DE2646528C3

DE2646528C3 - Spritzbohrwerkzeug

Info

Publication number: DE2646528C3
Application number: DE19762646528
Authority: DE
Inventors: Guenther 8500 Nuernberg Hertel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1979-04-26
Also published as: DE2646528B2; DE2646528A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Spitzbohrwerkzeuf? nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Spitzbohrwerkzeugen bildet die radiale Zurücksetzung der Spannbackenoberflächen gegenüber der Teilfuge zwischen den Backenschenkeln einen treppenartigen Absatz als in Axialrichtung wirksamen Anschlag für das zwischen die Backenschen-I öl eingeschobene, plattenförmige Schneideinsatzende. Die Drehmomentübertragung von dem Werkzeughalter auf den Schneideinsatz erfolgt durch die Spannbakken selbst, die zu diesem Zweck möglichst mn den in Radialrichtung äußeren Teilen ihrer Oberflächen auf den Deckflächen des Schneideinsatzendes aufliegen.

Bei derartigen Spitzbohrwerkzeugen mit auswechselbar befestigtem Schneideinsatz bildet die sichere Befestigung des Schneideinsatzes an dem Werkzeughalter ein besonderes Problem. Dieses Problem tritt im wesentlichen erst beim Herausziehen des Werkzeugs aus einem gebohrten Loch auf, weil der Schneideinsatz radial über den Umlang des Werkzeughalters hinaus steht und leicht innerhalb der Bohrung verklemmt mit der Folge, daß der Schneideinsatz bei nicht sicherer Fixierung an dem Werkzeughalter aus seiner Halterung zwischen den Spannbacken in Axiairichtung herausgezogen wird.

Um ein solches Herausziehen zu vermeiden, ist es bekannt, den Schneideinsatz mit einer etwa lotrecht zu seinen Deckflächen verlaufenden Durchgangsbohrung zu versehen, die von der die beiden Spannbacken miteinander verspannenden Spannschraube durchsetzt wird. Die Spannschraube sorgt dabei für eine formschlüssige Festlegung des Schneiden, satzes am Werkzeughalter (Prospekt »MICROBORE-Flachbohrer«: Information Nr. 8 »Madison«). Die Einbringung eines derartigen Durchgangsloches in die Schneideinsätze bedeutet eine Querschnittsschwächung und beeinträchtigt somit die Eigenfestigkeit des Schneideinsatzes. Darüber hinaus sind derartige Schneideinsätze in der Regel einstückig aus Hartmetall, einem verhältnismäßig teueren Werkstoff hergestellt. Die Anordnung des Durchgangsloches mit für die Festigkeit notwendigerweise hinreichendem Abstand vom rückseitigen Ende des Schneideinsatzes erfordert eine verhältnismäßig große Baulänge des Schneideinsatzes in Achsrichtung und dementsprechend einen erhöhten Werkstoffaufwand. Hierbei ist davon auszugehen, daß die Befestigungsbohrung von dem den Schneideinsatzschneiden zugewandten Ende der Spannbacken der Werkzeughalter ebenfalls einen hinreichenden Axialabstand aufweisen muß. weil in diesem Bereich die Drehmomentübertragung von den Spannbacken auf den Schneideinsatz erfolgt, also gerade in diesem Bereich der Querschnitt des Schneideinsatzes und der Spannbacken nicht durch eine Durchgangsbohrung beeinträchtigt sein sollte.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Bohrstange der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der Schneideinsatz allein durch Klemmung ohne Formschlußeingriff seitens der Spannschraube oder eines entsprechenden zusätzlichen Befestigungsmittels sicher spannbar ist. Diese Aufgabe

wird durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.

An die Stelle der Durchgangsbohrung bei den bekannten Schneideinsätzen tritt zunächst gemäß dem ersten Kennzeichnungsinerkmal des Patentansprucn es 1 beim Erfindungsgegenstand lediglich ein zapfenartiger Vorsprung. Dies bedeutet bereits eine Werkstoffersparnis gegenüber dtn herkömmlichen Schneideiiisätzen weil die Baulänge des eigentlichen Schneideinsatzes nur icurz zu sein braucht. Die weiteren Kennzeichnungsmerkmale bewirken, daß durch ein Anziehen der .Spannschraube die beiden Backenschenkcl mit ihren Spannbacken nicht nur lotrecht in Richtung aufeinander, d. h. lotrecht zu den Deckflächen des Schneideinsatzendes, sondern zusätzlich in zu den Deckflächen des Schneidpinsatzendes tangentialer Richtung zusammengezogen werden. Es erfolgt daher eine kraftschltissige Festlegung des Schneideinsatzes zwischen den beiden Spannbacken nicht nur durch Klemmung der beiden Deckflächen des Schneideinsatzendes sondern .luch rechtwinklig dazu durch zusätzliche, auf die zwischen den Ebenen der Deckflächen des Schneideinsatzendes befindlichen seitlichen Anlageseiten des Vorsprunges einwirkende Spanndruckkomponenten.

Durch das Kennzeichen des Patentanspruches 2 wird gewährleistet, daß die seitlichen Anlageseiten des Vorsprunges etwa über ihre gesamte Breite, d. h. vollständig mi: dem zusätzlichen Spanndruck beaufschlagt werden können. ju

Das Kennzeichen des Patentanspruches 3 bewirkt, daß die auf die Deckflächen des Schneideinsatzendes und die rechtwinklig dazu auf den Vorsprung einwirkenden Spanndruckkomponenten etwa gleich groß sind. Diese Winkelstellung ist allerdings nicht bindend, ii sondern kann den jeweiligen Erfordernissen entsprechend gewählt werden. Die Merkmale des Patentanspruchs 4 sorgen für eine möglichst geringe Beeinträchtigung des Querschnittes der Backenschenkel durc'.i die Teilfuge und für eine fertigungstechnische Vereinfa- <to chung.

Das Kennzeichen des Patentanspruches 5 bedeutet eine wesentliche Verbesserung der Spannung des Schneideinsatz /orsprunges. indem die Anlageseiten des Vorsprunges jnd entsprechend die zugeordneten -r> Seitenwandungen der Backenscherkel schwalbenschwanzförmig ausgestaltet sind und somit eine zusätzliche Formschlußverbindung gewährleistet ist, die insbesondere beim Herausziehen der Bohrstange aus der Bohrung in Sinne e«ner sicheren Halterung des > <> Schneideinsatzes wirksam wird. Das Merkmal des Anspruches 6 bedeutet eine fertigungstechnische Vereinfachung zur Herstellung der Ausnehmung für den Schneideinsatz"orsprung.

Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand eines in ν-, den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Eszeizt

F1 g. 1 eine Seitenansicht des Spitzbohrwerkzeugs gemäß der Erfindung mit gespanntem Schneideinsatz.

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie H-Il ho durch das Spitzhohrwerkzeug gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine schematische Erläuterung der Spannungswirkung analog der Darstellung in F i g. 2,

Fig.4 eine Draufsicht auf das Schneidende gemäß Pfeil IVin Fig. I, h>

Fig.5 einen Schnitt entsprechend der Linie V-V in F i g. 2 durch das Spitzbohrwerkzeug mit eingelegtem Schneideinsatz,

F i g. 6 eine Seitenansicht des Schneideinsatzes,

Fi g. 7 eine Draufsicht auf das rückwärtige Ende des Schneidein^atZes entsprechend Pfeil VII in F i g, 6,

F i g. 8 eine perspektivische Vorderansicht des Spitzbohrwerkzeugs mit eingesetztem Schraubschlüssel, jedoch ohne Schneideinsatz,

F i g. 9 eine perspektivische Ansicht der Spannseite des Schneideinsatzes.

Der Werkzeughalter 1 ist an seinem den Schneideinsatz 2 aufnehmenden Ende mit den beiden Backenschenkeln 3, 4 versehen. Die Backenschenkel 3, 4 sind durch in Richtung der Längsachse 5 von dem vorderen Stirnende 6 her erfolgte Teilung des Werkzeughalters hergestellt Im Bereich der Stirnenden 6 der Backenschenkel 3, 4 sind die Spannbacken 7, angeformt, die exzentrisch zur Längsachse 5 liegen und mit ihren ebenen Oberflächen beidseitig parallel zur die Längsachse 5 enthaltenden Mittellängsebene des Werkzeughalters 1 verlaufen. Der Abstand 9 zwischen den Spannbacken 7,8 ist um ein Mehrfaches größer als die Stärke 10 des Querschnittes der i eilfuge 11. Die Teilfuge Il erstreckt sich — ausgehend von der sich an die Stirnenden 6 anschließenden, zwischen den Spannbacken 7,8 liegenden Aufnahme für den Schneideiisatz 2 — weit nach hinten in Richtung auf das Einspannende

12 des V. orkzeughalters 1 an einer Werkzeugmaschine, um beim Spannen ein Zusammenfedern der Backenschenkel 3, 4 zu ermöglichen. Das Einspannende 12 kann beispielsweise ein Morsekegel sein.

Der Schneideinsatz 2 ist in Form einer Platte mit zueinander parallelen Deckflächen 13, 14 ausgebildet, die im Bereich des rückseitigen Schneideinsatzendes 15 von den Spannbacken 7, 8 des Werkzeughalters 1 beaufschlagt werden, wobei die Oberflächen der Spannbacken 7,8 eben und parallel zu den Deckflächen

13 14 ausgerichtet sind. Das Schneideinsatzende 15 ist mittig mit einem in Axialrichtung (Längsachse S) vorstehenden, zapfenartigen Vorsprung {6 versehen. In eingespannter Stellung ragt der Vorsprung 16 in eine zentrale Ausnehmung 17 zwischen den Backenschenkeln 3, 4 hinein. Die Seitenwandungen 18, 19 der Backenschenkel 3, 4 liegen in gespanntem Zustand der Backenschenkel 3, 4 an den zwischen den Ebenen der Deckflächen 13, 14 des Schneideinsatzes 2 befindlichen seitlichen Anlageseiten 20,21 des Vorsprunges 16 ?n.

Die seitlichen Anlageseiten 20,21 des Vorsprunges 16 bilden die Schenkel eines sich in Richtung der Längsachse 5 zur Schneidspitze 22 des Schneideinsatzes 2 hin schließenden spitzen Winkels 23. Dieser spitze Winkel kann z. B. 4° betragen, so daß einerseits ein Einschieben des Vorsprunges 16 in die Ausnehmung 17 zwischen den Seitenwandungen 18,19 in ungespanntem Zustand der Spannbacken 3,4 jedoch ein formschlüssiger H .It gegeben ist. Ein dem spitzen Winkel 23 zwischen den Anlageseiten 20, 21 des Vorsprunges 16 entsprechender spitzer Winkel 24 wird durch die die seitlichen Anlageseiten 20, 21 beufschlagenden Anlagebereiche der Seitenwandungen 18, 19 der Ausnehmung 17 des Werkzeughalters 1 gebildet.

Die zentrale Ausnehmung 17 ist im wesentlichen als Teil einer vom Stirnende 6 des Werkzeughalters 1 in Axialrichtung eingebrachten Bohrung 25 ausgebildet, wobei die Ausnehmung 17 die Umrißform eines Kegelmantels mit der Schneidspitze 22 des Schneideinsatzes 1 zugewandter Kegelspitze hat. Die seitlichen Anlageseiten 20,21 des Vorsprunges 16 des Schneideinsatzes 2 weisen dementsprechend eine Konvexkrümmung (Fig. 7) auf und bilden ebenfalls den Teil eines

Kegelmantels, wodurch eine satte Anlage zwischen den Anlageseiten 20,21 des Vorsprunges 16 des Schneideinsatzes 2 an den Seitenwandungen 18, 19 der Backenschenkel 3, 4 gewährleistet ist, wenn die Backenschenkel 3,4 miteinander verspannt sind.

Vorstehend wurde von einer Teilfuge 11 gesprochen, die die beiden Backenschenkel 3, 4 voneinander trennt. Die Bohrung 25, die sich zu diesem Zwecke in Richtung der Längsachse 5 über die gesamte Länge der Backenschenkel 3,4 erstreckt, bildet technisch-funktionell den zentralen Teil der Teilfuge 11, wenn auch dieser Bereich wegen des vergleichsweise großen Durchmessers der Bohrung 25 schlecht als »Fuge« bezeichnet werden kann. Die eigentliche Teilfuge 11 ist durch die beiden radialen Teilfugenteile 26,27 gebildet, die jeweils die Verbindung zwischen der Bohrung 25 und dem Außenumfang des Werkzeughalters 1 herstellen und deren Stärke 10 kleiner ist als der Spannbackenabstand 9.

Die wiiUeiebenert der radialen Teiifugenteiie 26, 27 verlaufen zueinander parallel und stehen auf beiden Seiten in radialer Richtung neben der Längsachse 5. Sie sind gegenüber der zu ihnen parallellaufenden Mittellängsebene 28 des Werkzeughalters 1 in jeweils entgegengesetzter Richtung verschoben. Hierdurch weist die Teilfuge 11 mit ihren Teilfugenteilen 26, 27 und der Bohrung 25 einen zur Läng ,achse 5 symmetrischen S-förmigen Querschnitt auf, wobei die durch die radialen Teilfugenteile 26,27 gebildeten S-Fndschenkel in Radialrichtung gegenüber der Mittellängsebene 28 voneinander weg versetzt sind.

Diese in Fig.3 schematisch dargestellte Querschnittsform der gesamten Teilfuge 11 hat die abstrakte Wirkung, daß die Teilfuge 11 im wesentlichen in einem spitzen Winkel 29 zur Mittellängsebene 28 und damit zu den zur Mittellängsebene 28 parallelen Deckflächen 13, 14 des Schneideinsatzes 2 steht.

Die beiden Backenschenkel 3, 4 werden durch die Spannschraube 30 miteinander verspannt. Die Spannschraube 30 ist in Achsrichtung neben dem Schneideinsatz 2 vor dem stirnseitigen Ende des Vorsprunges 16 angeordnet. Sie durchsetzt die Backenschenkel 3, 4 in zur Längsachse 5 diametraler Richtung. Mit ihrer Längsachse 31 steht sie in ebenfalls einem spitzen Winkel 32 von vorzugsweise etwa 45° zu der zu den Deckflächen 13, 14 parallelen Mittellängsebene 28 de< Werkzeughalters 1, jedoch jeweils auf der der Teilfugenteilen 26,27 gegenüberliegenden Seite (f i g. ■ und 4).

Zum hinsetzen und Spannen des Schneideinsatzes 2 braucht die Spannschraube 30 nur leicht gelöst η werden derart, daß die beiden Backenschenkel 3, 4 ir ihre Ruhelage auseinanderfedern und der Schneidein satz 2 in die Ausnehmung zwischen den Spannbacken 7 8 eingeschoben werden kann. Dabei dringt sein Vorsprung 16 in die Ausnehmung 17 zwischen den beiden Backenschenkeln 3, 4 ein. Der Schneideinsatz 2 legt sich mit seinen in Radialrichtung außenliegenderi Rückenflächen 33, 34 an die jeweiligen, axialen stufenartigen Absätze 35,36 der BackenscrtCi.t-t! 4, 3;m die zwischen den Spannbacken 7, 8 die stirnseitige Begrenzung der Backenschenkel 3,4 bilden.

Durch ein Anziehen der Spannschraube 30 werden die Backenschenkel 3, 4 in Rich'i'rtp der Längsachse Jl

Λ der Spannschraube 30 aufeinander zu gezogen (Spannrichtung = Pfeil 37 in F i g. 3). Durch die gegenüber der Mittellänpsebene 28 spitzwinklige (Winkel 32) Anordnung der Längsachse 31 der Spannschraube 30 übt dieser Spanndruck einen gegenüber der Mittellängsebe·

2^r> nc 28 lotrechten Druck (Üruckkomponente 38 aus. der über die Spannbacken 7, 8 auf die Deckflächen 13, 14 des Schneideinsatzes 2 wirksam ist. Der Spanndruck seitens der Spannschraube 30 übt eine «veiterc L)ruckk;.;nponente 39 in Richtung der Milteliängsebene

W 28 aus. durch welchen die beiden Spannbacken etwa nach Art der Schließbewegung einer Schere zusätzlich in Richtung parallel zur Mittellärigsrbcnc 28 aufeinander zu bewegt werden. Diese Schließbewegung der Backenschenkel 3,4 wird als Spannbewegung zwischen

J5 den Seitenwandungen 18, 19 der Backenschenkel 3, 4 und den Anlageseiten 20, 21 des Vorsprunges 16 wirksam. Diese Spannung aufgrund der Druckkomponenten 39 wird durch die schwalbenschwanzförmige Ausbildung der Seitenwandungen 18, 19 und der entsprechenden Anlageseiten 20, 21 des Schneideinsatzes 2 formschlüssig gestaltet. Die Relativbewegung zwischen den beiden Backenschenkeln 3, 4 bei der Spannung des Schneideinsatzes wird durch Eigenelastizität aufgrund der lichten Weite (Stärke 10) und der

Axiallänge der Teilfuge 11 ermöglicht. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spitzbohrwerkzeug mit zwei im wesentlichen durch eine in Halterlängsrichtung verlaufende Teilfuge voneinander getrennten, durch eine diametral wirksame Spannschraube miteinander verspannbaren Backenschenkeln, zwischen deren stirnseitig angeordneten Spannbacken das rückseitige, etwa plattenförmige Ende eines Schneideinsatzes gespannt ist, wobei der Backenabstand größer ist als die Teilfugenstärke, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Ende (15) des Schneideinsatzes mittig mit einem in Axialrichtung vorstehenden, zapfenartigen Vorsprung (16) versehen ist, daß der Vorsprung (16) in eine zentrale Ausnehmung(17) is zwischen den Backenschenkeln (3,4) hineinragt, daß die Backenschenkel (3,4) mit Seitenwandungen (18, 19) an den zwischen den Ebenen der Deckflächen (13, 14) des Schneideinsatzendes befindlichen, seitlichen Anlageseiten (20,21) des Vorsprunges (16) anliegen, daü die Spannschraube (30) in Richtung der Halterachse und axial versetzt zum Schneideinsatz (2) mit ihrer Längsachse (31) in einem spitzen Winkel (32) zur zu den Deckflächen (13,14) des Schneideinsatzes (2) parallelen Mittellängsebene (28) des Werkzeughalters (1) steht und daß die beiden radial neben der zentralen Ausnehmung (17) liegenden äußeren Teilfugenteile (26, 27) in Radialrichtung gegenüber der Mittellängsebene (28) des Werkzeughalters (1) voneinander weg gegeneinander versetzt x> sind.

2. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfupe (11) einen symmetrischen, im wesentlichen S-fiirmigen Querschnitt mit je den äußeren Teilfugenteil (26, 27) bildenden S-Endschenkeln aufweist.

3. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (31) der Spannschraube (30) in einem Winkel (32) von etwa 45° zu der zu den Deckflächen (13, 14) des « Schneideinsatzes parallelen Mittellängsebene (28) tteht.

4. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder äußere Teilfugenteil (26, 27) jeweils etwa gleichebig in die Oberfläche einer ⁴^ der beiden Spannbacken (7,8) übergeht.

5. Spitzbohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Anlageseiten (20, 21) des Vorsprunges (16) am Schneideinsatz (2) und ^w mindestens der entsprechende Anlagebereich der Seitenwandungen (18, 19) der zentralen Ausnehmung (17) die Schenkel je eines sich in Achsrichtung zur Schneideinsatzspitze (22) hin schließenden spitzen Winkels (23) bilden. «

6. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Ausnehmung (17) im wesentlichen als vom Halterstirnende (6) in Axialrichtung eingebrachte Bohrung (25) ausgebildet ist.

7. Spitzbohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Anlageseiten (20,21) des Vorsprunges (16) des Schneideinsatzes (2) eine der Bohrungswandung entsprechende Konvexkrümmung aufweisen.

8. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Anlageseiten (20,21) des Vorsprunges (16) des Schneideinsatzes (2) und der ihnen zugeordnete Teil der Bohrungswandung der zentralen Ausnehmung (17) jeweils mindestens Teile eines Kegelmantels bilden.