DE2705801C2 - Vorrichtung zum Festklemmen eines Schneideinsatzes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festklemmen eines in einer Ausnehmung eines Halters angeordneten Schneideinsatzes, insbesondere zum Schälen von stangenförmigen Werkstücken, mil einem im wesentlichen rotationssymmetrischen, als Spanbrecher ausgebildeten, umsetzbaren Klemmbügel, der eine ^ sich nach oben verjüngende kegelstumpfförmige Mantelfläche und eine zur Rotationsachse senkrechte, gleichzeitig auf dem Schneideinsatz und auf dem Halter sich abstützende Auflageflache aufweist, und mit einer eine zentrische Bohrung des Klemmbügels durchgreifenden und im Halter befestigbaren Spannschraube.

Eine solche Vorrichtung ist bereits bekannt (DE-OS 20 26 292). Sie muß den Schneideinsatz in einer absolut festen Stellung halten und darf sich auch trotz der Erschütterungen während der Bearbeitung des Werkstückes nicht lösen. Ebenso muß die Vorrichtung rasch und sicher umsetzbar bzw. auswechselbar sein. Ferner soll die Vorrichtung wenig Raum beanspruchen, um die Spanabführung nicht zu behindern. Diesen Forderungen genügt die bekannte Vorrichtung bereits weitgehend.

Der bekannte Klemmbügel ist im wesentlichen in Form einer kreisrunden gelochten Scheibe ausgeführt, deren oberer Bereich die kegelstumpfförmige Mantelfläche aufweist, an die sich eine zylindrische Mantelfläche im unteren Scheibenbereich anschließt Diese Scheibe weist an ihrer Unterseite bzw. Basis zwei axial vorspringende und sich diametral gegenüberliegende Stollen auf, die in der Betriebsstellung sich auf dem Schneideinsatz bzw. auf dem Halter abstützen, so daß der Klemmbügel nur zwischen zwei um 180° gedrehten Stellungen umsetzbar ist. Außerdem ist der scheibenförmige Klemmbügel mit vergleichsweise kleinem Durchmesser bei großer zentrischer Bohrung ausgeführt und besitzt daher keine hohe mechanische Festigkeit. Abgesehen von der Auflage mit den beiden Stollen ist der bekannte Klemmbügel im übrigen nicht abgestützt, so daß er allenfalls bei dünnen, wenig starren Spänen als Spanbrecher geeignet ist. Insbesondere bei schweren Schnitten mit dicken Spänen von hoher Festigkeit üben diese große Kräfte auf den in der Späneabführbahn befindlichen Klemmbügel aus. Das führt zu einem hohen Verschleiß und eventuell zu einem Reißen der Spannschraube oder zu einem Bruch des Klemmbügels. Erst bei einer ausreichend hohen Festigkeit des Klemmbügels werden sehr starre Späne ordnungsgemäß umgelenkt und gebrochen und ohne Verstopfungsgefahr abgeführt.

Es ist auch bereits eine Vorrichtung zum Festklemmen eines Schneideinsatzes bekannt, bei welcher der Klemmbügel über seine ganze Höhe geneigt verlaufende Wandflächen aufweist und sich nicht mittels Stollen, sondern mit seiner Basisfläche am Schneideinsatz bzw. über ein Zwischenstück am Halter abstützt (US-PS 32 81 920). Hier weist der Klemmbügel die Form eines Parallelepipeds mit verschleißfesten Auflagen an zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen auf. Dieser Klemmbügel ist daher auch nur zwischen zwei Stellungen umsetzbar. Darüber hinaus ist der Klemmbügel nicht nur durch die Bohrung für die vorgesehene Spannschraube, sondern durch zwei zusätzliche Bohrungen geschwächt. Auch fehlen besondere Maßnahmen, um die vom ablaufenden Span auf den Klemmbügel aufgebrachten Kräfte ohne übermäßige Beanspruchung der Spannschraube aufzunehmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene bekannte Vorrichtung so zu verbessern, daß sie auch für Bearbeitungsfälle mit dicken Spänen und entsprechend hohen Spankräften geeignet ist und dabei neben der nötigen Bruchfestigkeit auch eine lange Lebensdauer im Hinblick auf die Verschleißwirkung des ordnungsgemäß ablaufenden Spans aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Klemmbügel mehrere um die Rotationsachse verteilte Anlageflächen aufweist und daß dem Klemmbügel auf seiner dem Schneideinsatz abgewandten Seite

ein am Halter befestigter Anschlag mit einer aufragenden Anschlagfläche zugeordnet ist, an der eine der Anlageflächen des Klemmbügels anliegt.

Bei dieser Ausbildung vermag der Klemmbügel durch seine Anlage und Abstützung am Anschlag Jes Halters besonders große Spankräfte aufzunehmen, wobei er zugieich verdrehungssicher gelagert ist, ohne daß dazu e^;ne übergroße Spannkraft und damit Belastung der Spannschraube erforderlich ist. Darüber hinaus wird durch die der Anzahl von Anlageflächen am Klemmbügel entsprechende Anzahl von Betriebseinstellungen ein gleichmäßigerer Verschleiß bei insgesamt höherer Lebensdauer des Klemmbügels erreicht

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Uiiteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F' g. 1 in perspektivischer Sicht eine sich auf einem Halter und eine sechseckige Schneidplatte abstützenden Klemmbügel und

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Klemmbügels.

Die dargestellte Klemmvorrichtung ist insbesondere für ein Bearbeiten mit tiefen Schnitten geeignet und für das Schälen von Stangen auf spitzenlosen Drehbänken besonders gut verwendbar.

Die Klemmvorrichtung besteht aus drei Bauteilen, nämlich einem Klemmbügel 10, einer Spannschraube 12 und einem Anschlag 13.

Der Klemmbügel 10 besteht aus gesintertem Werkstoff auf der Basis von Wolframkarbid oder Mischkarbiden. Er ist auf dem größten Teil seiner Höhe konisch mit einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche ausgebildet. Der an die Klemmbügelbasis anschließende Bereich der äußeren Seitenwand weist eine polygonale Kontur mit facettenförmigen Anlageflächen 11 auf, die gleichmäßig um die Rotationsachse des Klemmbügels 10 verteilt sind. Der Klemmbügel 10 weist eine axiale Bohrung auf, durch die sich die Spannschraube 12 erstreckt. Sie ist in ein nicht dargestelltes Gewindeloch des Halters 16 eingeschraubt. Dadurch ist der Klemmbügel 10 mit seiner Unterseite bzw. Basis gleichzeitig an den Halter 16 sowie an den Schneideinsatz 15 angedrückt, der auf einer Stützplatte 17 aufliegt und mit dieser in einer Ausnehmung des Halters 16 angeordnet ist.

Der Anschlag 13 besteht aus gesintertem Werkstoff auf der Basis von Wolframkarbid oder Mischkarbiden. Es ist z.T. in eine im Halter 16 vorgesehene Aufnahme 14 eingesetzt. An einer aufragenden Anschlagfläche des Anschlags 13 liegt eine an der seitlichen Anlageflächen 11 des Klemmbügels 10 an.

Der Klemmbügel 10 ist so angeordnet, daß sich seine Basis zugleich am hinteren Abschnitt des Schneideinsatzes 15 und am Halter 16 abstützt. Die Halterausnehmung ist so tief, daß sich die Oberseite des Schneideinsatzes 15 auf einem Niveau befindet, das um etwa ein bis zwei Zehntelmillimeter über der Oberseite des Halters 16 liegt. Auf diese Weise wird durch ein Anziehen der Spannschraube 12 erreicht, daß der Klemmbügel 10 auf den Schneideinsatz 15 einen ausreichenden Druck ausübt, um diesen in der Aufnahme festzuhalten. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Basis des Klemmbügels 10 wenigstens etwa ein Viertel der Fläche des Schneideinsatzes, vorzugsweise etwa die Hälfte dieser Fläche, überdeckt.

Um den Schneideinsatz 15 besonders wirksam festzuklemmen, wird die Berührungszone zwischen dem Schneideinsatz 15 und dem Klemmbügel 10 verringert und auf den Umfangsbereich der Basisi lache des Klemmbügels 10 beschränkt. Entsprechendes gilt auch für die Berührungszone zwischen dem Klemmbügel 10 und dem Halter 16. Dieses Ergebnis wird sehr einfach dadurch erreicht, daß gemäß Fig.2 am Umfang der Basis des Klemmbügels 10 eine kreisringförmige Auflagefläche 18 ausgebildet ist, so daß der zentrale Bereich der Basisfläche nicht mit dem Schreideinsatz 15 oder dem Halter 16 in Berührung kommt Dabei genügt bereits ein Höhenunterschied in der Größenordnung von einigen Zehntelmillimetern. Dabei ergibt sich eine leicht elastische, besonders wirksame Festklemmung. Die Auflagenfläche 18 muß nicht ringförmig geschlossen sein, sondern kann aus einer Anzahl kleiner Flächenelemente beliebiger Gestalt bestehen, die längs einer Kreislinie angeordnet sind.

Der Anschlag 13 hat eine doppelte Funktion. Einerseits verhindert er, daß sich der Klemmbügel 10 unter der Wirkung der Reibung der Späne an seinem Umfang um seine Achse dreht. Andererseits nimmt er den von den Spänen auf den Klemmbügel 10 ausgeübten Druck auf. Es wurde festgestellt, daß bei Fehlen des Anschlags 13 die Späne das Bestreben haben, den Klemmbügel 10 zu drehen. Je nach der Fläche, an der sich die Späne abstützen, und abhängig von der Gangrichtung der Spannschraube 12 wird dadurch entweder ein Lösen oder ein Blockieren der Spannschraube 12 hervorgerufen. 1st die Gangrichtung so gewählt, daß die Späne im Sinne einer Blockierung auf die Spannschraube 12 einwirken, dann kann diese häufig nicht mehr gelöst werden und bricht. Der Anschlag 13 vermeidet dieses und beseitigt gleichzeitig die Gefahr, daß die Spannschraube 12 unter der Einwirkung des von den Spänen auf den Klemmbügel 10 ausgeübten Druckes abreißt oder abschert. Der Anschlag 13 ist vorzugsweise an der Seite des Klemmbügels 10 angeordnet, der derjenigen Seite des Klemmbügels 10 diametral gegenüberliegt, die mit den Spänen in "to Berührung kommt.

Im übrigen ist der kreisrunde Klemmbügel 10 so ausgelegt, daß er den Schneideinsatz 15 wirksam festhält und dabei auch die Funktion eines Spanformers erfüllt. Hierzu ist das Gewindeloch im Halter 16 zur Aufnahme der Spannschraube 12 so angeordnet, daß der Klemmbügel 10 zwischen etwa einem Viertel und der Hälfte der oberen Fläche des Schneideinsatzes 15 überdeckt und auch etwa gegenüber der mittleren Bewegungsbahn der abgeschälten Späne versetzt ist. Unter diesen Bedingungen werden die mit dem Klemmbügel 10 in Berührung kommenden Späne dank der kegelstumpfförmigen Wandfläche des Klemmbügels 10 nach oben und zugleich, abhängig von der Relativstellung der Rotationsachse des Klemmbügel 10 gegenüber der Bewegungsbahn der Späne, nach der einen oder nach der anderen Seite umgelenkt. Diese auf die Späne ausgeübte doppelte Wirkung begünstigt das Brechen der Späne und zugleich ihr Auswerfen aus dem Arbeitsbereich heraus, was die Gefahr einer Ansammlung rings um das Werkzeug beträchtlich vermindert. Das Profil des Klemmbügels 10 beseitigt auch die Gefahreines Hängenbleibens.

Trotz seiner großen Härte und seines Profils nutzt sich der Klemmbügel 10 doch durch das Reiben der ^b5 Späne allmählich ab, insbesondere wenn die Späne mit einem schleifenden Oxid, wie z. B. Zunder, überzogen sind. Dank der am Umfang des Klemmbügels 10 mit regelmäßigen Zwischenabständen angeordneten AnIa-

geflächen 11 ist es möglich, den Klemmbügel 10 nach einer bestimmten Benutzungsdauer umzusetzen, was durch eine Winkeldrehung des Klemmbügels 10 nach einem Lösen der Spannschraube 12 geschieht, so daß eine neue Anlagefläche 11 am Anschlag 13 anliegt. In > dieser neuen Stellung treffen die Späne auf einen anderen Bereich des Klemmbügels 10 auf, der nun seinerseits während einer entsprechenden Zeitspanne die Aufgabe als. Spanformer erfüllt. Durch Wechseln der Winkelstellung des Klemmbügels 10 in regelmäßigen ι« Zeitabständen, se daß nacheinander jede der Anlageflächen 11 am Anschlag 13 zur Anlage kommt, ist es somit möglich, den Klemmbügel 10 in optimaler Weise mit vergleichsweise langer Betriebsdauer zu nutzen.

Das Festklemmen des Klemmbügels 10 in bestimmten ι > Winkelstellungen läßt sich auch mit anderen Mitteln als mit poiygonaicn facetienförmigen Aniagefiächen Ii erzielen. So ist es möglich, in der Seitenwand des Klemmbügels 10 nahe seiner Basis in regelmäßigen Abständen Vertiefungen auszubilden, und in diese -'<> Vertiefungen am Anschlag 13 ausgebildete Vorsprünge eingreifen zu lassen. Ebenfalls ist es möglich, rings um den Klemmbügel 10 in der Nähe seiner Basis eine Art Zahnkranz auszubilden, der sich an einem Anschlag 13 in Gestalt eines Zahnsektors abstützt. Der Anschlag 13 2> kann mit dem Halter 16 fest verbunden sein, beispielsweise durch Festklemmen in einer Aufnahme, durch Hartlöten, Verschrauben oder dgl. Vorzugsweise sollte die Aufgabe des Anschlags nicht vom Halter 16 selbst übernommen werden, da dessen zu geringe Härte zu einer ziemlich raschen Abnutzung führen würde.

Die relativen Abmessungen des Klemmbügels 10 und des Anschlags 13, bezogen auf die Abmessungen des Schneideinsatzes 15, können innerhalb ziemlich weiter Grenzen variieren. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß der um die Basis des Klemmbügels umschriebene Kreis einen Durchmesser aufweisen sollte, der etwa das 1,4- bis 2fachedes Durchmessers der größten Diagonale des Schneideinsatzes 15 beträgt. Jedoch sind auch Klemmbügel Kl verwendbar, die merklich größer oder "to kleiner sind.

Der Durchmesser der Spannschraube 12 beträgt im allgemeinen ein Viertel bis ein Siebtel des Durchmessers des Klemmbügels 10. Die zentrische Bohrung des Klemmbügels hat einen etwas größeren Durchmesser als die Spannschraube 12. Sie ist in ihrem oberen Teil vergrößert, um den Kopf der Spannschraube 12 aufzunehmen, der nicht wesentlich über den oberen Rand des Klemmbügels 10 hinausragen sollte, damit er durch die ablaufenden Späne nicht beschädigt wird. Aus diesem Grunde werden bevorzugt Spannschrauben mit einem Innensechskantkopf verwendet. Anstelle einer Spannschraube lassen sich zum Festklemmen des Klemmbügels 10 auf dem Halter 16 auch andere Befestigungsmittel verwenden, beispielsweise eine zylindrische Stange mit einem Kopf, die den Klemmbügel

10 und den Halter 16 durchdringt und von mechanischen, hydraulischen oder anderen Vorrichtungen so gespannt gehalten wird, daß der Klemmbügel 10 mit ausreichendem Druck an den Schneideinsatz 15 und den Halter 16 angepreßt ist, wobei vorzugsweise eine Schnellösung des Klemmbügels 10 möglich ist.

Die Abmessungen des Anschlags 13 sind vorzugsweise so gewählt, daß die anliegende Anlagefläche 11 des Klemmbügels 10 auf der ganzen Breite überdeckt wird. Die Anzahl der Anlageflächen 11 kann variieren. Gute Ergebnisse wurden mit polygonalen Konturen erzielt, die sechs bis zwölf oder auch noch mehr Anlageflächen

11 aufweisen. Die Anlageflächen 11 sind so groß bemessen, daß die größten auftretenden Beanspruchungen zerstörungsfrei aufgenommen werden können. Die entsprechenden Kräfte sind selbstverständlich abhängig von den Abmessungen der Späne, von ihrer Härte und von der Schnittgeschwindigkeit. Bei von der Facettenform abweichender Gestalt der Anlageflächen 11 sind in entsprechender Weise die Kräfte zu berücksichtigen, die je Flächeneinheit übertragen werden.

Die Mantelfläche des Klemmbügels 10 ist vorzugsweise über den größeren Teil der Klemmbügelhöhe kegelstumpfförmig. Der Scheitelwinkel des Kegels beträgt im allgemeinen zwischen 80° und 170°.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Festklemmen eines in einer Ausnehmung eines Halters angeordneten Schneideinsatzes, insbesondere zum Schälen von stangenförmigen Werkstücken, mit eineaj im wesentlichen rotationssymmetrischen, als Spanbrecher ausgebildeten, umsetzbaren Klemmbügel, der eine sich nach oben verjüngende kegelstumpfförmige Mantelfläche und eine zur Rotationsachse senkrechte, gleichzeitig auf dem Schneideinsatz und auf dem Halter sich abstützende Auflagefläche aufweist, und mit einer eine zentrische Bohrung des Klemmbügels durchgreifenden und im Halter befestigbaren Spannschraube, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmbügel (10) mehrere um die Rotationsachse verteilte Anlageflächen (11) aufweist und daß dem Klemmbügel (10) auf seiner dem Schneideinsatz (15) abgewandten Seite ein am Halter (16) befestigter Anschlag (13) mit einer aufragenden Anschfagfläche zugeordnet ist, an der eine der Anlageflächen (11) des Klemmbügels (10) anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (11) zur Rotationsachse parallele ebene Flächen sind, die äquidistant um die Rotationsachse verteilt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die kegelstumpfförmige Wandfläche des Klemmbügels (10) sich über den größten Teil seiner Höhe erstreckt und einen Kegelwinkel zwischen etwa 80° und 170° aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Anlageflächen (11) des Klemmbügels (10) an Vertiefungen ausgebildet sind und der Anschlag (13) wenigstens einen die Stützfläche bildenden Vorsprung zum Eingreifen in eine der Vertiefungen aufweist.

5. Vorrichtung nach eir.em der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (18) *o des Klemmbügels (10) mit einer kreisförmigen Ausnehmung versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (18) des Klemmbügels (10) von radial sich erstreckenden Ausnehmun- *5 gen unterbrochen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser des Klemmbügels (10) das 1,4- bis 2fache des Durchmessers oder der größten Diagonale des Schneideinsatzes (15) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmbügel (10) und der Anschlag (13) aus gesintertem Werkstoff auf Wolframkarbid-Basis bestehen.