DE2166991B2 - Schneideinsatz und zugehoeriger halter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst einen zur Spannung in einer Ausnehmung eines Halters bestimmter Schneideinsatz in Form etwa eines Prismas, dessen Mantelflächen die Spanfläche, die Freifläche, die Hauptschnittdruck-Abstützfläche und die Rückdruck-Abstützfläche für die in Schneidstellung befindliche Hauptschneide bilden, mit zwei sich etwa in Prismenachsrichtung erstreckenden Ausnehmungen im Bereich zwischen Spanfläche und Rückdruck-Abstützfläche zum Angriff eines die der Hauptschnittdruck-Abstützfläche zugewandten Seitenflächen der Ausnehmungen flächig beaufschlagenden Befestigungselements, wobei die zur

beaufschlagenden Seitenflächen der Ausnehmungen nach Art der Flächen eines Satteldachs in einem Winkel zueinander stehen (DT-GM 69 34 889).

Bei einem Schneideinsatz der eingangs genannten Art nehmen die beiden Ausnehmungen die gesamte Breite s des Schneideinsatzes ein und gehen ineinander über derart, daß die beiden Ausnehmungen einen sich über die gesamte Breite des Schneideinsatzes erstreckenden Absatz zwischen Spanfläche und Rückdruck-Abstützfläche bilden. Dies bedeutet zunächst eine Schwächung der Formstabilität des Schneideinsatzes. Darüber hinaus verläuft die Stoßkante zwischen den beiden der Hauptschnittdruck-Abstützfläche zugewandten Seitenflächen der Ausnehmungen etwa parallel zur Hauptschnittdruck-Abstützfläche. Dies bedeutet, daß bei ziehendem Schnitt der Schneideinsatz lediglich kraftschlüssig durch das Befestigungselement gehalten werden kann.

Es ist weiterhin ein dem eingangs genannten Schneideinsatz ähnlicher Schneideinsatz bekannt, dessen 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, pratzenartigen Befestigungsmittel·, auf. Die Begrenzungsflächen der nutartigen Ausnehmung verlaufen dabei parallel zur Hauptschneide. Bei diesem Schneideinsatz reicht der Boden der nutartigen Ausnehmung ebenfalls bis in den Mittelbereich zwischen Spanfläche und Hauptschnittdruck-Abstützfläche. Dies und die Eigenschaft, daß sich die Ausnehmung ebenfalls über die gesamte Länge des Schneideinsatzes erstreckt, bedeutet wiederum eine beachtliche Schwächung der Eigenfestigkeit des Schneideinsatzes (DT-AS 12 93 525).

Bei einem weiterhin bekannten Schneideinsatz, bei welchem eine nutartige Ausnehmung zum Eingriff eines Befestigungsmittels ebenfalls in die Rückdruck-Abstützfläche eingebracht ist, ist diese nutartige Ausnehmung an ihrem einen, einer Abstützfläche der Halterausnehmung zugewandten Ende offen. Dies stört bei einem Schneideinsatz für normale Beanspruchung nicht wesentlich, könnte jedoch bei hoher Beanspruchung, z.B. einer Schwerzerspanung, problematisch werden (CH-PS4 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 empfunden. 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 ebenfalls ein erhöhter Werkstoffaufwand erforderlich wird (US-PS 23 95 570).

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er — eingespannt in einen Halter — trotz geringen Werkstoffvolumens besonders hohen Beanspruchungen standhält und insbesondere in einem Einstechwerkzeug ohne seitliche Anlage am Halter verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. Besonders günstig macht sich die durch die Erfindung bewirkte, äußerlich geschlossene Form des Schneideinsatzes bemerkbar, wodurch eine erhöhte Schwingungsfreiheit gewährleistet wird. Die nutartigen Ausnehmungen zum Angriff des Befestigungsmittels greifen in dem spannungsmäßig am wenigstens beanspruchten Bereich des Schneideinsatzes an und können ohne Einbuße an Spannungssicherheit klein dimensioniert sein. Außerdem liegt eine sehr gute Halterung des Schneideinsatzes innerhalb der Halterausnehmung auch gegenüber ziehendem Schnitt vor.

Der Schneideinsatz nach der Erfindung besieht 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 Schneidwerkstoffes nach dem endgültigen Verschleiß der Schneiden gewährleistet.

Durch das Kennzeichen des Patentanspruches 2 wird bewirkt, daß durch die Neigung der Mittellängsebene einer Ausnehmung diese nicht zu sehr über den am geringsten beanspruchten Bereich eines Schneideinsatzes sich hinaus erstreckt.

Weitere Erfindungsmerkmale sowie insbesondere die Ausgestaltung des Halters zur Spannung des Schneideinsatzes nach der Erfindung betreffende Merkmale werden anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Schneideinsatzes,

F i g. 2 und 3 Schnitte durch Schneideinsätze im Bereich der Ausnehmungen, aus denen deren Querschnittsform ersichtlich ist,

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Spanablauf-Oberfläche eines Halters gemäß der Erfindung mit einem gespannten Schneideinsatz gemäß F i g. 1,

F i g. 5 die perspektivische Darstellung eines Schnittes durch eine modifizierte Ausführungsform eines Halters analog der Linie V-V in F i g. 4,

F i g. 6 eine Schnittdarstellung durch eine modifizierte Form der Schneideinsatzbefestigung,

F i g. 7 eine perspektivische Draufsicht auf den Spanbrecher gemäß Pfeil VII in F i g. 6.

Der Schneideinsatz weist 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 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 27, 28 zum Angriff von in einem Halter 10 verankerbaren Befestigungsmitteln versehen.

Die Ausnehmungen 27, 28 sind etwa lotrecht zur Oberfläche der weiteren Mantelfläche 7 ausgerichtet. Die Ausnehmungen 27, 28 sind im wesentlichen in Prismenlängsrichtung verlaufende Nuten. Der Nutgrund 11 ist halbzylindrisch ausgebildet, so wie dies

beispielsweise bei Nuten für Scheibenfedern bekannt ist. Die Seitenflächen 12,13 einer jeden Nut können parallel zueinander verlaufen (F i g. 2). In gleicher Weise ist es jedoch möglich, daß die Seitenflächen 14,15 einen sich zum Nutgrund 16 hin schließenden spitzen Winkel 17 miteinander bilden (F i g. 3).

Die den Winkel 23 zwischen Freifläche 2 der Hauptschneide 22 und der Hauptschnittdruck-Abstützfläche 3 halbierende Ebene ist mit 2i bezeichnet. Der Winkel 24 zwischen der Ebene 21 und der Hauptschnittdruck-Abstützfläche 3 beträgt also die Hälfte des Winkels 23.

Bei dem Schneideinsatz verlaufen die Längsachsen 25, 26 der Ausnehmungen 27, 28 windschief zur jeweiligen Prismenlängsachse (nicht gezeigt), die parallel zur jeweiligen Hauptschneide 22 liegt. Dabei ist der Winkel zwischen Nutlängsachse 25 bzw. 26 der Ausnehmungen 27, 28 und der Prismenlängsachse kleiner als 45°. Die Längsachsen 25,26 der Nuten 27,28 stehen in einem stumpfen Winkel 31 zueinander.

Der Winkel 23 zwischen Freifläche der Hauptschneide 2 und Hauptschnittdruck-Abstützfläche 3 ist insbesondere ein rechter Winkel. Beim Schneideinsatz gemäß F i g. 5 kann die Hauptschnittdruck-Abstützfläche 3 lotrecht zur Prismenlängsachse gemessen breiter als die Freifläche 2 der Hauptschneide 22 sein.

Die in die Ausnehmungen 27, 28 eingreifenden Befestigungselemente sind von am Halter 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 (F i g. 5 und 6). Je nach der Lage der jeweiligen Ausnehmungen 8, 9 bzw. 18, 19 am Schneideinsatz verläuft die Längsmittelebene einer Scheibe etwa lotrecht oder geneigt zur jeweiligen Spannbolzenlängsachse 37, 42. Die Vorsprünge 36 ragen mit losem Formschluß in die Ausnehmungen 27, 28 hinein. Die Vorsprünge können auch anstelle der aus F i g. 6 ersichtlichen planparallelen Ausbildung zu ihrem freien Ende hin leicht keilförmig zusammenlaufen, wie dies durch die Nutform gemäß F i g. 3 vorgegeben ist.

Der Spannbolzen 35 ist im Bereich seines Umfanges mit einer bezüglich des Kerbenverlaufes etwa lotrecht zur Spannbolzenlängsachse 37 ausgerichteten Kerbung 38 versehen, während die in Spannrichtung hintere Kerbfläche 39 von einer in den Halter 10 eingeschraubten Spannschraube 40 beaufschlagt ist. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 ist der Spannbolzcn 41 von einem zur Spannbolzenachse 42 etwa koaxial eingeschraubten Schraubbolzen 43 durchsetzt, dessen halterseitiges Ende 44 mit einem Gewinde 45 gegenüber dem Halter 10 befestigt ist. Das Gewinde 45 weist eine gegenüber dem schraubbolzenseitigen Gewinde 46 abweichende Steigung auf. Auf diese Weise hat der Schraubbolzen 43 die Wirkung einer Zugankerschraube oder Differentialschraube.

Bei den Ausführungsformen der Befestigungen gemäß Fig.5 und 6 für die Schneideinsätze sind die Spannbolzen 35, 41 und die Spannschraube 40 bzw. Schraubbolzen 43 in einem am Halter 10 in Zustellrichtung 48 nachstellbar befestigten Spannblock 49 gelagert. Die Auflagefläche 50 des Spannblockes 49 und die ihr gegenüberliegende Auflagefläche 51 des Halters 10 sind

ίο mit einer Riffelung mit etwa lotrecht zur Zustellrichtung 48 verlaufenden Riefen in Sägeverzahnung versehen. Die beiderseitigen Riffelungen von Halter 10 und Spannblock 49 greifen nach Art einer Verzahnung ineinander. Der Spannblock 49 wird durch die von unten

is in den Halter 10 eingeschraubte Schraube 53 (gestrichelt dargestellt) gehalten. Die Schraube durchdringt ein innerhalb des Halters 10 angeordnetes, in Zustellrichtung 48 ausgerichtetes Langloch (nicht gezeigt). Das den Schraubbolzen 43 mit seinem halterseitigen Ende aufnehmende Muttergewinde ist innerhalb einer konischen, in den Spannblock eingesetzten Mutter 54 vorgesehen. Die Mutter 54 ist durch einen in den Spannblock 49 eingesteckten Stift 55 gegen Verdrehung gesichert.

Der Schneideinsatz liegt mit seiner Rückdruck-Abstützfläche 4 am Spannblock 49 an. Mit seiner Hauptschnittdruck-Abstützfläche 3 liegt der Schneideinsatz auf einer am Halter 10 mittels mindestens einer Schraube 57 befestigten Auflageplatte 58 auf. Die Auflageplatte 58 ist etwa halb so hoch wie der Spannblock 49. Zwischen der Auflageplatte 58 und dem Spannblock 49 ist ein Abstand 59 vorhanden.

Fig.5 stellt ein Einstechdrehwerkzeug dar. Der Schneideinsatz liegt mit seiner einen Seitenfläche 60 an einer entsprechenden Anlagefläche des Halters 10 an, so daß er gegenüber sämtlichen drei auf ihn im Betrieb einwirkenden Schnittdruckkomponenten abgestütz ist.

In den Kopf des Spannbolzens 35 ist ein Spanbrecher 63 einsetzbar. Der Kopf des Spannbolzens ist mit einer konischen Bohrung 64 zur Aufnahme eines mit dem Spanbrecher verbundenen konischen Zapfens 65 versehen. Die Achse der konischen Bohrung 64 fällt mit der Längsachse 37 des Spannbolzens 35 zusammen. Der Spanbrecher 63 weist einen pilzartigen Kopf 66 auf. Der Kopf 66 des Spanbrechers ist mit einem bugartigen Grat 67 versehen, dessen Längsrichtung etwa der Spanablaufrichtung 68 entspricht. Der Grat 67 steigt in Spanablaufrichtung 68 nach oben an. Der Spanbrecher bzw. Spanformer ist vorzugsweise aus Hartmetall einer zähen Qualität gefertigt. Um eine Vorstellung über mögliche Größenordnungen zu geben, seien folgende Maße eines praktischen Ausführungsbeispiclcs genannt: Der Querschnitt des Halters beträgt 80 χ 90 mm. Der Schneideinsatz weist eine Länge vor 85 mm und eine Qucrschnittsflächc von etwa 25 χ 35 mm auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Zur Spannung in einer Ausnehmimg eines Halters bestimmter Schneideinsatz in Form etwa eines Prismas, dessen Mantelflächen die Spanfläche, die Freifläche, die Hauptschnittdruck-Abstützfläche und die Rückdruek-Abslützfläche für die in Schneidstellung befindliche Hauptschneide biiden, mit zwei sich etwa in Prismenachsrichtung erstreckenden Ausnehmungen im Bereich zwischen Spanfläche und Rückdruck-Abstützfläche zum Angriff eines die der Hauptschnittdruck-Abstützfläche zugewandten Seitenflächen der Ausnehmungen flächig beaufschlagenden Befestigungselements, wobei die zu beaufschlagenden Seitenflächen der Ausnehmungen nach Art der Flächen eines Satteldaches in einem Winkel zueinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (27, 28) sich über nur einen Teil der Prismenlänge erstreckend und zum Eingriff von fingerartig ausgestalteten Befestigungselementen seitlich jeweils geschlossen und nutartig ausgebildet sind und daß die Mittellängsebenen der Ausnehmungen (27, 28) etwa mittig die den Winkel (23) zwischen Freifläche (2) der Hauptschneide (22) und der Hauptschnittdruck-Abstützfläche (3) halbierende Ebene (21) unter einem spitzen Winkel schneiden und in Richtung auf die Scheitelkante zwischen Freifläche (2) und Hauptschnittdruck-Abstützfläche (3) geneigt sind.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Mittellängsebenen der Ausnehmungen (8,9) und der den Winkel zwischen Freifläche (2) und Hauptschnittdruck-Abstützfläche (3) halbierenden Ebene (21) kleiner ist als45°.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (12, 13) der Ausnehmungen (27, 28) parallel zu deren Mittellängsebene verlaufen.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (14,15) einer Ausnehmung (27, 28) einen sich zum Nutgrund (11) schließenden spitzen Winkel (17) untereinander und zu ihrer Mittellängsebene bilden.

5. Halter zum Spannen eines Schneideinsatzes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in eine Ausnehmung (27, 28) eingreifende fingerartige Befestigungselement in an sich bekannter Weise ein etwa lotrecht zur Spannbolzenlängsachse (37, 42) seitlich von einem am Halter (10) im wesentlichen in seiner Längsrichtung verspannbaren Spannbolzen (35,41) abstehender Vorsprung (36) ist.

6. Halter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (36) durch eine paßfederähnliche Scheibe gebildet ist.

7. Halter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (36) mit losem Formschluß in die Ausnehmungen (27, 28) hineinra gen.

8. Halter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannbolzen (41) von einem etwa koaxial eingeschraubten Schraubbolzen (43) durchsetzt ist, dessen halterseitiges Ende (44) mit einem Gewinde im Halter (10) gelagert ist, welches eine gegenüber dem schraubbolzenseitigen Gewinde abweichende Steigung aufweist.

9. Halter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubbolzen (43) eine Zuganker

schraube ist.

10. Halter nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Spannbolzen (35, 41) und Spannschraube (40) bzw. Schraubbolzen (43) in einem am Halter (10) in Zustellrichtung (48) nachstellbar befestigten Spannblock (49) gelagert sind.

11. Halter nach Anspruch 10.. dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (51) des Spannblokkes (49) und die ihr gegenüberliegende Fläche des Halters (10) mit einer Riffelung mit etwa lotrecht zur Zustellrichtung verlaufenden Riefen in Form einer Sägeverzahnung mit gegen den Schnittdruck gerichteten Vertikalflanken versehen sind.

12. Halter nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schraubbolzen (45) aufnehmende Muttergewinde durch eine konische, in den Spannbolck (49) eingesetzte Mutter (54) gebildet ist.

13. Halter nach Anspruch 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz mit seiner Rückdruck-Abstützfläche (4) am Spannblock (49) anliegt.

14. Halter nach Anspruch 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz mit seiner Hauptschnittdruck-Abstützfläche (3) auf einer am Hnlte: (10) befestigten Auflageplatte (58) aufliegt.

15. Halter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageplatte (58) etwa halb so hoch ist wie der Spannblock (49).

16. Halter nach Anspruch 10 bis 15, gekennzeichnet durch einen Abstand (59) zwischen Spannblock (49) und Auflageplatte (58).

17. Halter nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kopf des Spannbolzens (35) ein Spanbrecher (63) einsetzbar ist.

18. Halter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf des Spannbolzens (35) mit einer konischen Bohrung (64) zur Aufnahme eines mit dem Spanbrecher (63) verbundenen konischen Zapfens (65) versehen ist.

19. Halter nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanbrecher (63) einen pilzartigen Kopf (66) aufweist.

20. Halter nach Anspruch Ί bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (66) des Spanbrechers (63) mit einem bugartigen Grat (67) versehen ist, dessen Längsrichtung etwa der Spanablaufrichtung (68) entspricht.

21. Halter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat (67) in Spanablaufrichtung (68) ansteigt.