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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Zerspanungswerkzeug gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der DE-OS 2505 515 ist ein Zerspanungswerkzeug bekannt, das zumindest
ein auswechselbares Schneidplättchen besitzt, das in einem in einer entsprechend
geformten Ausnehmung im Werkzeugkörper aufgenommenen prismatischen Schneidplättchenhalter
angebracht ist, der seinerseits am Werkzeugkörper durch eine Klemmschraube befestigbar
ist, die den Schneidplättchenhalter so durchdringt, daß dieser flächig gegen eine
erste Ausnehmungsfläche und gleich-
/teilig in Richtung auf eine
dazu im Winkel verlaufendc zweite Ausnehmungsfläche gepreßt wird.
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Die Fixierung des Schneidplättchenhalters erfolgt über eine zentrale
Klemmschraube, wobei die Lagefixierung über Randflächen des Schneidplättchens selbst
bewerkstelligt wird, die in Anlagekontakt mit Lagerflächen des Schneidplättchenhalters
gebracht werden können. Die Klemmschraube drückt somit den Schneidplättchenhalter
derart gegen die erste Ausnehmungsfläche, daß gleichzeitig eine Zentrierung des
Schneidplättchens an den Lagerflächen erfolgen kann. Dies führt letztlich dazu,
daß bei diesem bekannten Zerspanungswerkzeug keine Justierung des Schneidplättchenhalters
mehr möglich ist, da die Ausrichtung und Orientierung des Schneidplättchens durch
die Formgebung der Werkzeugkörper- Ausnehmungen und -Lagerflächen festliegt.
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Da mit Schneidplättchen bestückte Zerspanungswerkzeuge jedoch sehr
teuer sind, besteht ein Bedürfnis, den Werkzeugkörper und die Schneidplättchenträger
vielfältiger bzw. universeller einzusetzen. Im Zuge dieser Entwicklung geht man
deshalb dazu über, einen Universal-Werkzeugkörper mit justierbaren Schneidplättchenhaltern,
sogenannten Schneideneinsatzkassetten, zu bestücken, wodurch ein Bausatz entsteht,
mit dem durch wahlweises Zusammenstellen der einzelnen verschiedenen Kassetten eine
Vielzahl von Sonderbearbeitungsvorgängen in einem Arbeitsgang durchgeführt werden
kann. Ein derartiger Werkzeug-Bausatz ist z. B.
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in der Zeitschrift ~tz für Metallbearbeitung", Heft 12/81 beschrieben.
Bei diesem bekannten Bausatz sind die Schneidplättchenhalter in axialen Passbohrungen
verstellbar aufgenommen, und jeder Schneidplättchenhalter trägt seinerseits einen
radial verstellbaren Schneidenträger.
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Es hat sich herausgestellt, daß es bei modernen Sonderwerkzeugen,
mit denen in einem einzigen Arbeitsgang mehrere eng tolerierte Funktionsflächen
hergestellt werden sollen, die in eng tolerierter relativer Lagezuordnung zueinander
stehen müssen, nicht nur ausreicht, das Schneidplättchen in axialer und radialer
Richtung jeweils mit translatorischer Bewegungsrichtung einzustellen. Vielmehr hat
es sich als erwünscht erwiesen, eine Kippeinstellmöglichkeit des Schneidplättchens
und damit der Schneideneinsatz-Kassette bereitzustellen, damit der Anstellwinkel
der Schneide zur Vorschubrichtung exakt festgelegt werden kann. Dabei ist es Aufgabe
des Herstellers derartiger Sonderwerkzeuge, dem Anwender ein Werkzeug zu liefern,
bei dem die einzelnen Schneidplättchenhalter bereits exakt zueinander ausgerichtet
sind, damit der Anwender lediglich noch das Werkzeug in die entsprechende Werkzeugmaschine
einspannen muß.
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Das Einstellen derartiger Sonderwerkzeuge erfordert allerdings hochpräzise
optische Einrichtungen, wodurch der Einstellvorgang verhältnismäßig aufwendig wird.
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Die Befestigung der Schneidplättchenhalter am Werkzeugkörper muß deshalb
so zuverlässig sein, daß sich die Schneidplättchenhalter beim Transport und beim
Einsatz des Sonderwerkzeugs nicht mehr verstellen können. Andererseits soll jedoch
die Justierung des Schneidplättchenhalters mit einfachen Handgriffen durchgeführt
werden können, damit der Zeitaufwand beim Justieren klein gehalten wird. Bekannte
Konzepte für die Befestigung eines Schneidplättchenhalters oben beschriebener Art
werden diesen Anforderungen nicht in dem erwünschten Maße gerecht, so daß die Werkzeughersteller
dazu übergehen mußten, nach dem ersten Einstellen der Schneidplättchen zueinander
durch zusätzliche Sicherungsmaßnahmen, wie z.B. durch Versiegelungen der verwendeten
Befestigungseinrichtungen, die Schneideneinsatz-Kassetten gegen unerwünschte Verstellungen
zu sichern.
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Zur definierten und zuverlässigen Einstellung dès Schneidplättchenhalters
bzw. mehrerer Schneidplättchenhalter zueinander mit einem Minimum an Einstellhandgriffen
wird in der Patentanmeldung P 3327 478.9 ein Zerspanungswerkzeug gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, bei dem die justierbaren Stützelemente für
den Schneidplättchenhalter von Stützschrauben gebildet sind, die derart durch den
Schneidplättchenhalter verlaufen, daß sie mit der Schraubenspitze, über die die
Abstützung erfolgen soll, im wesentlichen senkrecht von der Schneidplättchenhalter-Oberfläche
vorstehen, die der zweiten Ausnehmungsfläche zugewandt ist.
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Mit dieser Abstützung des Schneidplättchenhalters am Werkzeugkörper
wird eine statisch bestimmte Einspannung des Schneidplättchenhalters erzielt, wobei
die einzige Klemmschraube derart am Schneidplättchenhalter angreift, daß beim Anziehen
der Klemmschraube zuverlässig beide justierbaren Stützschrauben gegen die zweite
Ausnehmungsfläche gedrückt werden. Das Spiel zwischen Klemmschraube und der hierfür
vorgesehenen Ausnehmung im Schneidplättchenhalter kann dabei jederzeit so groß gehalten
werden, daß die erforderlichen translatorischen und rotatorischen Justie?-Freiheitsgrade
die sich in sehr engen Grenzen bewegen; zur Verfügung gestellt werden. Die Stabilität
des Schneidplättchenhalters wird durch die Aufnahmebohrung für die Klemmschraube
nicht geschwächt, zumal sich durch die flächige Anpressung des Schneidplättchenhalters
eine stabilitätserhöhende Wirkung ergibt und die vorgeschlagene Justierung des Schneidplättchenhalters
die vorteilhafte Möglichkeit offen läßt, die auf das Schneidplättchen einwirkenden
Haupt-Schnittkräfte über den flächigen Kontakt zwischen der Kassette und dem Werkzeugkörper
aufzunehmen.
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Ein Zerspanungswerkzeug vorstehend beschriebener Art wird besonders
wirtschaftlich dann eingesetzt, wenn der Werkzeugkörper mit einer Vielzahl von Schneidplättchenhaltern
bestückt ist, so daß ein derart ausgestaltetes Zerspanungswerkzeug in einem einzigen
Arbeitsgang eine Vielzahl von Funktionsoberflächen herstellen kann, die eine vorbestimmte
und eng tolerierte Lagezuordnung zueinander besitzen. Dabei müssen die einzelnen
Schneidplättchenhalter auf engstem Raum radial und/oder axial und/oder in Umfangsrichtung
#estaffelt am Werkzeugkörper befestigt werden. Dabei hat sich gezeigt, daß die in
der Patentanmeldung P 3327478.9 vorgeschlagene Justierung des Schneidplättchenhalters
nicht immer geeignet ist, die einzelnen Schneidplättchenhalter auf engstem Raum
unterzubringen. Um eine freie Zugänglichkeit der einzelnen Stützschrauben bereitzustellen,
mußten beispielsweise bei der Ausgestaltung des Zerspanungswerkzeugs als Schaftwerkzeug
benachbarten Schneidplättchenhalter, deren Schneidplättchen in einer gemeinsamen
Radialebene lagen, axial um ein gewisses Stück versetzt angeordnet werden, um die
freie Zugänglichkeit der Stützschrauben zu gewährleisten. Dies führt letztlich dazu,
daß das Zerspanungswerkzeug nicht immer ausreichend kleinvolumig ausgebildet werden
kann, was, insbesondere bei der Ausgestaltung als Schaftwerkzeug, zu einer Vergrößerung
der bewegten Massen und zu einer Beeinträchtigung des dynamischen Schnittverhaltens
füh-
ren kann.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Zerspanungswerkzeug
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß es bei möglichst
kleinem Volumen die Möglichkeit bietet, eine Vielzahl von Schneidplättchenhaltern
auf engstem Raum frei justierbar unterzubringen.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst Erfindungsgemäß erfolgt eine andere Orientierung der
Stützelemente derart, daß diese im wesentlichen in Schnittrichtung des Schneidplättchens
zugänglich sind.
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Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, zwei Schneidplättchenhalter
beispielsweise bei einem als Bohr- oder Fräswerkzeug ausgebildeten Schaftwerkzeug
in der gleichen Axialebene unmittelbar benachbart anzuordnen und dennoch eine freie
Zugänglichkeit der Stützelemente zu gewährleisten. Durch geeignete Gestaltung einer
versenkten Kopfauflagefläche für die den Schneidplättchenhalter durchdringende Klemmschraube
können die Schneidplättchen sogar ohne axiale Versetzung unmittelbar benachbart
positioniert werden.
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Erfindungsgemäß ergibt sich somit eine wesentlich erhöhte Flexibilität
hinsichtlich der Zusammenstellung bzw. Staffelung der Schneidplättchen am Zerspanungswerkzeug.
Die vorteilhafte und stabilitätserhöhende Abstützung der Schneidplättchenhalter
am Werkzeugkörper wird unverändert beibehalten, so daß sich das Werkzeug durch ein
sehr gutes dynamisches Schnittverhalten auszeichnet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 2 ergibt sich eine einfache
Form der Ausnehmungen und der Schneideneinsatz-Kassetten. Die besondere Gestaltung
der Exzenterbolzen bringt nicht nur fertigungstechnische Vorteile, sondern schafft
ferner die Voraussetzung dafür, daß zumindest an einer Stelle eine linienförmige
Abstützung des Schneidplättchenhalters an der zweiten #Ausnehmungsfläche erfolgt,
wodurch die Beanspruchungen der Stützelemente und des Werkzeugträgers reduziert
werden können. Da die Ausnehmung und die Kassetten eine sehr einfache Kontur besitzen,
stellt es keine Schwierigkeit dar, die Ausnehmungen und die Oberflächen bzw. die
Unterbringung der Exzenterbolzen so exakt zu gestatten, daß eine statisch bestimmte
Abstützung des Schneidplättchenhalters am Werkzeugkörper erfolgen kann.
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Die Führung des Exzenterbolzens kann entweder im Werkzeugkörper selbst
oder im jeweiligen Schneidplättchenhalter erfolgen. Um jedoch die Möglichkeit oft
fen zu halten, in einer Ausnehmung eines Werkzeugkörpers unterschiedliche Schneidplättchenhalter
zu montieren, die wiederum mit unterschiedlichen Schneidplättchen bestückt sein
können, deren Justierspektrum durchaus unterschiedlich sein kann, ist es besonders
vorteilhaft, den Justierbolzen gemäß Unteranspruch 3 im Schneidplättchenhalter selbst
zu führen. Der Nockenabschnitt kann sich dabei über die gesamte Länge erstrecken
oder auch nur an einer einzigen Stelle eine noppenförmige Erhebung aufweisen, mit
dem er in Punkt- oder Linienkontakt mit der gegenüber liegenden Ausnehmungsfläche
des Werkzeugkörpers gepreßt werden kann.
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Mit der Dimensionierung gemäß Unteranspruch 4 ergibt sich einerseits
eine sehr gute Führung des Stützexzenterbolzens und andererseits noch ein ausreichender
Justierhub.
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Eine besonders günstige Kraftübertragung zwischen den Ausnehmungsflächen
und dem Schneidplättchenhalter erlangt man mit der Weiterbildung des Stütz-Exzenterbolzens
nach Patentanspruch 6, wobei durch Variation der Länge des Mittelbereichs, über
den sich der Exzenterabschnitt erstreckt, eine optimale Abstimmung der Stützflächen
im Schneidplättchenhalter auf das Verformungsverhalten des Exzenterbolzens und die
Reibungsverhältnisse im Bereich der Lagerungen erzielt werden kann.
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Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 7 wird einerseits der
vom Schneidplättchenhalter ohnehin beanspruchte Bauraum in vorteilhafter Weise für
die Unterbringung des Exzenterabschnitts ausgenützt und gleichzeitig dafür gesorgt,
daß der exzentrische Bereich über den gesamten Umfang des Exzenterbolzens verteilt
werden kann, so daß die Justierung des Schneidplättchenhalters besonders fein, dh.
bis in den ,um-Bereich erfolgen kann. Es hat sich gezeigt, daß sich mit dieser Konstruktion
selbst extreme Druckkräfte von den Ausnehmungsflächen über die Exzenterbolzen auf
den Schneidplättchenhalter übertragen lassen, wodurch sich der montagetechnische
Vorteil ergibt, daß der Schneidplättchenhalter durch die ihn durchdringende Klemmschraube
bereits vor dem endgültigen Feinjustieren vorgespannt werden kann.
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Da die Exzenterbolzen lediglich Druckkräfte übertragen müssen, genügt
für die Gestaltung der Passungsausnehmungen in den einzelnen Schneidplättchenhaltern
eine zu den Schneidplättchenhalter-Oberflächen hin offene Halbzylinderfläche gemäß
Patentanspruch 8. Bei einer derartigen Gestaltung der Passungsausnehmungen ist es
aus lagerhaltungstechnischen Gründen und auch aus montagetechnischen Gründen vorteilhaft,
die Übergangsabschnitte im Schneidplättchenhalter zwischen Ausnehmungsgrund und
Schneidplättchenhalter-Oberfläche so auszubilden, daß sie aufeinanderzu stauchbar
sind. Mit dieser Ausbildung können die in den Schneidplättchenhalter eingelegten
Exzenterbolzen auf sehr einfache Weise, d.h. mit einem geeigneten Stauchwerkzeug,
gegen Herausfallen gesichert werden.
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Da sich mit der Ausgestaltung des Exzenterbolzens gemäß Patentanspruch
7 bis 9 die Möglichkeit eröffnet, den Exzenter-Gesamthub über einen Maximalwinkel
von 1800 zu verteilen, ergibt sich bereits bei einer mittleren Oberflächenrauhigkeit
der Endabschnitte des Exzenterbolzens und der diese aufnehmenden Halbzylinderflächen
ein Selbsthemmungszustand, so daß zusätzliche Einrichtungen zur Lagesicherung des
Exzenterbolzens entfallen können.
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Um den Schneidplättchenhalter nicht nur zu kippen, sondern auch in
Vorschubrichtung einstellen zu können, kann ein Justierbolzen in der Ausbildung
gemäß Fig. 7 bis 9 verwendet werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, diesen
Justier- Exzenterbolzen mit der Stützfläche in Linienkontakt zu bringen. Es hat
sich herausgestellt, daß auch bei dieser Justiermethode die Reibungskräfte zwischen
Exzenterabschnitt und Stützfläche so klein sind, daß die exakte Lageeinstellung
des Schneidplättchenhalters durch diese Justierung nicht beeinträchtigt bzw.
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verfälscht wird.
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Von besonderem Vorteil der erfindungsgemäßen Gestaltung des Justier-Exzenterbolzens
ist, daß hierdurch die Möglichkeit eröffnet wird, eine Außenoberfläche eines benachbarten
Schneidplättchenhalters als Stützfläche für den Justier-Exzenterbolzen heranzuziehen
und dadurch das Zerspanungwerkzeug noch kompakter zu
gestalten.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Stirnansicht eines mit mehreren Schneidplättchen-Kassetten
bestückten Sonderwerkzeugs in Form eines Schaft-, Fräs- und Bohrwerkzeugs in der
Gestaltung des Hauptpatents P 33 27 478.9, Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig.
1 gezeigten Werkzeugs bei einer Schnittführung entlang der Linie ll-llin Fig. 1,
Fig. 3 in einer der Fig. 2 ähnlichen Ansicht einen Axial-Halbschnitt durch eine
erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zerspanungswerkzeugs, Fig. 4 eine Ansicht
des Zerspanungswerkzeugs gemäß Fig. 3 in einem anderen Axialschnitt, Fig. 5 eine
Ansicht der Einzelheit "X' in Fig. 3, Fig. 6 im vergrößerten Maßstab eine perspektivische
Ansicht eines in einem Schneidplättchenhalter geführt aufgenommenen Stütz-Exzenterbolzens,
Fig. 7 bis 9 perspektivische Ansichten dreier weiterer Varianten des Stütz- oder
Justier-Exzenterbolzens, Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Schneidplättchenhalters
für einen Exzenterbolzen gemäß Fig. 9, und Fig. II und 12 jeweils in einer der Fig.
3 bzw. 4 ähnlichen Darstellung zwei weitere Axialhalbschnitte durch eine weitere
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zerspanungswerkzeugs.
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In den Figuren sind Sonder-Zerspanungswerkzeuge gezeigt, die als
Schaftwerkzeug ausgebildet sind. Das Sonderwerkzeug ist mit der Bezugsnummer 1 gekennzeichnet
und dient zur spanabhebenden Bearbeitung einer Vielzahl von mit strichpunktierten
Linien dargestellten Funktionsoberflächen 2, die in einem Arbeitsgang derart bearbeitet
werden sollen, daß eine vorbestimmte und eng tolerierte Lagezuordnung zueinander
gegeben ist. Zu diesem Zweck weist das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Sonderwerkzeug
1 mehrere in axialer und radialer Richtung versetzte Schneidplättchengruppen 3 bis
5 auf, von denen jede mehrere Schneidplättchen besitzt, die jeweils in gesonderten
Schneidplättchenhaltern, wie z.B. 44 bis 46 der Schneidplättchengruppe 4 und 54
bis 56 der Schneidplättchengruppe 5 aufgenommen sind.
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Damit das zu bearbeitende Werkstück mit den angestrebten Oberflächen
versehen kann, deren Lagezuordnung, beispielsweise Planschlag, zueinander sehr eng
toleriert ist, müssen die betreffenden Schneidplättchenhalter bzw. Schneidplättchen-Kassetten
justierbar am Werkzeugkörper 11 befestig sein.
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Zu diesem Zweck besitzen die Schneidplättchenhalter im wesentlichen
die Form eines Prismas bzw. eines Quaders, der jeweils in einer dem Quaderquerschnitt
angepaßten Ausnehmung aufgenommen ist, von denen jede zwei im Winkel zueinander
verlaufende Flächen 61, 62, 71, 72 und 81 bzw. 82 aufweist, wobei in den Fig. 1
und 2 die Ausnehmungen der Schneidplättchengruppe 4 mit dem Index a und die Ausnehmungen
der Schneidplättchengruppe 5 mit dem Index b gekennzeichnet sind.
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Der von den Ausnehmungsflächen der Ausnehmungen eingeschlossene Winkel
ist dem Prismenquerschnitt der Schneidplättchenhalter angepaßt. Die Ausnehmungen
sind darüber hinaus so ausgebildet, daß die Schneidplättchen jeweils in Radialebenen
91 bis 93 zu liegen kommen. Zu diesem Zweck besitzt jeder Schneidplättchenhalter
auf der dem Schneidplättchen abgewandten Seite eine Planfläche, mit der er im Flächenanlagenkontakt
mit der Ausnehmungsfläche 61,71 bzw. 81 steht, die parallel zur zugeordneten Radialebene
92, 93 bzw. 91 verläuft und im folgenden als erste Ausnehmungsfläche bezeichnet
werden soll. Entsprechendes gilt für die Schneidplättchenhalter der zweiten Schneidengruppe
4.
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Die Schneidplättchenhalter 54 und 56 stützen sich mit ihrer dem Schneidplättchen
53 bzw. 51 benachbarten Prismenfläche direkt an den gegenüber liegenden Ausnehmungsflächen
62 bzw. 72 ab, so daß die Schneidplättchenhalter sozusagen schienenförmig in der
Ausnehmung geführt sind. Die Schneidplättchenhalter 44 bis 46 und der Schneidplättchenhalter
55 stützen sich an der Ausnehmungsfläche 82 über zwei Punkte ab, die von justierbaren
Stützschrauben bzw. -bolzen 12 und 13 gebildet sind.
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Zur unverrückbaren Befestigung der einzelnen Kassetten 44 bis 46
bzw. 54 bis 56 besitzen diese eine im wesentlichen zentrale Durchgangsbohrung 16
zur Aufnahme einer verhältnismäßig massiven Klemmschraube 17, für die im Werkzeugkörper
11 jeweils eine Gewindebohrung 18 vorgesehen ist. Die Klemmschraube 17 erstreckt
sich mit Spiel durch die Ausnehmung 16 des zugeordneten Schneidplättchenhalters,
der für den Kopf 19 der Klemmschraube 17 eine Anlagefläche 20 besitzt. Die Achse
21 der Klemmschraube 17 liegt in einer Ebene, die mit den beiden Ausnehmungsflächen
61, 62, bzw. 71, 72, bzw. 81, 82 einen im wesentlichen gleich großen Winkel einschließt.
Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Achse 21
darüber hinaus in einer Radialebene des Zerspanungswerkzeugs 1. Beim Anziehen der
zentral angeordneten Klemmschraube 17 werden Normalkräfte sowohl auf der dem Schneidplättchen
abgewandten ersten Ausnehmungsfläche als auch auf der dem Schneidplättchen benachbarten
zweiten Ausnehmungsfläche erzeugt. Die flächige Abstützung erfolgt dabei über die
Ausnehmungsfläche 61, 71 bzw. 81, die auf der auf die Hauptschneide einwirkenden
Schnittkraft im wesentlichen senkrecht steht.
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Das Spiel S (vergleiche Fig.1) zwischen der Innenbohrung 16 in der
Kassette und dem Schaft der Klemmschraube 17 ist groß genug, um die einzelnen Schneidplättchen
zueinander exakt einzustellen, da die Gewindebohrung 18 im Werkzeugkörper bereits
so genau gebohrt ist, daß eine grobe Lagevorjustierung gegeben ist.
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Durch Verdrehen der Stützschrauben 12 und 13 wird bei gelöster Klemmschraube
17 der Schneidplättchenhalter 53,54 bzw. 55 unter Ausnützung des Spiels S und unter
weiterer Anlage über seine Planfläche derart verschwenkt, daß die Hauptschneide
des zugehörigen Schneidplättchens 51 bis 53 bzw. 41 bis 43 stets in der vorgegebenen
Radialebene 91 bis 93 verbleibt.
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Zur Einstellung des Schneidplättchenhalters in einer Richtung parallel
zur Achse des Zerspanungswerkzeugs 1 ist jedem Schneidplättchenhalter ein zusätzlicher
Justierbolzen 23 zugeordnet, der in eine Justierausnehmung 24 des jeweiligen Schneidplättchenhalters
eingreift. Der Justierbolzen 23 steht mit einer zugeordneten Gewindebohrung 25 im
Werkzeugkörper 11 in Eingriff, und die Ausnehmung 24 ist einem Kopf 26. des Justierbolzens
23 so angepaßt, daß beim Hineindrehen des Justierbolzens 23 in die Gewindebohrung
25 bei gelöster Klemmschraube 17 eine Verschiebung des Schneidplättchenhalters (beispielsweise
55) in Vorschubrichtung Verfolgt.
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Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Schneidplättchenhalter
in radialer Richtung einjustiert werden können. Da - wie aus Fig. 1 ersichtlich.
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in einer Axialebene des Zerspanungswerkzeugs 1 meh-
rere
Schneidplättchenhalter angeordnet sind, setzt diese Konstruktion der Abstützung
der einzelnen Schneidplättchenhalter für den Fall, daß sämtliche Schneidplättchen
im montierten Zustand am Werkzeugkörper frei zugänglich einjustiert werden sollen,
voraus, daß die jeweils in einer Axialebene liegenden Schneidplättchenhalter, wie
z.B. die Schneidplättchenhalter 45 und 55 gemäß Fig.2 eine axiale Versetzung VA
und eine radiale Versetzung VR besitzen.
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Die Fig. 3 bis 10 zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen des Zerspanungswerkzeugs,
mit denen die axialen und radialen Versetzungen VA und VR minimiert bzw. beseitigt
werden können. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind diejenigen Bestandteile des
Zerspanungswerkzeugs in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bis 10, die denen der Fig.
1 und 2 entsprechen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Ausführungsformen gemäß Fig. 3 bis 12 unterscheiden sich von
der Ausführungsform des Zerspanungswerkzeugs gemäß Fig. 1 und 2 im wesentlichen
dadurch, daß die Schneidplättchenhalter auf eine andere Weise in einer ansonsten
vergleichbar ausgebildeten Ausnehmung im Werkzeugkörper 11 abgestützt sind.
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Man erkennt bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 drei Schneidplättchenhalter
110, 120 und 130, die ebenfalls quaderförmig ausgebildet sind und in einer der Quaderform
angepaßten Ausnehmung lii, 121 und 131 aufgenommen sind. Jeder Schneidplättchenhalter
besitzt ebenso wie die vorstehend in Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Schneidplättchenhalter
eine Ausfräsung 37 (vergleiche Fig.2 und 3), die als Auflagefläche für den Kopf
der Klemmschraube 17 dient, die somit versenkt im Schneidplättchenhalter aufgenommen
werden kann. Die Ausfräsung 37 ist in den Fig. 3 bis 10 lediglich schematisiert
dargestellt. Ebenso nicht gezeigt ist die in diese Ausfräsungsfläche 37 mündende
Innenbohrung, durch die mit Spiel S der Schaft der Klemmschraube 17 verläuft. Die
Klemmschraube drückt den jeweiligen Schneidplättchenhalter 110, 120 bzw. 130 flächig
gegen die in Fig. 3, 4, 9 und 10 vom Schneidplättchenhalter verdeckten ersten Ausnehmungsflächen,
die bei dem Zerspanungswerkzeug gemäß Fig. 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 61, 71
und 81 bezeichnet wurden.
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Mit den Bezugszeichen 112, 122 und 132 sind die zu den ersten Ausnehmungsflächen
im rechten Winkel verlaufenden zweiten Ausnehmungsflächen bezeichnet, gegen die
sich die Schneidplättchenhalter über besonders gestaltete Stützelemente 200 abstützt.
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Wie im einzelnen aus Fig. 5 hervorgeht, sind die Stützelemente 200
von Stütz-Exzenterbolzen gebildet, die sich in eine Richtung erstrecken, die senkrecht
auf der ersten Ausnehmungsfläche steht, gegen die der Schneidplättchenhalter flächig
gepreßt wird. Durch Verdrehen der Stütz- Exzenterbolzen 200 wandert der Exzenterabschnitt
201, so daß sich der Abstand des Schneidplättchenhalters zur zweiten Ausnehmungsfläche
verändert, wodurch der Schneidplättchenhalter einer Kippeinstellung unterzogen werden
kann.
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Das Prinzip der Exzenterverstellung geht am besten aus der Darstellung
gemäß Fig. 5 hervor. Der Stütz- Exzenterbolzen 200 weist neben einem zylindrischen
Abschnitt 202 einen Exzenterabschnitt 201 auf, der sich bevorzugterweise über einen
Winkelbereich a erstreckt, der etwa halb so groß ist, wie der in Fig. 5 mit fi bezeichnete
Winkelbereich, der den Sektor absteckt, über den der Stütz- Exzenterbolzen vom Schneidplättchenhalter
130 vorsteht. In der Stirnfläche 203 besitzt der Exzenterbolzen 200 eine Innensechskantausneh-
mung
204, so daß er mittels eines geeigneten Werkzeugs verdreht werden kann. Mit dem
zylindrischen Abschnitt 202 ist der Exzenterbolzen 200 in einer teilzylindrischen
Ausnehmung 205 im Schneidplättchenhalter 130 geführt. Auf der der Stirnfläche 203
abgewandten Seite kann der Stütz-Exzenterbolzen 200 mit einem in den Figuren nicht
näher dargestellten Gewindeabschnitt versehen sein, der mit einer ebenfalls nicht
dargestellten entsprechend geformten Ausnehmung im Werkzeugkörper zusammenwirkt.
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Durch Ansetzen eines Werkzeugs an der Innensechskant- Ausnehmung
204 und durch Verdrehen des Exzenterbolzens 200 um den Winkel (~~, - a)/2 kann der
Maximalabstand D# auf den Abstand Dm,, reduziert werden. Durch geeignete Abstimmung
des Maßes R auf den Durchmesser D des Stütz- Exzenterbolzens 200 kann das Verhältnis
von Dmax zu Dmtn geeignet vorbestimmt werden.
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Der Stütz-Exzenterbolzen 200 kann so ausgebildet sein, daß er die
von der Klemmschraube 17 aufgebrachte Stützkraft punkt- oder linienförmig auf den
Werkzeugkörper 11 überträgt. In Fig. 6 ist eine Lösung gezeigt, bei der der Stütz-Exzenterbolzen
die Kraft linienförmig überträgt. Zu diesem Zweck ist der Stütz-Exzenterbolzen von
einem im wesentlichen zylindrischen Stift gebildet, der über seine gesamte Länge
in dem Bereich, in dem er von der als Führung fungierenden Ausnehmung 205 vorsteht,
einen Nokkenabschnitt 206 aufweist.
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Der Querschnitt des Exzenterbolzens ist somit über die gesamte Länge
gleich ausgebildet.
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Wenn sich der Exzenterbolzen linienförmig an der Ausnehmungsfläche
132 abstützt, muß dafür gesorgt sein, daß die Achse 207 genau senkrecht auf der
ersten Ausnehmungsfläche steht, gegen die der Schneidplättchenhalter flächig gepreßt
wird. Dies stellt in der Regel keine Schwierigkeit dar, da die Ausnehmung ausschließlich
von Flächen gebildet ist, die zueinander im jeweils rechten Winkel verlaufen.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, den Stütz- Exzenterbolzen
so auszubilden, daß er die Stützkraft punktförmig überträgt In diesem Fall kann
die Führung des Exzenterbolzens ebenso ausgebildet sein wie dies in den Fig. 5 und
6 gezeigt ist. Ferner ist der Exzenterbolzen wiederum im wesentlichen zylindrisch
ausgebildet, er besitzt jedoch abweichend von der Ausgestaltung gemäß Fig. 6 lediglich
punktuell mindestens eine noppenförmige Erhebung 208', so daß durch Verdrehen des
Exzenterbolzens 200' eine Kippjustierung des Schneidplättchenhalters vorgenommen
werden kann.
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In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform eines Exzenterbolzens
200" gezeigt, die sich von der gemäß Fig. 7 darin unterscheidet, daß die noppenförmigen
Erhebungen 208 durch Exzenter-Teilabschnitte 209 ersetzt sind, die im Querschnitt
ebenso ausgebildet sind wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 6.
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Um den Exzenterbolzen in den verschiedenen Drehstellungen besser
zu sichern, kann es vorteilhaft sein, den Exzenterbolzen an der der Stirnfläche
abgewandten Seite mit einem Gewindeabschnitt in eine entsprechend geformte Ausnehmung
des Werkzeugkörpers eingreifen zu lassen.
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Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Exzenterbolzens, der
in dieser Darstellung mit der Bezugsnummer 400 gekennzeichnet ist. Dieser Exzenterbolzen,
der in Figur 9 in einem vergrößerten Maßstab dargestellt ist, wird vorteilhafterweise
zusammen mit einem Schneidplättchenhalter gemäß Fig. 10 verwendet, der von der Anordnung
des Schneidplättchens her dem
Schneidplättchenhalter 120 gemäß Fig.
3 entspricht und deshalb mit derselben Bezugsnummer gekennzeichnet ist. Anstelle
der Freifräsung 37 gemäß Fig.3 besitzt der Schneidplättchenhalter 120 gemäß Fig.
10 eine zylindrische Senkungsausnehmung 124 zur Aufnahme des Kopfs der Klemmschraube
17. Die der Ausnehmungsoberfläche 122 gemäß Fig. 3 gegenüberliegende Außenoberfläche
des Schneidplättchenhalters ist mit 124 und die der anderen Ausnehmungsoberfläche
123 gegenüberliegende Außenoberfläche des Schneidplättchenhalters ist mit 125 bezeichnet.
In diesen Oberflächen 124 bzw. 125 sind Passungsausnehmungen 127 ausgebildet, wobei
die Passungsausnehmungen 127 der Oberfläche 124 zur Achse 21 der Klemmschraube 17
versetzt, d.h.
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auf verschiedenen Seiten dieser Achse angeordnet sind.
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Die Passungsausnehmungen 127 werden im Ausnehmungsgrund von Halbzylinderflächen
128 begrenzt, wobei der Durchmesser des diese Flächen begrenzenden Halbzylinders
dem Durchmesser D405 bzw. D406 der Endabschnitte 405 bzw. 406 des Exzenzterbolzens
400 gemäß Fig. 9 entspricht. Die Länge L des Exzenterbolzens 400 ist geringfügig
kleiner als die Höhe H des Schneidplättchenhalters 120. Damit der Exzenterbolzen
400, der zwischen seinen beiden Endabschnitten 405 bzw. 406 einen im Durchmesser
größeren Exzenterabschnitt 401 trägt aus einer Richtung senkrecht zu den Außenoberflächen
124 bzw. 125 in die Passungsausnehmungen 127 eingeführt werden kann, ist in diesen
Außenoberflächen ein zusätzlicher Freiraum 126 vorgesehen, dessen Höhe H126 der
Länge des Exzenterabschnitts 401 angepaßt ist. Der Durchmesser D401 des Exzenterabschnitts
401 ist um ein Maß größer als der Durchmesser D405 der Exzenter-Endabschnitte, das
dem zweifachen des Exzentrizitätsmaßes E401 entspricht.
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Dieses Exzentrizitätsmaß liegt bevorzugterweise im Bereich zwischen
3% und 5% des Durchmessers D401.
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Aus lager- und montagetechnischen Gründen ist es vorteilhaft, die
Schneidplättchenhalter mit den einzelnen Exzenterbolzen 400 als komplette Einheit
zu handhaben, bei der dafür gesorgt ist, daß die Exzenterbolzen nicht aus den Passungsausnehmungen
herausgleiten können. Zu diesem Zweck sind die den jeweiligen Außenoberflächen 124
bzw. 125 benachbarten Übergangsabschnitte 129 der Passungsausnehmungen 127 aufeinanderzu
stauchbar, wie dies durch die Pfeile Pin Fig. 10 angedeutet ist. Durch Stauchen
dieser Abschnitte 129 bei eingesetztem Exzenterbolzen 400 wird somit eine hinterschnittene
Passungsausnehmung gebildet, in der der Exzenterbolzen 400 frei drehbar aufgenommen
ist.
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Der Exzenterbolzen 400 besteht bevorzugterweise aus vergütetem Stahl
gewöhnlicher Oberflächenrauhigkeit, wohingegen der Schneidplättchenhalter 120 ein
Gußteil darstellt, in dem die Passungsausnehmungen 127 bereits mit eingegossen sind.
Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn die Halbzylinderoberfläche 128 von einer
unbearbeiteten Guß- bzw. Feinguß-Oberfläche und die Endabschnitte 405 bzw. 406 des
Exzenterbolzens 400 mit mittlerer Rauhigkeit ausgebildet sind, eine günstige Reib-
und Gleitflächenpaarung realisiert werden kann.
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Man erkennt aus der Darstellung gemäß Fig. 3, daß die Justierung
der einzelnen Schneidplättchenhalter nunmehr aus einer Richtung erfolgt, die parallel
zu der zweiten Ausnehmungsfläche 112, 122 bzw. 132 und~ bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 3~senkrecht auf der ersten Ausnehmungsfläche steht, gegen die die Schneidplättchenhalter
flächig gepreßt werden. Diese Ausbildung ermöglicht es, die Schneidplättchenhalter
120 und 130 radial unmittelbar benachbart im Werkzeugkörper anzuordnen, und darüber
hinaus die axiale Versetzung dieser Schneidplättchenhalter sehr klein zu halten,
da die in den Ausfräsungen 37 aufgenommenen Klemmschrauben 17 durch ihre Schräglage
immer noch zugänglich sind.
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Um die Schneidplättchenhalter auch in axialer Richtung bzw. parallel
zu der zweiten Ausnehmungsfläche 112 einjustieren zu können, sind noch Justierbolzen
300 vorgesehen, die in gleicher Weise ausgebildet sein können, wie die Stütz-Exzenterbolzen
200 oder 200', 200" oder 400. Die Justierbolzen können jedoch auch so ausgebildet
sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, mit der Besonderheit, daß die Achsen 27
der dort gezeigten Justierbolzen 23 um 900 verschwenkt verlaufen, so daß sie parallel
zu den Achsen 207 bzw. 407 der Stütz-Exzenterbolzen 200 bzw. 400 verlaufen. Bei
dieser Ausführungsform greift dann der Justierbolzen 23 in eine Justierausnehmung
24 im betreffenden Schneidplättchenhalter ein und steht mit einer zugeordneten Gewindebohrung
25 im Werkzeugkörper 11 in Eingriff, wobei die Ausnehmung 24 dem Kopf 26 des Justierbolzens
so angepaßt ist, daß beim Hineindrehen des Bolzens 23 in die Gewindebohrung 25 bei
gelöster Klemmschraube 17 eine Verschiebung des Schneidplättchenhalters in Vorschubrichtung
Verfolgt. Zu diesem Zweck ist die lustierausnehmung 24 auf der dem zugehörigen Schneidplättchen
zugewandten Seite rampenförmig ausgebildet und schließt mit der Achse 27 des Justierbolzens
23 einen vorbestimmten Rampenwinkel y ein. Die Achse 27 des Justierbolzens 23 ist
dann in einer Ebene angeordnet, die ebenfalls senkrecht auf der ersten Ausnehmungsfläche
des Werkzeugkörpers 11 steht, gegen die der Schneidplättchenhalter flächig gepreßt
wird. Um den Justierbolzen nicht zu überlasten, stützt sich der Kopf 26 auf der
der Ausnehmung 24 abgewandten Seite in eine am Kopf 26 angepaßten Stützausnehmung
des Werkzeugkörpers 11 ab. Der Justierbolzenkopf kann dabei zylindrisch ausgebildet
und in einer dieser Zylinderformgebung angepaßten Stützausnehmung geführt sein.
Die rampenförmige Justierausnehmung 24 ist mit einem Ausnehmungsgrund versehen,
der in einem Schnitt senkrecht zur Achse 27 des Justierbolzens 23 betrachtet ebenfalls
oder zumindest annähernd die Form eines Halbzylinders hat, der mit dem Zylinder
des Justierbolzenkopfs 26 identisch ist. Mit dieser Ausgestaltung wird der besondere
Vorteil erzielt, daß der Schneidplättchenhalter beim Einjustieren der Winkelanstellung
unter Zuhilfenahme der Stütz-Exzenterbolzen 200 im wesentlichen planparallel zu
der ersten Ausnehmungsfläche, gegen die der Schneidplättchenhalter flächig gespannt
wird, verschoben wird und somit nicht verkantet.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 stützt sich der Justier-Exzenterbolzen
300 gegen eine Ausnehmungsfläche 113, 123 bzw. 133 des Werkzeugkörpers 11 ab. Bei
der Ausführungsform gemäß Fig.4 trifft dies nur für den Schneidplättchenhalter 150
zu. Der in Fig. 4 linke Schneidplättchenhalter 140 stützt sich über den Justier-Exzenterbolzen
300 an einer dem Schneidplättchenhalter 140 benachbarten Außenoberfläche 151 des
Schneidplättchenhalters 150 ab.
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In den Fig. 11 und 12 sind weitere Varianten der Anbringung verschiedener
Schneidplättchenhalter am Werkzeugkörper 11 dargestellt. Von besonderer Bedeutung
ist dabei die Anordnung der Schneidplättchenhalter 160 und 170 gemäß Fig. 10. Man
erkennt, daß bei dieser Ausführungsform des Zerspanungswerkzeugs
weder
eine axiale Versetzung VA noch ein radialer Abstand VR erforderlich ist und dennoch
eine ausreichende Einjustierung der Schneidplättchenhalter aufeinander ermöglicht
wird. Auch das Anziehen der nicht dargestellten Klemmschrauben ist möglich, da die
Köpfe der Klemmschrauben 17 versenkt in den Ausfräsungen 37 aufgenommen sind, deren
Flächen so zueinander verlaufen, daß genügend Freiraum verbleibt, die beiden zugehörigen
Klemmschrauben 17 von außen einzuführen und mittels eines geeigneten Werkzeugs festzuziehen.
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Bei der Einstellung des vorstehend beschriebenen Zerspanungswerkzeugs
geht man wie folgt vor: Zunächst wird der prismatische Schneidplättchenhalter lediglich
mittels der Klemmschraube 17 locker in die zugehörige Ausnehmung eingespannt, so
daß der Kopf der Schraube 17 mit verhältnismäßig geringer Kraft auf die Kopfauflagefläche
20 drückt. Für den Fall, daß die Stütz- und Justier-Exzenterbolzen 200 gemäß Fig.
6 mit einem der Stirnfläche abgewandten Gewindeabschnitt versehen sind, der mit
einer Gewindebohrung im Werkzeugkörper 11 zusammenwirkt, werden die Exzenterbolzen
zunächst in die Ausnehmungen eingeschraubt und der Schneidplättchenhalter wird anschließend
in die zugehörige Ausnehmung derart eingeführt, daß die zylindrischen Abschnitte
der Exzenterbolzen in die Bohrungsausnehmungen 205 gleiten. Anschließend wird die
Klemmschraube 17 eingeführt. Durch Verdrehen der Stütz- Exzenterbolzen 200,200',
200" oder 400 wird der Schneidplättchenhalter unter optischer Überwachung der Schneide
solange gekippt, bis die Hauptschneide des Schneidplättchens eine erwünschte Anstelleinrichtung
zum Werkstück hat und die Schneidenecke auf dem erwünschten Durchmesser zu liegen
kommt. Während dieser Verstellbewegungen bleibt der Schneidplättchenhalter mit seiner
Planfläche in flächigem Anlagekontakt mit der zugeordneten Ausnehmungsfläche des
Werkzeugkörpers 11. Wenn der Anstellwinkel und der Arbeitsdurchmesser des Schneidplättchens
eingestellt ist, erfolgt die Positionierung des Schneidplättchenhalters in Vorschubrichtung
V; wozu entweder der Spannbolzen 23 oder aber der Justier-Exzenterbolzen 300 verdreht
wird. An der durch die Stütz-Exzenterbolzen eingestellten Einstellung des Schneidplättchens
ändert sich dabei nichts mehr, da der Schneidplättchenhalter auf den Exzenterabschnitten
bzw. Noppen entlang der mit diesen zusammenwirkenden zweiten Ausnehmungsfläche gleiten
kann. Anschließend wird die zentrale Klemmschraube 17 fest angezogen und der Schneidplättchenhalter
ist exakt eingestellt.
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Insbesondere mit der Ausbildung des Exzenterbolzens 400 gemäß Fig.
9 und des Schneidplättchenhalters 120 gemäß Fig. 10 können extrem große Stützkräfte
übertragen werden, so daß sich Verstellungen des Schneidplättchenhalters im um-Bereich
selbst dann noch verwirklichen lassen, wenn der Schneidplättchenhalter mittels der
Klemmschraube 17 bereits unter Vorspannung grob in der Ausnehmung lagefixiert ist.
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Die Erfindung schafft somit ein Zerspanungswerkzeug mit zumindest
einem auswechselbaren Schneidplättchen, das an einem prismatischen Schneidplättchenhalter
angebracht ist, der seinerseits justierbar am Werkzeugkörper festlegbar ist Der
Werkzeugkörper weist zur Aufnahme des Schneidplättchenhalters eine aus zwei im Winkel
zueinander verlaufenden Flächen gebildete Ausnehmung auf, und der Schneidplättchenhalter
ist mit Spiel von einer Klemmschraube durchdrungen, die sich in einer mit beiden
Ausnehmungsflä-
chen einen im wesentlichen gleich großen Winkel einschließenden Spannrichtung
erstreckt und durch die der Schneidplättchenhalter flächig gegen die eine Ausnehmungsfläche
und über zwei justierbare Stützelemente gegen die andere Ausnehmungsfläche drückbar
ist. Bei dem beschriebenen Zerspanungswerkzeug kann die Einstellung des Schneidplättchenhalters
bzw. mehrerer Schneidplättchenhalter zueinander sehr exakt und zuverlässig und gleichzeitig
mit einem Minimum an Einstellhandgriffen bewerkstelligt werden.
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