DE2117709C3 - Schneideinsatz und zugehöriger Klemmhalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zur Spannung in einer Ausnehmung eines Kiemmhalters bestimmten Schneideinsatz in Form etwa eines Prismas, dessen Mantelflä chen die Spanfläche, die Freifläche, die Hauptschnittdruck-Abstützfläche und die Rückdruck- bzw. Vorschubdruck-Abstü'zfläche für die in Schneidstellung befindliche Hauptschneide bilden, mit sich etwa in Pris menachsrichtung erstreckenden Ausnehmungen im Be reich zwischen Soanfläche und Rückdruck- bzw. Vorschubdruck-Abstützfläche zum Angriff eines die der Hauptschnittdruck-Abstützfläche zugewandten Seitenflächen der Ausnehmungen flächig beaufschlagenden

Befestigungselements (DE-GM 69 34 889).

Bei einem Schneideinsatz der eingangs genannten Art nehmen zwei Ausnehmungen die gesamte Breite des Schneideinsatzes ein und gehen ineinander über derart daß die beiden Ausnehmungen einen sich über die gesamte Breite des Schneidein= itzes erstreckenden Absatz zwischen Spanfläche und Rückdruck-Abstützfläche bilden. Die der Hauptschniudruck-Abstützfläche zugewandten Bodenflächen der beiden Ausnehmungen grenzen nach Art der Flächen eines Giebeldaches aneinander derart, daß durch eine entsprechend keilförmig konkave Ausgestaltung der die Ausnehmung in Richtung auf die Hauptschnittdruck-Abstützfläche beaufschlagenden Druckfläche des Befestigungsmittels gegeneinander wirkende, in Richtung der Längsachse des Umriß-Prismas weisende Druckkomponenten erzeugt werden, die zu einer Verbesserung der Abstützung des Schneideinsatzes im Klemmhalter führen. Dies ist insbesondere bei Einstich-Klemmhaltern von Bedeutung, deren Schneideinsätze nicht durch eine Seiten-SS wand einer Ausnehmung gegen in Richtung des Hauptschneidenverlaufes wirksame Drücke abgestützt sind.

Es ist weiterhin ein dem eingangs genannten Schneideinsatz ähnlicher Schneideinsatz bekannt, des sen Rückdruck-Abstützfläche eine sich über die gesamte Schneideinsatzlänge erstreckende, an beiden Enden offene, nutartige Ausnehmung zum flächenförmig anliegenden Eingriff eines sich ebenfalls über die gesamte Schneideinsatzlänge erstreckenden, pratzenar-

6s tigen Befestigungsmittels aufweist. Die Begrenzungsflächen der nutartigen Ausnehmung verlaufen dabei etwa parallel zur Längsachse des Prismas. Bei diesem Schneideinsatz reicht der Boden der

nutartigen AusnehiüUi.g bis in drr. Mitteibereich zwischen Spanfläche und Hauptschnittdruck-Abstützfläche. Dies und die Eigenschaft, daß sich die Ausnehmung über die gesamte Länge des Schneick;asatzes erstreckt, bedeutet eine beachtliche Schwächung der Eigenfestigkeit des Schneideinsatzes (DE-AS 12 93 525),

Eei einem weiterhin bekannten Schneideinsatz, bei welchem eine nutartige Ausnehmung zum Eingriff eines Befestigungsmittels ebenfalls in die RQckdruck-Abstützfläche eingebracht ist, ist die Ausnehmung an ihrem einen-, ctr.c« Abstützfläche der Halterausnehmung zugewandten Ende offen. Dies stört bei einem Schneideinsalz für normale Beanspruchung nicht wesentlich, könnte jedoch bei hoher Beanspruchung, z. B. einer Schwerzerspanung, problematisch werden (CH-PS 4 88 513).

Weiterhin ist es bekannt, aus der Hauptschnittdruck-Abstützfläche eines Schneideinsatzes nach unten eine sich über die gesamte Schneideinsatzlänge erstreckende Rippe vorstehen zu lassen, deren eine Flanke von einem Befestigungsmittel beaufschlagt wird, durch das der Schneideinsatz in eine Halterausnehmung hineingezogen wird. Diese vorstehende Rippe bedeutet zunächst einen erhöhten Werkstoffaufwand, was bei den hohen Werkstoffkosten für Hartmetall nachteilig ins Gewicht fällt Darüber hinaus wird der Angriff eines Befestigungsmittels im Bereich der Hauptschnittdruck-Abstützfläche allgemein als nachteilig etmpfunden. Um die Rippe aus dem unterhalb der Hauptschneide liegenden, besonders stark beanspruchten Teil der Hauptschnittdruck-Abstützfläche des Schneideinsatzes herauszunehmen, weist darüber hinaus der Schneideinsatz eine besonders große Tiefe etwa rechtwinklig zur Hauptschneide auf derart, daß hierdurch cb emails ein erhöhter Werkstoffaufwand erforderlich wird (US-PS 23 95 570). Schließlich ist ein dem eingangs genannten Schneideinsatz ähnlicher, wendefähiger Schneideinsatz mit zwei wahlweise in Einsatzstellung bringbaren Schneiden bekannt. Hier sind jedoch die Ausnehmungen zum Angriff je eires Befestigungselements durch beidseitig von außen angesenkte Durchgangsbohrungen gebildet, die endseitig in die Freifläche der in Einsatzstellung befindlichen Schneide und in die Rückdruck-Abstützfläche des Schneideinsatzes ausmünden. Diese Durchgangsbohrungen — es ist bei diesem Spannprinzip auch die Anordnung nur einer Durchgang; bohrung bekannt — dürfen entsprechend dem Maximaldurchmesser des hindurchzufädelnden Spannbolzens einen gewissen Mindestdurchmesser nicht unterschreiten. Dieser Maximaldurchmesser des Spaobolzens ist verhältnismäßig groß, weil am Ende des Spannbolzens eine ausreichend große Kerb: zur Beaufschlagung durch eine Spannschraube vorhanden sein muß, ohne den tragenden Spannbolzenquerschnitt allzusehr zu schwächen. Die weiterhin für die Einlage des Spannbolzen-Senkkopfes erforderlichen endseitigen Ansenkungen der Durchtrittsbohrungen führen zu einer weiteren Durchmesservergrößerung des Durchgangsloches insbesondere in dem unmittelbar unterhalb der Schneide befindlichen Bereich der Freifläche, d. h. in dem am meisten beanspruchten Bereich des Schneideinsatzes. Um hieraus resultierende negative Auswirkungen auf die Eigenfestigkeit des Schneideinsatzes zu vermeiden, muß dieser eine verhältnismäßig große Bauhöhe und damit ein erhöhtes Werks'offvolumen aufweisen, die nicht bei allen Klemmhaltern möglich oder erwünscht sind. Außerdem ist für den Schneideinsatz eine Nachschleifborkeii dtr hnsid^n durch Abtragung der zugehörigen Freiflächen nicht mögiieh, weil die Stirnfläche des Senkkopfes des Spannhrke; in gespsniuem ?.is:and nahezu glcichebig mit der Freii'.uirhe m und folglich wich einem Anschleifen aus der Freifläche vorstehen wurde (DE-OS 14 77 3%).

Der Erfsndursg liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er — eingespannt in einen Klemmhalter — ίο einerseits wendefähig ist und bei geringem Werkstoffvolumen auch besonders hohen Beanspruchungen z. B. solchen bei der Schwerzerspanung standhält

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst Der Schneideinsatz weist folglich eine Hauptschneide und eine Reserveschneide auf. Die in Betriebsstellung als Hauptschnittdruck-Abstützfläche fungierende Seitenfläche bildet nach dem Wenden die Freifläche. Die in Betriebsstellung als Rückdruck-Abstützfläche fungierende Seitenfläche des Schneideinsatzes bildet nach dem Wenden die Spanfläche der in Einsatzstellung befindlichen Schneideinsatzschneide. Die Anordnung der Ausnehmungen am Schneideinsatz ist so gewählt, daß diete sich in dem spannungsmäßig am wenigsten beanspruchten Bereich des Schneideinsatzes dadurch befinden, daß dieser Bereich den größten Abstand von den beiden, einander querschiittsmäßig diagonal gegenüberliegenden Schneiden aufweist und somit in derjenigen Zone liegt, die auch durch mehrere Nachschliffe der Schneiden, die durch Abtragung der den Schneiden zugeordneten Freiflächen erfolgen können, nicht beeinträchtigt wird. Hierdurch können die Ausnehmungen ohne Einbuße an Spannungssicherheit auch klein dimensioniert werden. Besonders vorteilhaft macht sich die äußerlich geschlossene Form des Schneideinsatzes bemerkbar, wodurch eine erhöhte Schwingungsfreiheit gewährleistet wird.

Durch die weitere Ausbildung des Schneideinsatzes gemäß Patentanspruch 2 wird die sichere Halterung des Schneideinsatzes innerhalb der Halterausnehmung auch im wesentlichen in Richtung der Hauptschneide bzw. Längsachse des Prismas verbessert. Durch das Kennzeichen des Patentanspruches 3 wird bewirkt, daß sich die Ausnehmung nicht zu sehr über den am geringsten beanspruchten Bereich des Schneideinsatzes hinauserstreckt

Der Schneideinsatz nach der Erfindung bestpht aus einem harten Schneidwerkstoff, z. B. Hartmetall, Titancarbid oder Oxydkeramik. Die erfindungsgemäße Gestaltung sorgt dabei für eine optimale Ausnutzung des Schneidwerkstoffes durch die Ermöglichung eines mehrfachen Nachschleifens bis fast zum Durchbruch der Nuten an der bzw. den Freiflächen der Schneide bzw. der Schneiden. Damit wird ein kleinstmögliches Restvolumen des SchneiJwerkstoffes nach dem endgültiyen Verschleiß der Schneiden gewährleistet. Außerdem ermöglicht der Schneideinsatz trotz seiner Wendefähigkeit eine niedrige Bauhöhe.

Wenn vorstehend von einer Mehrzahl von Ausnehmungen gesprochen ist, so bedeutet dies keine Einschränkung. Insbesondere bei Schneideinsätzen für normale Beanspruchungen und bei Schneideinsätzen geringer Länge ist es durchaus denkbar, lediglich eine Ausnehmung anzuordnen, deren Ausgestaltung einer der in den Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Figuren'uL chiCi »ung beschriebenen Ausnehmungen ciitspnc'.f.

Weitere Erhndungsmerkmale sowie insbesondere ^ie Ausgestaltung des Klenmhalters zur Spannung des

Schneideinsalzes nach der Erfindung betreffende Merkmale werden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1 und 2 perspektivische Ansichten des Schneideinsatzes gernäß der Erfindung mit unterschiedlich ausgerichteten Befestigungsausnehmungen,

Fig.3 und 4 Schnitte durch Schneideinsätze im Bereich der Ausnehmungen, aus denen deren Querschnittsform ersichtlich ist,

Fig.5 eine Draufsicht auf die Spanfläche eines Klemmhalters gemäß der Erfindung mit einem gespannten Schneideinsatz gemäß F i g. I,

Fig.6 die perspektivische Darstellung eines Schnittes durch eine modifizierte Ausführungsform eines Klemmhalters analog der Linie VIVI in F i g. 5,

F i g. 7 eine Schnittdarstclliing durch eine modifizierte Form der Schneidkörpcrbcfestigiing.

Die in Fig. I und 2 dargestellten Schneideinsätze weisen im wesentlichen die Form eines Prismas auf, dessen Mantelfläche 1 die Spanfläche, dessen Mantelfläche 2 die Freifläche der Hauptschneide, dessen Mantelfläche 3 die Hauptschnittdruck-Abstützfläche und dessen Mantelfläche 4 die Rückdruck-Abstützfläche sind. Zwischen Spanfläche 1 und Rückdruck-Abstützfläche 4 ist — allerdings nicht notwendig — eine weitere, in einem jeweils stumpfen Winkel 5 bzw. 6 in die benachbarten Mantelflächen 1,4 einmündende Mantelfläche 7 angeordnet. Die weitere Mantelfläche 7 ist mit Ausnehmungen 8, 9 zum Angriff von in einem Klemmhalter 10 verankerbaren Befestigungsmitteln versehen.

Die Ausnehmungen 8, 9 sind etwa lotrecht zur Oberfläche der weiteren Mantelfläche 7 ausgerichtet. Die Ausnehmungen 8, 9 sind im wesentlichen in Prismenlängsrichtung verlaufende Nuten. Ihr Grund 11 ist halbzylindrisch ausgebildet, so wie dies beispielsweise bei Nuten für Scheibenfedern bekannt ist. Die Seitenflächen 12, 13 einer jeden Ausnehmung können parallel zueinander verlaufen (F i g. 3). In gleicher Weise ist es jedoch möglich, daß die Seitenflächen 14,15 einen sich zum Grund 11 hin schließenden spitzen Winkel 17 miteinander bilden (F i g. 4).

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 fallen die Längsachsen der Ausnehmungen 18,19 in einer Linie 20 zusammen. Die Ausnehmungen sind dabei insbesondere so ausgerichtet, daß die ihnen gemeinsame Mittelebene 21 die Winkelhalbierende zwischen Freifläche 2 der Hauptschneide 22 und der Hauptschnittdruck-Abstützfläche 3 bildet Der Winkel zwischen Freifläche 2 der Hauptschneide 22 und der Hauptschnittdruck-Abstützfläche 3 ist mit 23 bezeichnet Der Winkel 24 beträgt also die Hälfte des Winkels 23.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 verlaufen die Längsachsen 26 der Ausnehmungen 8,9 windschief zur jeweiligen Prismenlängsachse (nicht gezeigt), die parallel zur jeweiligen Hauptschneide 22 liegt, jedoch weiterhin zueinander parallel. Dabei ist der Winkel zwischen Längsachse 26 der Ausnehmungen 8, 9 und der Prismenlängsachse kleiner als 45°.

Bei beiden Auführungsformen (F i g. 1 und 2) ist die den Winkel zwischen Freifläche der Hauptschneide 2 und Hauptschnittdruck-Abstützfläche 3 halbierende Ebene 21 die Symrnetrieebene des Prismas. Diese Aussage betrifft die Schneidkörperform ohne Berücksichtigung der Ausnehmungen 8, 9 bzw. 18, 19 und gegebenenfalls auch der Prismenendflächen, in die die Prismenachse ausmündet. Dadurch stellt die Kante 30 jeweils eine Reserveschneide dar. Der Schneidkörper braucht lediglich in seiner Lagerung so gedreht zu

to werden, daß die Kante 30 an die Stelle der Schneide 22 zu liegen kommt. Die Ausnehmungen 8, 9 bzw. 18, 19 sind so auf tier jeweiligen Mantelfläche 7 des Schneidkörpers angeordnet bzw. ausgerichtet, daß sie auch nach einem Wenden des Schneidkörpers wieder dieselbe Stellung — nur umgedreht - einnehmen.

Die in die Ausnehmungen 8, 9 bzw. 18, 19 eingreifenden Befestigungselemente sind von am Klemmhalter 10 im wesentlichen in ihrer Längsrichtung verspannbaren Spannbolzen 35 seitlich abstehende Vorsprünge 36. Die Vorsprünge stehen etwa lotrecht zur Spannbolzenlängsachse 37, 42 seitlich von den Spannbolzen 35 ab. Die Vorsprünge 36 sind durch paßfederähnliche Scheiben gebildet (Fig.5 und 6). Je nach der Lage der jeweiligen Ausnehmung 8,9 bzw. 18, 19 am Schneideinsatz verläuft die Längsmittelebene einer Scheibe etwa lotrecht oder geneigt zur jeweiligen Spartnbolzenlängsachse 37, 42. Die Vorspriinge 36 ragen rnit losem Formschluß in die Ausnehmungen 8,9 bzw. iH, 19 hinein. Die Vorsprünge können auch anstelle der aus F i g. 7 ersichtlichen planparallelen Ausbildung zu ihrer.; freien Ende hin leicht keilförmig zusammenlaufen, wie dies durch die Nutform gemäß F i g. 4 vorgegeben ist.

Der Spannbolzen 35 ist im Bereich seines Umfanges mit einer bezüglich des Kerbenverlaufes etwa lotrecht zur Spannbolzeriläi'igsachit ~7 angerichteten Kerbung 38 versehen, während die in Spannrichtung hintere Kerbfläche 39 von einer in den Klemmhalter eingeschraubten Spannschraube 40 beaufschlagt ist. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 ist der Spannbolzen 41 von einem zur Spannbolzenachse 42 etwa koaxial eingeschraubten Schraubbolzen 43 durchsetzt, dessen klemmhalterseitiges Ende 44 mit einem Gewinde 45 gegenüber dem Klemmhalter 10 befestigt ist Das Gewinde 45 weist eine gegenüber dem schraubbolzenseitigen Gewinde 46 abweichende Steigung c.af. Auf diese Weise hat der Schraubbolzen 43 die Wirkung einer Zugankerschraube oder Differentialschraube.

Bei den Ausführungsformen der Befestigungen gemäß Fig.6 und 7 für die Schneideinsätze sind die Spannbolzen 35, 41 und die Spannschraube *0 bzw. Schraubbolzen 43 in einem am Klemmhalter 10 in Zustellrichtung 48 nachstellbar befestigten Spannblock 49 gelagert

Der Klemmhalter nach F i g. 6 ist ein SeitendrehstahL Der Schneideinsatz liegt mit seiner einen Seitenfläche 60 an einer entsprechenden Anlagefläche des Klemmhalters 10 an, so daß er gegenüber sämtlichen drei auf ihn im Betrieb einwirkenden Schnittdruckkomponenten abgestützt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Zur Spannung in einer Ausnehmung eines Klemmhalters bestimmter Schneideinsatz in Form etwa eines Prismas, dessen Mantelflächen die Spanfläche, die Freifläche, die Hauptschnittdruck-Abstüizfläche und die Rückdruck- bzw. Vorschubdruck-Abstützfläche für die in Schneidstellung befindliche Hauptschneide bilden, mit sich etwa in Prismenachsrichiung erstreckenden Ausnehmungen im Bereich zwischen Spanfläche und Rückdruckbzw. Vorschubdruck-Abstützfläche zum Angriff eines die der Hauptschnittdruck-Abstützfläche zugewandten Seitenflächen der Ausnehmungen flächig beaufschlagenden Befestigungselements, dadurch gekennzeichnet, daß die den Winkel (23) zwischen Freifläche (2) der Hauptschneide (22) und Hauptschnittdruck-Abstützfläche (3) halbierende Ebene (21) die Symmetrieebene des Prismas ist, daß die Ausnehmungen (8,9; 18, i9) sich über nurc'jien Teil der Prismenlänge erstrecken und zum Eingriff von fingerartig ausgestalteten Befestigungselementen endseitig jeweils geschlossen und nutartig ausgebildet sind und daß die Mittellängsebenen der Ausnehmungen in der Symmetrieebene (21) liegen oder diese mittig schneiden.

2. Schneideinsatz nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (26) mindestens einer Ausnehmung (8, 9) windschief zur Prismenachse ausgerichtet ist derart, daß ihre Mittellängsebene die den Winkel (23) zwischen Freifläche '2) der Hauptschneide (22) und Hauptschnittdruck-Abstützfläche (3) halbierende Ebene (21) unter einem spitzen Wih<cel schneidet und somit die Beaufschlagung ihrerder Hauptschnittdruck-Abstützfläche (3) zugewandten ieitenfläche (12, 15) durch jeweils ein Befestigungselement eine Druckkomponente auch in Richtung parallel zur Prismenachse, insbesondere in Richtung auf eine Vorschubdruck-Abstützfläche am Halter, ergibt

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Längsachse (26,27) einer Ausnehmung (8,9) und der Prismenachse kleiner ist als 45°.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (12,13) einer Ausnehmung (8, 9; 18, 19) parallel zu deren Mittellängsebene verlaufen.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (14,15) einer Ausnehmung (8,9; 18,19) einen sich zum Nutgmnd (11) schließenden spitzen Winkel (17) untereinander und zu ihrer Mittellängsebene bilden.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ausnehmungen (8, 9; 18, 19) vorhanden sind.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen (26) der Ausnehmungen (8,9) zueinander parallel laufen.

8. Klemmhalter zum Spannen eines Schneideinsatzes nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in eine Ausnehmung (8, 9; 18, 19) eingreifende fingerartige Befestigungselement in an sich bekannter Weise ein etwa lotrecht zur Spannbolzenlängsachse (37, 42) seitlich von einem am Klemmhalter (10) im wesentlichen in seiner Längsrichtung verspannbaren Spannbolzen (35, 41) abstehender Vorsprung (36) ist.

9. Klemmhalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (36) durch eine paßfederähnliche Scheibe gebildet ist.

10. Klemmhalter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch S gekennzeichnet, daß der Vorsprung (36) mit losem Formschluß in eine Ausnehmung (8, 9 bzw. 18, 19) hineinragt.

11. Klemmhalter nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der SpannboUen (41) von

ίο einem etwa koaxial eingeschraubten Schraubbolzen

(43) durchsetzt ist, dessen klemmhalterseitiges Ende

(44) mit einem Gewinde im Klemmhalter (10) gelagert ist, welches eine gegenüber dem schraubbolzenseitigen Gewinde abweichende Steigung

aufweist

12. Klemmhalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubbolzen (43) eine Zugankerschraube ist