerfläche 74 des Einsatzes 70 sind ein vorderer erster Einspannbereich 80 und ein hinterer zweiter Einspannbereich 82 auf der Unterseite der Einspannbacke 20. Wenn der Einsatz 70, wie in 8 gezeigt, vollständig in die Einsatz-Aufnahmetasche 16 eingeführt ist, stößt folglich der vordere erste Einspannbereich 80 mit einer Einspannkraft f₁ auf die vordere erste Lagerfläche 76, und der hintere zweite Einspannbereich 82 stößt mit einer zweiten Einspannkraft f₂ auf die hintere zweite Lagerfläche 78. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Einspannbacke derart konstruiert werden, daß die Elastizitätsdrehachse P auf der Wirkachse der zweiten Kraft F₂ liegt. Mit dieser Anordnung ist der zweite Einspannbereich 82 frei, sich um die Elastizitätsdrehachse Q zu bewegen, ohne die Größe der Kraft f₁ zu verändern, die der erste Einspannbereich 80 auf die erste Lagerfläche 76 ausübt. Daher sind die erste und zweite Kraft f₁ und f₂ mit dieser Anordnung jeweils unabhängig voneinander.
Der Einspannmechanismus der vorliegenden Erfindung wurde weiter oben mit Bezug auf eine "selbstspannende" (engl. "self-grip") Anordnung beschrieben, wobei die Einspannbacke mittels einer elastischen Verschiebung der Einspannbacke auf die Basisbacke zu gedrückt wird. Die Aufmerksamkeit wird nun auf 9 bis 10 gelenkt, welche den Einspannmechanismus der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei die Einspannbacke durch eine Einspannschraube betätigt wird.
In 9 bis 10 folgt dem relativ dünnen Einspannbereich 80 des Schneidwerkzeugs ein relativ dicker Verbindungsblock 82. Der relativ dünne Einspannbereich und der Verbindungsblock können auch ein integraler Aufbau sein. Wie der Fall auch sei, zeigt die vertikale gestrichelte Linie 84 die Grenze zwischen den beiden an. Ein länglicher Schlitz 86 erstreckt sich von einem hinteren Abschnitt der Öffnung 88 (äquivalent zur Öffnung 24 in 1) in einer im allgemei nen rückwärtigen Richtung in den Verbindungsblock 82. Eine Einspannschraube 90 erstreckt sich quer über den länglichen Schlitz 86 nach unten in den Verbindungsblock. Wenn die Einspannschraube nicht festgezogen ist, ist der Spalt zwischen der Einspannbacke und der Basisbacke maximal, und der Einsatz kann in der Einsatztasche positioniert werden. Während die Einspannschraube festgezogen wird, wendet die Einspannbacke Kräfte auf den Einsatz an, die erhöht werden, bis der Einsatz sicher an seiner Position eingespannt ist.
9 zeigt einen Einsatz, bei dem H₁ nicht gleich H₂ ist (wie in 2 definiert), das heißt, die oberen und unteren Lagerflächen des Einsatzes sind nicht parallel. 10 zeigt einen Einsatz, bei dem H₁ gleich H₂ ist, das heißt, die oberen und unteren Lagerflächen des Einsatzes sind parallel. 11 und 12 zeigen eine Ausführungsform, bei der eine hintere zweite Einspannfläche 100 der Einspannbacke geeignet ist, auf einem hinteren Abschnitt 92 einer oberen Flächenaussparung 94 der oberen Lagerfläche 96 des Einsatzes 98 zu lagern. Diese spezielle Anordnung trägt einen weiteren Schutz gegen unabsichtliches Lösen des Einsatzes bei.
Wenngleich die vorliegende Erfindung bis zu einem gewissen Ausführlichkeitsgrad beschrieben wurde, sollte klar sein, daß vielfältige Veränderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er hier im folgenden beansprucht wird, zu verlassen.

Claims

Schneideinsatz-Einspannmechanismus zur Verwendung in einem Schneidwerkzeug (10), das einen Körperabschnitt (14) und einen Einspannabschnitt (12) aufweist, wobei ein Schneideinsatz-Einspannmechanismus aufweist: eine Basisbacke (22); eine Einspannbacke (20) mit einer Oberseite (34) und einer Unterseite (36), wobei die Unterseite (36) eine vordere erste Einspannfläche (38) aufweist, die durch eine Aussparung (40) von einer hinteren zweiten Einspannfläche (42) getrennt ist, wobei die Basisbacke (22) und die Einspannbacke (20) einen Spalt zwischen sich haben, der eine Einsatz-Aufnahmetasche (16) bildet; eine Öffnung (24), die sich von einem hinteren Abschnitt der Einsatz-Aufnahmetasche (16) im allgemeinen in einer Richtung nach oben und vorne erstreckt; einen ersten schmalen Überbrückungsabschnitt (44), der die Einspannbacke (20) mit dem Körperabschnitt (14) des Schneidwerkzeugs (10) verbindet; einen zweiten schmalen Überbrückungsabschnitt (46), der sich im allgemeinen auf die zweite Einspannfläche (42) zu erstreckt; und wobei eine erste Elastizitätsdrehachse (2) dem ersten schmalen Überbrückungsabschnitt (44) zugeordnet ist und eine zweite Elastizitätsdrehachse (Q) dem zweiten schmalen Überbrückungsabschnitt (46) zugeordnet ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach Anspruch 1, wobei der erste schmale Überbrückungsabschnitt (44) im allgemeinen zwischen der Öffnung (24) und der Oberseite (34) der Einspannbacke (20) angeordnet ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach Anspruch 1, wobei der zweite schmale Überbrückungsabschnitt (46) im allgemeinen zwischen der Aussparung (40) und der Öffnung (24) angeordnet ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der vordere Teil (25) der Öffnung (24) weiter vorne als die zweite Einspannfläche (42) angeordnet ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste Einspannkraft (F1) der ersten Einspannfläche (38) zugeordnet ist und eine zweite Einspannkraft (F2) der zweiten Einspannfläche (42) zugeordnet ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach Anspruch 5, wobei die erste Einspannkraft (F1) unabhängig von der zweiten Einspannkraft (F2) ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich ein länglicher Schlitz (86) von einem hinteren Abschnitt der Öffnung (88) im allgemeinen in einer rückwärtigen Richtung in einen Verbindungsblock (82) erstreckt und sich eine Einspannschraube (90) quer über den länglichen Schlitz (86) nach unten in den Verbindungsblock (82) erstreckt.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einsatz-Aufnahmetasche (16) mit einer Öffnung (26) zum Aufnehmen einer Einsatz-Entfernungsvorrichtung versehen ist, wobei sich die Öffnung (26) von einem hinteren Abschnitt der Einsatz-Aufnahmetasche (16) in einer im allgemeinen rückwärtigen Richtung erstreckt.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein hinterer Abschnitt der Einsatz-Aufnahmetasche (16) mit einer Erhebung (28) versehen ist, die sich von dem Körperteil (14) des Schneidwerkzeugs (10) erstreckt, wobei die Erhebung (28) eine Vorderseite (30) hat, die eine Einsatz-Positionierungsfläche bildet.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einspannbacke (20) ferner eine Vorderseite (54) zwischen ihrer Ober-(34) und Unterseite (36) aufweist, wobei die Vorderseite (54) eine Einsatz-Positionierungsfläche bildet.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schneidwerkzeug (10) ein rotierendes Nuten- bzw. Schlitzfräswerkzeug (60) ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schneidwerkzeug (10) ein Drehwerkzeug mit einem Körperteil ist, der ein Halteblatt (62) aufweist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein in der Einsatz-Aufnahmetasche (16) gehaltener Schneideinsatz (18) eine obere Lagerfläche (74) und eine untere Lagerfläche aufweist, wobei die obere Lagerfläche (74) eine vordere erste Lagerfläche (76) aufweist, die durch eine obere Flächenaussparung (72) von einer hinteren zweiten Lagerfläche (78) getrennt ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach Anspruch 13, wobei die Unterseite (36) der Einspannbacke (20) auf der vorderen ersten Lagerfläche (76) und die hintere zweite Lagerfläche (78) jeweils auf dem vorderen ersten Einspannbereich (80) und dem hinteren zweiten Einspannbereich (82) lagert.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach Anspruch 14, wobei eine erste Einspannkraft (F1) dem vorderen ersten Einspannbereich (80) zugeordnet ist und eine zweite Einspannkraft (F2) dem hinteren zweiten Einspannbereich (82) zugeordnet ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach Anspruch 15, wobei die erste Einspannkraft (F1) unabhängig von der zweiten Einspannkraft (F2) ist.
Schneideinsatz-Einspannmechanismus nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die hintere zweite Einspannfläche (82) der Unterseite (36) der Einspannbacke (20) auf einem hinteren Abschnitt (92) der oberen Flächenaussparung (94) des in der Einsatz-Aufnahmetasche (16) gehaltenen Schneideinsatzes (18) lagert.