DE4028361C2

DE4028361C2 - Zerspanungswerkzeug-Anordnung für die Metallbearbeitung

Info

Publication number: DE4028361C2
Application number: DE4028361A
Authority: DE
Inventors: Joseph Pano
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2010-09-07
Also published as: JP2902085B2; US5112164A; DE4028361A1; IL91574A; JPH03142106A; IL91574A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerspanungswerkzeug-Anordnung für die Metallbearbeitung mit einem Werkzeughalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.

Die Verwendung solcher spangebender Werkzeug-Anordnungen für die Metallbearbeitung ist seit einiger Zeit bekannt, insbe sondere für die Arbeitsoperationen Trennen, Nuten und Plan drehen. Die Verwendung solcher Anordnungen, insbesondere mit ihren ohne weiteres austauschbaren oder auswechselbaren Adap tern, ist von Vorteil, wenn der derselbe Werkzeughalter für verschiedene Arten Schneideinsätze benutzt werden soll und diese Schneideinsätze ausgewechselt werden sollen, ohne daß der Werkzeughalter von der zugehörigen Werkzeugmaschine abge nommen werden muß. Andererseits kann es sein, daß die beson dere Art von Zerspanungsarbeit die Verwendung verschiedener Werkzeughalter erfordert, wenngleich für dieselbe Art Schneideinsatz. Unter diesen Umständen ist die Verwendung ei nes Standardadapters, an dem der Schneideinsatz festspannbar ist, von besonderem Vorteil, denn er ermöglicht die einfache Verbindung des Schneideinsatzes über den Standardadapter mit verschiedenen Arten Werkzeughaltern.

Bekannte Adapter dieser Art sind mit einem Paar mit ihnen fest bzw. einstückig verbundenen Spannbacken ausgebildet, die zwischen sich einen Schneiden-Aufnahmeschlitz zur Aufnahme des Schneideinsatzes begrenzen, wobei Einrichtungen vorgese hen sind, welche die Spannbacken so gegeneinander bewegen, daß sie den Schneideinsatz in einer Arbeitsstellung festklem men (z. B. EP 0 300 544 A2).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerspanungs werkzeug-Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung zu ver bessern.

Diese Aufgabe ist bei einer Zerspanungswerkzeug-Anordnung für die Metallbearbeitung mit einem Werkzeughalter, einem im we sentlichen ebenen Adapter, der am Werkzeughalter mit Schrau ben festspannbar ist, einer ersten und einer zweiten Einsatz- Spannbacke, die mit dem Adapter fest bzw. einstückig verbun den sind und zwischen sich einen Einsatz-Aufnahmeschlitz zur Aufnahme eines Schneideinsatzes begrenzen, einem relativ schmalen Halsabschnitt, der mit dem Adapter fest bzw. ein stückig verbunden ist und zum Verbinden der ersten Spannbacke mit dem übrigen Teil des Adapters dient, und einer Schraub verbindung zum Festspannen des Adapters gegen den Werkzeug halter, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schraubverbindung Schrauben-Aufnahmebohrungen aufweist, die im Adapter bzw. im Werkzeughalter miteinander fluchtend so ausgebildet sind, daß sie eine gemeinsame Achse haben, welche in einem Paar aufeinander senkrecht stehender, zu Vor derflächen und Seitenflächen des Werkzeughalters paralleler Ebenen liegt und mit einer Schnittachse der genannten Ebenen zugehörige erste Winkel und zweite Winkel bildet, wobei die Anordnung so ist, daß das Einschrauben einer Spannschraube in die miteinander fluchtenden Bohrungen den Adapter wirkungs voll gegen den Werkzeughalter festspannt und zur gleichen Zeit auf eine erste Spannbacke eine resultierende Kraft so ausübt, daß letztere zum wirkungsvollen Festspannen des Ein satzes gegen die zweite Spannbacke um den Halsabschnitt schwenkbar ist.

Bei einer solchen Zerspanungswerkzeug-Anordnung gemäß der Er findung gewährleistet die Winkelbeziehung zwischen den fluch tenden Bohrungen die gleichzeitige wirkungsvolle Festspannung der Spannbacken gegen den Schneideinsatz und zur gleichen Zeit das wirkungsvolle Festklemmen des Adapters gegen den Werkzeughalter.

Vorzugsweise ist die Bohrung im Adapter in benachbarten Rän dern eines in den Adapter eingearbeiteten langen Schlitzes ausgebildet, der sich von einem Randabschnitt des Adapters zu einem inneren Endabschnitt in der Nähe eines inneren Endes der Einsatz-Aufnahmevertiefung erstreckt, wobei die Bohrung von sich gegenüberliegenden, zweckdienlich profilierten Aus sparungen in den Rändern des Schlitzes begrenzt ist. Bei ei ner solchen bevorzugten Ausführungsform ist der schmale Hals abschnitt zwischen dem inneren Ende des Schlitzes und dem in neren Ende der Einsatz-Aufnahmevertiefung begrenzt. Wird über die von den sich gegenüberliegenden Aussparungen der Schlitz ränder begrenzte Bohrung eine Spannschraube mit Kegelkopf in die Bohrung im Werkzeughalter eingeschraubt, wirkt der Kegel kopf der Schraube auf die erste Spannbacke so, daß sie um den schmalen Halsabschnitt elastisch so geschwenkt wird, daß sie den Schneideinsatz in ihrer Stellung festklemmt.

Mehrere Ausführungsbeispiele einer Zerspanungswerkzeug-Anord nung für die Metallbearbeitung gemäß der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht in auseinandergezogener Darstel lung einer Ausführungsform einer Zerspanungswerk zeug-Anordnung für die Metallbearbeitung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Zerspanungswerkzeug-Anordnung gemäß Fig. 1 in zusammengebautem Zustand,

Fig. 3 eine Vorderansicht mit einem Teilschnitt durch die Zerspanungswerkzeug-Anordnung gemäß Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Schrägansicht in auseinandergezogener Darstel lung einer zweiten Ausführungsform einer Zerspa nungswerkzeug-Anordnung zur Metallbearbeitung,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Zerspanungswerkzeug-Anordnung gemäß Fig. 4 in zusammengebautem Zustand,

Fig. 6 eine Vorderansicht mit einem Teilschnitt durch die Zerspanungswerkzeug-Anordnung gemäß Fig. 4 und 5,

Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung von Winkelbeziehungen zwischen Verbindungsorganen der Zerspanungswerkzeug- Anordnung gemäß Fig. 4 und 5,

Fig. 8a und 8b eine vereinfachte Darstellungen der Anwendung der Zerspanungswerkzeug-Anordnung mit verschieden ge stalteten Schneideinsätzen, und

Fig. 9a, 9b und 9c eine vereinfachte Darstellungen verschiedener abgewandelter Aufnahmen und Abstützungen für die Bauteile der Zerspanungswerkzeug-Anordnung.

Bei der in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Werkzeughalter 1 von überwiegender Längserstreckung und im wesentlichen rechteckiger Querschnittsgestalt an seinem voreilenden Ende mit einer rechteckigen Vertiefung 2 ausge bildet, die von einer Rückwand 3, einem Seitenrand 4 und ei nem Bodenrand 5 begrenzt ist. In der nachstehenden Beschrei bung wird die räumliche Anordnung bestimmter Bauteile des Werkzeughalters unter Bezugnahme auf die drei zueinander rechtwinkligen Achsen des Werkzeughalters definiert, die zu den rechtwinklig angeordneten Rändern 1a, 1b und 1c des Werk zeughalters parallel sind.

In den Werkzeughalter 1 dringen parallel zum Rand 1a zwei Ge windebohrungen 6 und 7 ein, wobei die Bohrung 6 von der Flä che bzw. Rückwand 3 aus, die Bohrung 7 dagegen von einer äu ßeren Hauptfläche 8 aus in den Werkzeughalter 1 sich er streckt.

Von der Rückwand 3 aus erstreckt sich in den Werkzeughalter 1 eine Gewindebohrung 9 in der Weise, daß sie, von der Haupt fläche 8 aus gesehen, mit einer zum Rand 1b parallelen Achse des Werkzeughalters 1 einen Winkel α (sh. Fig. 2) und, von einer Vorderseite 10 des Werkzeughalters 1 aus gesehen, einen Winkel β einschließt (sh. Fig. 3).

Ein Adapter 11 ist von einem im wesentlichen ebenen Abschnitt 12, einem mit ihm fest bzw. einstückig verbundenen, nach rückwärts hervorragenden Abschnitt 13 und einem nacheilenden Abschnitt 14 gebildet. In den Adapter 11 ist eine beim ge zeigten Beispiel schlitzförmige Einsatz-Aufnahmevertiefung 15 eingearbeitet, die von einer oberen Spannbacke 16 und einer unteren Spannbacke 17 begrenzt ist. Die Schneiden-Aufnahme vertiefung 15 steht mit einem im Adapter 11 ausgebildeten langen Schlitz 18 in Verbindung, wobei ein Endabschnitt des Schlitzes 18 mit einem hinteren Ende des nacheilenden Ab schnitts 14 einen elastischen Hals 19 des Adapters 11 bildet.

Gegenüberliegende Ränder der Spannbacken 16 und 17 sind V- förmig so ausgebildet, daß sie in entsprechende V-förmige Nu ten in einem langen Schneideinsatz 20 passen, der in der Auf nahmevertiefung 15 aufnehmbar ist.

In den Adapter 11 sind Spannschraubenlöcher 21, 22 und 23 so eingearbeitet, daß beim Einbauen des Adapters 11 in den Werk zeughalter 1 mit Einsetzen des hervorragenden Abschnitts 13 in die Vertiefung 2 die Schraubenlöcher 21, 22 und 23 je mit dem zugehörigen Gewindeloch 6, 7 bzw. 9 im Werkzeughalter 1 fluchten.

Wenn gemäß Fig. 2 der Adapter 11 und der Werkzeughalter 1 mittels Spannschrauben 24, 25 und 26 zusammengeklemmt sind, besteht die Wirkung der Spannschrauben 24 und 25 einfach dar in, daß sie den Adapter 11 gegen die Rückwand 3 im ausgespar ten Werkzeughalter 1 festspannen. Dagegen besteht die Wirkung der Spannschraube 26 einerseits darin, daß sie die Anpressung des Adapters 11 gegen die Rückwand 3 verstärkt, zusammen mit dem Festklemmen der Unterseite des Adapters 11 gegen den Bo denrand 5 der Vertiefung 2 und einer Seitenfläche des Adap ters 11 gegen den Seitenrand 4 der Vertiefung 2, andererseits darin, daß sie auf die Spannbacke 16 eine nach unten gerich tete Schwenkkraft so ausübt, daß die Spannbacke 16 zum Fest klemmen des Schneideinsatzes 20 gegen die untere Spannbacke 17 um den schmalen Hals 19 schwenkt.

Dadurch, daß die Neigung der miteinander fluchtenden Gewinde bohrungen 9 und 23 bei Betrachtung von der Hauptfläche 8 und von der Vorderseite 10 aus in zwei verschiedenen Richtungen vorgesehen ist, ist gewährleistet, daß der Adapter 11 wir kungsvoll und sicher gegen den Werkzeughalter 1 festgespannt wird und daß der Schneideinsatz 20 sicher zwischen den Spann backen 16 und 17 festgeklemmt wird, ohne daß der elastische Halsabschnitt 19 des Adapters 11 übermäßig beansprucht wird.

Fig. 4, 5, 6 und 9 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Zerspanungswerkzeug-Anordnung, die beim gezeigten Bei spiel einen Werkzeughalter 31 von überwiegender Längserstrec kung mit einer Oberseite 32, einer Seitenfläche 33 und einer Vorderseite 34 aufweist. Der Werkzeughalter 31 hat rechtwink lig zueinander ausgerichtete Ränder 35, 36 und 37, auf die weiter unten bei der Festlegung von Richtungen von Werkzeug halter-Bauteilen Bezug genommen wird.

In einem voreilenden Ende des Werkzeughalters 31 ist eine rechteckige Vertiefung 38 ausgebildet, die von einer Rücken fläche 39, einem Seitenrand 40 und einem Bodenrand 41 be grenzt ist. Von der Rückenfläche 39 aus, parallel zum Rand 35 des Werkzeughalters 31, erstrecken sich in den Werkzeughalter 31 drei Gewindebohrungen 42, 43 und 44. Eine vierte Gewinde bohrung 45 dringt in den Werkzeughalter 31 in einer Richtung ein, die, von der Rückenfläche 33 aus gesehen (sh. Fig. 5), mit der zum Rand 37 parallelen Achse des Werkzeughalters 31 einen Winkel α′ und, von der End- bzw. Vorderseite 34 aus ge sehen (sh. Fig. 6), mit einer zum Rand 37 parallelen Achse einen Winkel β′ bildet.

Ein im wesentlichen ebener Adapter 51 weist eine obere Spann backe 52 und eine untere Spannbacke 53 auf, die zwischen sich eine Schneiden-Aufnahmevertiefung 54 begrenzen.

Im Adapter 51 ist unter einem Winkel zu seinem oberen Rand 56 ein langer Schlitz 55 eingearbeitet, der sich vom Rand 56 zu einem Bereich in der Nähe eines inneren Endes der Vertiefung 54 so erstreckt, daß ein schmaler, flexibler Hals 57 des Ad apters 51 gebildet ist.

In sich gegenüberliegenden Rändern des Schlitzes 55 sind zwei Profil-Aussparungen 58a und 58b ausgebildet.

Der Adapter 51 wird am Werkzeughalter 31 durch Einsetzen in die Vertiefung 38 und anfängliches Festspannen mit Spann schrauben 61, 62 und 63 befestigt.

Sodann wird in die Schneiden-Aufnahmevertiefung 54 ein langer Schneideinsatz 64 in Stellung gebracht, und es wird über die Profil-Aussparungen 58a und 58b in die geneigte Gewindeboh rung 55 eine Spannschraube 65 mit einem Kegelkopf 65a (sh. Fig. 6) eingeschraubt. Durch das Festziehen der Spannschraube 65 wird die Spannbacke 52 so um den flexiblen Halsabschnitt 57 geschwenkt, daß der Schneideinsatz 64 zwischen den Spann backen 52 und 53 festgeklemmt wird und zur gleichen Zeit die wirkungsvolle Klemmung des Adapters 51 gegen den Werkzeughal ter 31 ergänzt wird.

Die Verwendung einer Kegelkopf-Schraube 65 in der vorstehend beschriebenen Weise zum Schwenken der Spannbacke 52 um den Hals 57 ist an sich bekannt. Es ist auch bekannt, daß zu die sem Zweck die Profil-Aussparungen 58a und 58b nicht exakt mit der Gestalt des Kegelkopfes 65a übereinstimmen, sondern von dieser Gestalt in bekannter Weise so abweichen sollen, daß örtliche Lücken und örtliche Berührungsstellen entstehen. Die spezielle Anordnung dieser Berührungsstellen und ihre Aus richtung in bezug auf die Richtung der geneigten Bohrung 55 bestimmen die Richtung und die Größe der auf die Spannbacke 52 einwirkenden Kräfte in der Weise, daß das sichere Fest klemmen des Schneideinsatzes 64 zwischen den Spannbacken 52 und 53 gewährleistet ist.

Fig. 7 zeigt eine imaginäre Ebene 71, in der eine Achse 72 der geneigten Gewindebohrung 55 (und somit der Spannschraube 65) enthalten ist. Die Ebene 71 ist so ausgerichtet, daß ihre Längskanten 73a und 73b parallel zum Längsrand 36 des Werk zeughalters 31 sind. Wird nun angenommen, daß sich der Kegel kopf 65a der Spannschraube 65 in den Aussparungen 58a und 58b an Stellen A und B abstützt, dann schneidet eine durch die Stellen A und B gehende Ebene 74 die Ebene 71 unter einem Winkel δ, und die Größe dieses Winkels δ beeinflußt die Größe der Kraft, die zum Festklemmen des Adapters 51 gegen den Werkzeughalter 31 dient, daher die Größe der Kraft, welche die Spannbacke 52 zum Festklemmen des Schneideinsatzes 64 in der Aufnahmevertiefung 54 bewegt.

Für eine spezielle Ausführungsform der Zerspanungswerkzeug- Anordnung der im Zusammenhang mit Fig. 4, 5, 6 und 7 be schriebenen Art mit einem Winkel δ von 15° ist die Winkel richtung der auf den Adapter 51 wirkenden Kraft, von der Vor derseite 34 des Werkzeughalter 31 aus gesehen, mit F_f, die Winkelrichtung derselben Kraft, von der Seitenfläche 33 des Werkzeughalters 31 aus gesehen, mit F_s bezeichnet.

Für verschiedene Werte von α, β und den Spannschraubenkopfke gel ergeben sich folgende Werte für F_f und F_s:

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Spannbacken mit langen, V-förmigen Rippen passend zu entspre chenden V-förmigen Nuten im Schneideinsatz ausgestattet, so daß eine wirkungsvolle, sichere Aufnahme des Schneideinsatzes in der Aufnahmevertiefung gewährleistet ist. Fig. 8a zeigt dagegen einen Schneideinsatz 81 mit schrägen oberen und unte ren Rändern 81a und 81b, der in einem Adapter gemäß der Er findung wirkungsvoll festspannbar ist. Fig. 8b zeigt die Festklemmung eines Schneideinsatzes 82 mit einem oberen und unteren gezahnten Rand 82a und 82b.

In Fig. 9a und 9b ist dargestellt, wie der Adapter im Werk zeughalter dadurch zusätzlich abgestützt werden kann, wenn er gemäß Fig. 9a an seinem unteren Ende mit einem sich rückwärts erstreckenden Vorsprung 85 oder gemäß Fig. 9b an einem mitt leren Abschnitt mit einem Vorsprung 86 ausgebildet ist, der in zweckdienlicher Weise in einer entsprechenden Vertiefung im Werkzeughalter aufgenommen wird. In äquivalenter Weise kann der Adapter mit einer entsprechenden Vertiefung 87 aus gebildet sein, in die dann gemäß Fig. 9c ein Vorsprung vom Werkzeughalter eindringt.

Claims

1. Zerspanungswerkzeug-Anordnung für die Metallbearbeitung mit einem Werkzeughalter (1; 31), einem im wesentlichen ebe nen Adapter (11; 51), der am Werkzeughalter (1; 31) mit Schrauben festspannbar ist, einer ersten und einer zweiten Einsatz-Spannbacke (16, 17; 52, 53), die mit dem Adapter (11; 51) fest bzw. einstückig verbunden sind und zwischen sich ei nen Einsatz-Aufnahmeschlitz (15; 54) zur Aufnahme eines Schneideinsatzes (20; 64) begrenzen, einem relativ schmalen Halsabschnitt (19; 57), der mit dem Adapter (11; 51) fest bzw. einstückig verbunden ist und zum Verbinden der ersten Spannbacke (16; 52) mit dem übrigen Teil des Adapters (11; 51) dient, und einer Schraubverbindung (26; 65) zum Festspan nen des Adapters (11; 51) gegen den Werkzeughalter (1; 31), dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubverbindung Schrauben-Aufnahmebohrungen (9, 23; 58, 45) aufweist, die im Adapter (11; 51) bzw. im Werkzeughal ter (1; 31) miteinander fluchtend so ausgebildet sind, daß sie eine gemeinsame Achse haben, welche in einem Paar aufein ander senkrecht stehender, zu Vorderflächen (9; 34) und Sei tenflächen (8; 33) des Werkzeughalters (1; 31) paralleler Ebenen liegt und mit einer Schnittachse der genannten Ebenen zugehörige erste Winkel (α; α′) und zweite Winkel (β, β′) bildet, wobei die Anordnung so ist, daß das Einschrauben ei ner Spannschraube (26; 65) in die miteinander fluchtenden Bohrungen (9, 23; 58, 45) den Adapter (11; 51) wirkungsvoll ge gen den Werkzeughalter (1; 31) festspannt und zur gleichen Zeit auf die erste Spannbacke (16; 52) eine resultierende Kraft so ausübt, daß letztere zum wirkungsvollen Festspannen des Einsatzes (20; 64) gegen die zweite Spannbacke (17; 53) um den Halsabschnitt (19; 57) schwenkbar ist.

2. Zerspanungswerkzeug-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz-Aufnahmeschlitz (15) an einem seiner Enden mit einem Ende eines langen Schlitzes (18) in Verbindung steht, wobei ein entgegengesetztes Ende des Schlitzes (18) mit einem Randabschnitt des Adapters den Halsabschnitt (19) begrenzt.

3. Zerspanungswerkzeug-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (11) mit einem relativ dicken, sich nach hinten erstreckenden Abschnitt (13) ausgebildet ist, der in eine entsprechende Vertiefung (2) in einem Endabschnitt des Werk zeughalters (81) einsetzbar ist, und daß die Schrauben-Aufnah mebohrung (23) im relativ dicken Abschnitt (13) ausgebildet ist.

4. Zerspanungswerkzeug-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Adapter (51) ein langer Schlitz (55) ausgebildet ist, der sich von einem Randabschnitt (56) des Adapters (51) zu einem inneren Endabschnitt in der Nähe eines inneren Endes des Ein satz-Aufnahmeschlitzes (54) erstreckt, wobei der Halsab schnitt (57) zwischen dem inneren Endabschnitt des Schlitzes (55) und dem inneren Ende des Einsatz-Aufnahmeschlitzes (54) begrenzt ist, dabei Profil-Aussparungen (58a, 58b) in benach barten Rändern des Schlitzes (55) so ausgebildet sind, daß zwischen ihnen die Bohrung im Adapter (51) gebildet ist, wo bei die Spannschraube (65) mit einem Kegelkopf (65a) ausge bildet ist, der an den Profil-Aussparungen (58a, 58b) ab stützbar ist.

5. Zerspanungswerkzeug-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (51) von im wesentlichen ebener Gestalt ist, und der Werkzeughalter (31) in einem seiner Enden eine Vertiefung (38) für die Aufnahme des Adapters (31) aufweist.