DE2326220C3 - Schneidwerkzeug für die spanabhebende Bearbeitung - Google Patents

Description

Bauarten ist aber unter anderem keine Unabhängigkeit in der Anordnung des Betätigungsgliedes gegeben. Gerade diese Unabhängigkeit, die in der erfindungsgemäß ausgebildeten Wirkverbindung zwischen Betätigungsglied und Spannbolzenschaft begründet ist, ergibt aber den wichtigen Vorteil, daß je nach Bedarf die Achse des Betätigungsgliedes z.B. in einer zur Oberseite des Schneideinsatzes winkelrechten Ebene oder z. B. in einer zu dieser Oberseite parallelen Ebene gelegen sein kann. to

In einer besonderen Ausbildung des Spannmechanismus, in welcher der Verzahnungseingriff zwischen Betätigungsglied und Spannbolzenschaft einen ähnlichen Selbsthemmungseffekt wie bei einem Schneckengetriebe herbeiführt, ist ein anderer wichtiger Vorteil begründet Ein weiterer Vorteil dieses Verzahnungseingriffs liegt darin, daß der Spannbolzen nicht nur zum Festspannen, sondern auch zum Ablösen des Schneideinsatzes vom Halter gebraucht werden kann.

Vorteilhafte Weiterausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis 6 definiert

Die Erfindung wird nachfolgend anhand d^r Zeichnungen beispielsweise erläutert Es zeigt

-F i g. 1 eine Draufsicht einer ersten AusführuRgsform, nämlich eines Drehwerkzeugs mit rhombischem Schneideinsatz in der Festspannlage,

Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie H-II der

Fig.3 einen Längsschnitt nach der Linie IH-III der F i g. 1 in größerem Maßstab,

F i g.4 und 5 zwei der Fi g. 3 ähnliche Längsschnitte des gleichen Drehwerkzeugs, wobei andere Relativlagen der in Bezug aufeinander beweglichen Teile veranschaulicht sind,

F i g. 6 einen der F i g. 3 entsprechenden Längsschnitt einer Ausführungsvariante der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5,

F i g. 7 einen Längsschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 8,

Fig. 8 eine Draufsicht zu F ig. 7 und

F i g. 9 eine schematisierte Darstellung einer bekannten fächerartigen Anordnung einer Mehrzahl von Drehwerkzeugen an einem Drehautomaten, wofür sich das in den Fi g. 7 und 8 veranschaulichte Drehwerkzeug besonders gut eignet «

Das in F i g. 1 bis 4 dargestellte Drehwerkzeug setzt sich nur aus folgenden Teilen zusammen:

einem Halter 1,

einem Schneideinsatz 2,

einem Spannbolzen 3 und so

einem Betätigungsglied 4.

Der Halter 1 hat an seinem vorderen Ende oben eine Aussparung, in welcher der Schneideinsatz 2 Platz findet, der mit zwei seiner vier Schmalseiten an entsprechenden Wandungen 6 und mit einer seiner Flachseiten auf einer Auflagefläche 5 des Halters 1 aufliegt Der Schneideinsatz 2 ist mit einer zylindrischen mittigen Ausnehmung 7 versehen.

Im Halter f ist ausgehend von der Auflagefläche 5 eine zylindrische Bohrung 8 vorgesehen, deren Achse zu dieser Fliehe unter einem Winkel a von z. B, 30° geneigt ist. In dieser Bohrung 8 ist ein zylindrischer Schaft 3a des Spannbolzens 3 praktisch spielfrei, aber doch leicht verschiebbar geführt; am Spannbolzen 3 ist zudem durch Drehen und ausgehend von zylindrischem " Stangenmaterial, dersen Durchmesser im wesentlichen demjenigen des Schaftes 3a entspricht, ein tonnenförmiger Spannbolzenkopt 'Jb herausgearbeitet, dessen Achse zu derjenigen des Schaftes 3a unter einem Winkel b = 90" — a geneigt ist Infolge des Herausarbeiten aus dem StangenmateriaJ liegt der Spannbolzenkopf 3b innerhalb einer zylindrischen Hüllfläche — angedeutet durch die strichpunktierte Linie c — welche die Fortsetzung der Mantelfläche des Schaftes 3a bildet

Der Schaft 3a weist eine aus einer Zahnleiste 9 bestehende Verzahnung auf, die parallel zu einer Tangentialebene eingefräst ist über einen Teil der Schaftlänge, wobei die geradlinigen Zahnnuten mit der zur eben genannten Tangentialebene im rechten Winkel stehenden Durchmesserebene einen einheitlichen Winkel (/einschließen, der gleich groß ist wie der Winkel a.

Im Halter 1 ist eine zur Auflagefläche 5 winkelrecht stehende, die Bohrung 8 anschneidende Bohrung 10 angeordnet, die oberhalb der Ebene der Auflagefläche 5 als Gewindebohrung 10a und darunter als glattwandiger Bohrungsabschnitt 1Od ausgebildet ist

Das Betütigungsglied 4 weist einen oberen Gewindeabschnitt 4a auf, der in der Gcvmdebohrung 10a verschraubbar ist, eine lediglich aus He.-stellungsgründen vorgesehene Ringnut 46, ferner einen Abschnitt mit einer Folge von Ringnuten Ac und von Ringrippen Ad, und einen Endabschnitt 4e, dessen Außendurchmesser m* dem des Gewindeabschnittes 4a und der Ringrippen Ad und, wenn vom sehr geringen Spiel abgesehen wird, auch mit dem Durchmesser des glattwandigen Bohrungsabschnittes 106 übereinstimmt Die Ringnuten Ac können mit dem gleichen Werkzeug geschnitten werden wie der Gewindeabschnitt 4a Am Übergang von der Gewindebohrung zum Bohrungsabschnitt 10/> ist eine kegelige Ringschulter 10c vorgesehen, weiche die gleiche Konizität wie die Flanken der Ringrippen Ad und der Rippen im Gewindeabschnitt 4a aufweist Zudem ist in einer die Achse des Betätigungsgliedes 4 und der Bohrung 10 enthaltenden und zur vorgenannten Tangentialebene der Zahnleiste 9 im rechten Winkel stehenden Ebene, also in der Zeichnungsebene von F i g. 2, das Längsprofil dieser Verzahnung das gleiche wie dasjenige der Folge von Riiigrippen Ad und Ringnuten 4c

Die Wirkungsweise ist aus den F i g. 3,4 und 5 leicht ersichtlich.

Die Ringschulter 10c ist so placiert, daß sie, wie in F i g. 4 gezeigt, als Anschlag für die obere Flanke der obersten Ringrippe Ad dient zur Bestimmung einer oberen Endlage des Betätigungsgliedes 4, in welcher der Verzahnungseingriff zwischen dem Spannbolzen 3 und dem Betätigungsglied 4 eben aufgehoben ist In dieser Lage kann der Spannbolzen 3 frei aus der Bohrung 8 herausgeschoben werden, etwa zwecks Auswechselns des Spannbolzens 3.

Wem) nun das Betätigungsglied 4 um einen Gewindegang zurückgeschraubt wird bis in die Lage nach F i g. 5 und dann um einen weiteren Gewindegang bis in die Lage nach F i g. 3, so wirken die Ringrippen Ad wie eine zylindrische Zahnstange an der Zahnleiste 9 des Spannbolzens 3. Die so durch das Betätigungsglied 4 auf den Spannbolzen 3 ausgeübte, parallel zur Achse des Betätigungsgliedes 4 nach unten gerichtete Kraft K bewirkt eine Verschiebung des Spannbolzens 3 in der Bohrung 8; die Verschiebekraft ist K₁ dit Auflagekraft N, weshalb der Winkel a so groß zu wählen ist, daß tg a erheblich größer ist als der Reibungskoeffizient in der Gleitauflage des Spannbolzens 3 am Halter 1. An der Auflagestelle des Spannbolzenkopfes 3b an der Wandung der zylindrischen Ausnehmung 7 des Schneid-

einsatzes 2 wirkt wieder die Kraft V, die sich in die Spannkraft A und die Auflagekraft M zerlegt. Das Betätigungsglied 4 hat ( in seinen Endteilen oder durchgehend) das nur in F i g. I angedeutete Sechskantloch für das Ansetzen eines Steckschlüssels. Es hat sich erwiesen, daß schon bei mäßigem Anziehen des Betätigungsgliedes 4 ein ausgezeichnetes Festspannen des Schneideinsatzes 2 an den Flächen 5,6 des Halters 1 erreicht wird, wobei ein ungewolltes Lösen der Festspanrrung auch bei Auftreten von Vibrationen im Werkzeug sicher vermieden ist, weil die Schraubverbindung des Gewindeabschnitts Aa in der Gewindebohrung 10a selbsthemmend ist und auch noch die auf die Kräfte A und Nzurückzuführenden Reibkräfte wirksam sind.
Es ist auch darauf hinzuweisen, daß der Spannbolzen

3 und das Betätigungsglied 4 auf kleinstem Raum Platz finden und keine Vorsprünge vorhanden sind, also ein unbehinderter Abfluß der Späne gewährleistet ist. Diesbezüglich ist z. B. zu beachten, daß in der Spannlage (Fig. 3) die beiden Stirnflächen des Betätigungsgiiedes

4 mit den benachbarten Außenflächen des Halters 1 bündig sind.

Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der eben beschriebenen Ausführungsform nur dadurch, daß die Ebene der Auflagefläche 5 für den Schneideinsatz 2 zur Achse des Betätigungsgliedes 4 nicht im rechten Winkel steht, sondern mit ihr einen Winkel einschließt, der etwa 82° - 86°, vorzugsweise 8-Γ, beträgt, damit sich ein negativer Spanwinkel ergibt, oder 93° bis 97°. vorzugsweise 95°, beträgt, damit sich ein positiver Spanwinkel ergibt. Die in Fig. 7 und 8 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von jener nach F i g. 1 bis 5 nur dadurch, daß das Betätigungsglied 4 und somit auch die es aufnehmende Bohrung 10 im f (alter 12, anstatt mit seiner bzw. ihrer Achse im rechten Winkel zur Ebene der Auflagefläche 5 angeordnet zu sein, in einer zu dieser Ebene parallelen Ebene E angeordnet sind und dementsprechend die Zahnleiste 9 an der dieser Ebene Ezugewendeten Seite des Schaftes 13,? des Spannbolzens 13 angeordnet ist. Die ganze Anordnung ist also gegenüber jener nach den F i g. 1 bis 5 um 90" um die Längsachse des Spannbolzenschaftes 13a gekippt; man findet wieder den Winkel d der Neigung der Zahnleiste 9 am Schaft 13a und die Wirkungsweise ist genau die gleiche wie jene der ersten Ausführungsform. Diese abgewandelte Ausführungsform eignet sich z. B. für Drehwerkzeuge, die in der bekannten, in Fig.9 gezeigten, fächerartigen Anordnung an gewissen Drehautomaten eingesetzt werden. In

ίο den so angeordneten Drehwerkzeugen, die in F i g. 9 mit 14 bezeichnet sind, ist dann eine gute Zugänglichkeit zu den Betätigungsgliedern 4 gewährleistet. Ähnlich verhält es sich, wenn das Werkzeug ein walzenartiges Fräswerkzeug ist. auf dessen einzelnen Zähnen je ein Schneideinsatz mit Hilfe der beschriebenen Spannvorrichtung auswechselbar festgespannt ist.

Es versteht sich, daß in allen Ausführungsformen der Schneideinsatz 2 und die zugehörige Aussparung im Halter irgendeine andere der üblichen Formen — z. B.

Dreieckform, Quadratform, Kreisform - anstatt der gezeigten rhombischen Form haben könnte.

Außerdem könnten auch andere Ausbildungen des Verzahnungseingriffes zwischen dem Betätigungsglied und dem Spannbolzenschaft in Frage kommen. Am Betätigungsglied könnte z. B. anstelle der Folge von Ringrippen - die einem Gewinde mit Steigung gleich Null gleichzusetzen ist — ein Gewinde vorgesehen sein, dessep Steigung aber von jener der Schraubverbindung 4a, 10a verschieden zu sein hätte, weil ja sonst das

jo Betätigungsglied bei seiner Drehung keine Verschiebebzw. Spannwirkung auf den Spannbolzcn ausüben würde.

Der Kopf des Spannbolzens muß nicht die in den Fig. 3 bis 5 gezeigte Tonnenform haben, welche die

Verwendung des gleichen Spannbolzens für verschiedene Neigungslagen des Schneideinsatzes ermöglicht (vergleiche F i g. 3 mit F i g. 6):er kann statt dessen z. B. die in F i g. 7 gezeigte Form oder einfach Zylinderkern haben.

Hierzu 6 Blatt Zeichnuneen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Schneidwerkzeug für die spanabhebende Bearbeitung mit einem in einer Aussparung des Halters auswechselbar befestigten, mittig gelochten Schneideinsatz, der an die Wandungen der Aussparung über einen von der Auflageseite her in den Schneideinsatz eingreifenden und in spitzem Winkel zur Auflageseite im Halter geführten, aus Spannbolzenkopf und -schaft bestehenden Spannbolzen ι ο mittels eines am Spannbolzenschaft angreifenden, im Halter verschraubbaren Betätigungsgliedes andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (4) in einer zu einer Tangentialebene des Spannbolzenschaftes (3aj parailelen Ebene angeordnet ist und den Halter (1) durchsetzt, und daß der Spannbolzenschaft mit einer Verzahnung (9) versehen ist, die mit einer Verzahnung (4c; Ad) des Betätigungsgliedes in Wirkverbindung steht.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (4) mit zwei Gewindeabschnitten unterschiedlicher Steigung versehen ist

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Spannbolzen (3) zusammenwirkende Gewindeabschnitt des Betätigungsgliedes (4) aus Ringrippen {Ad) und Ringnuten {Ac) und die am Spannbolzen (3) angeordnete Verzahnung aus in einer Tangentialebene am Endteil des Spannbolzenschaftes {3a) eingeschnittenen Zahnleiste (S^ besteh L

4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dte am Betätigungsglied (4) angeordneten Ringrippen {Ad) -ad -nuten {Ac) das gleiche Längsprofil und den gleichen Durchmesser wie das mit dem Halter verschraubbare Gewinde haben und unmittelbar an dieses Gewinde anschließen.

5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringrippen {Ad) in einem an die Gewindebohrung (10a,) anschließenden glattwandigen Bohrungsabschnitt {iOb) im Halter (1> geführt sind, wobei der Obergang durch eine kegelige Ringschulter {Wc) gebildet ist, deren Konizität derjenigen der Ringrippenflanken entspricht und im Halter so angeordnet ist, daß sie als Anschlag für das Einschrauben des Betätigungsgliedes (4) bis zur Aufhebung des Verzahnungseingriffes dient, wogegen nach Zurückschrauben um eine so ganze Anzahl von Umdrehungen, vorzugsweise um zwei Umdrehungen, der Schneideinsatz gespannt ist und vorzugsweise auch die beiden Stirnflächen des Betätigungsgliedes mit den entsprechenden Außenflächen des Halters bündig sind.

6. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Betätigungsgliedes (4) in einer Ebene gelegen ist, die zu der Auflägeseife (5) parallel ist oder mit ihr einen Winke! von 4° bis 8° einschließt, und mit einer die Achse des zylindrischen Spannbolzenschaftes {3a) enthaltenden Ebene (VII-VII), die zu den beiden vorgenannten Ebenen im rechten Winkel steht, einen Winkel ('ejeinschließt, der das Komplement zu dem Winkel (d) ist, den die Achse des Spannbolzenschaftes mit der die Achse des Betätigungsgliedes enthaltenden Ebene ^einschließt.

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug für die spanabhebende Bearbeitung mit einem in einer Aussparung des Halters auswechselbar befestigten, mittig gelochten Schneideinsatz, der an die Wandungen der Aussparung über einen von der Auflageseite her in den Schneideinsatz eingreifenden und in spitzem Winkel zur Auflageseite im Halter geführten, aus Spannbolzenkopf und -schaft bestehenden Spannbolzen mittels eines am Spannbolzenschaft angreifenden, im Halter verschraubbaren BetätigungsgHedes andrückbar ist

Ein Schneidwerkzeug dieser Gattung ist namentlich aus der US-PS 32 89 272 bekannt Bei ihm besteht das Betätigungsglied aus einer Druckschraube, die in einer Ausführungsart mit einer ebenen Stirnfläche, in einer anderen Ausführungsart mit einer kegeligen Endfläche auf eine flache Wandung des Spannbolzenschaftes einwirkt Die Druckstelle liegt dabei in der die Achsen des Spannbolzens und des Betätigungsgliedes enthaltenden Ebene. Damit sind verschiedene Nachteile verbunden. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß das Betätigungsglied nur an einem seiner Enden zugänglich ist In Anbetracht dessen, daß von den Schneideinsätzen enorme Zerspanungsleistungen verlangt werden, und die Schneideinsätze deshalb oft schon nach z. B. zehn Minuten gewendet bzw. gegen einen neuen ausgetauscht werden müssen, kann es dann ein großer Zeitgewinn sein, wenn der Schlüssel nicht an einem schlecht zugänglichen Ende, sondern an einem besser zugänglichen anderen Ende angesetzt werden kann. Ein anderer gewichtiger Nachteil besteht darin, daß der Spannmechanismus, zu dem der Spannbolzen und das Betätigungsglied gehören, nur eine geringe Selbsthemmung hat, so daß er sich unter dem Einfluß der im Gebrauch auftretenden Vibrationen ungewollt lösen kann. Außerdem ist eine gedrungene Bauweise, die zur Ermöglichung eines kleinen Abstandes zwischen Schneidstelle und benachbartem Ende der Einspannung des Halters erwünscht ist, dadurch erschwert daß ein genügend langer Schraubeingriff zwischen Betätigungsglied und Halter einseitig zum Spannbolzenschaft gelegen sein muß.

Ähnliche Nachteile haften auch anderen Schneidwerkzeugen an, die wenigstens angenähert zur gleichen Gattung gehören wie der Erfindungsgegenstand, z. B. jenen die in der GB-PS 1017 309 und der US-PS 32 80 450 offenbart sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug der eingangs erwähnten Gattung so auszubilden, daß die vorstehend aufgezeigten Nachteile der zu ihr gehörenden bekannten Ausführungen wegfallen, und zwar ohne daß ein gewichtiger Nachteil, wie z. B. erhöhter Gestehungspreis, in Kauf genommen werden müßte.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß das Betätigungsglied in einer zu einer Tangentialebene des Spannbotzenschaftes parallelen Ebene angeordnet ist und den Halter durchsetzt und daß der Spannbolzenschaft mit einer Verzahnung versehen ist, die mit einer Verzahnung des Betätigungsgliedes in Wirkverbindung steht.

Die zweiseitige Zugänglichkeit des Betätigungsgliedes ist zwar auch bei Ausführungen vorhanden, die nicht zur gleichen Gattung gehören, wie der Anmeldungsgegenstand, nämlich bei der in der US-PS 36 54 682 gezeigten Bauart und bei derjenigen der in der US-PS 34 91 421 gezeigten Bauarten, bei der als Betätigungsglied ein Exzenter Verwendung findet. Bei all diesen