DE4116384A1 - Form-schneidwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug für Metall, umfassend: Einen länglichen Werkzeugkörper mit kreisrundem Querschnitt und mit einer vorderen Stirnfläche, die im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist, mit mehreren radial vom Umfang des Werkzeugkörpers abstehenden Zähnen, die angrenzend an die vordere Stirnfläche ausgebildet und in Umfangsrichtung winkelmäßig gegeneinander versetzt rund um den Körper angeordnet sind, ein dünnes, flexibles Metallplättchen, welches vor der vorderen Stirnfläche des Werkzeugkörpers angeordnet ist und mehrere radial abstehende Schneidzähne aufweist, die winkelmäßig gegeneinander versetzt rund um den Umfang des Plättchens angeordnet sind, wobei die Anzahl der Schneidzähne des Plättchens gleich der Anzahl der Zähne des Werkzeugkörpers ist, wobei jeder Schneidzahn der Plättchens winkelmäßig mit einem der Zähne des Werkzeugkörpers fluchtet, wobei die Schneidzähne des Plättchens mit ihren Spitzen, Flanken und Fußteilen größer sind als die entsprechenden Zähne an dem Werkzeugkörper, derart, daß die Schneidzähne des Plättchens etwas über die Spitzen, die Flanken und die Fußteile der Zähne des Werkzeugkörpers vorstehen, Spanneinrichtungen zum Halten des Plättchens in einem durchgebogenen Zustand und in starrer, flächiger Anlage an der kegelstumpfförmigen vorderen Stirnfläche, derart, daß die Schneidzähne des Plättchens durch die Zähne des Werkzeugkörpers von hinten abgestützt werden, und Drehsicherungseinrichtungen zum Verhindern einer Drehung des Plättchens relativ zu dem Werkzeugkörper, wobei die Drehsicherungseinrichtungen eine Öffnung in dem Werkzeugkörper und eine damit fluchtende, in Umfangsrichtung geschlossene Öffnung in dem Plättchen sowie einen Zapfen umfassen, der in der Öffnung des Werkzeugkörpers festgelegt ist und in die in dem Plättchen vorgesehene Öffnung vorsteht, welche einen ersten und einen zweiten Endbereich aufweist.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Schneidwerkzeug zum Schneiden unregelmäßiger Formen, wie z. B. der Zähne eines Zahnrads. Üblicherweise besitzen derartige Schneidwerkzeuge einen Grundkörper mit mehreren Zähnen, die winkelmäßig gegeneinander versetzt rund um den Umfang des Körpers angeordnet sind. Die Spitzen, Flanken und Fußteile der Zähne sind dabei, ausgehend von der Stirnfläche des Körpers, in radialer Richtung schräg nach innen geneigt, so daß die Kanten der Zähne die Schneidkanten des Schneidwerkzeugs bilden. Häufig ist die Oberfläche des Schneidwerkzeugs mit einer dünnen Titannitridschicht beschichtet.

Bei den meisten derzeit verwendeten Schneidwerkzeugen ist es, wenn diese stumpf werden, erforderlich, die Stirnfläche des Werkzeugs und damit die Stirnflächen der Zähne abzuschleifen, um das Werkzeug wieder zu schärfen. Diese Art des Schärfens durch Abschleifen bringt eine Reihe von Problemen mit sich.

In der auf einer Anmeldung der Anmelderin basierenden US-PS 45 76 527 ist ein Form-Schneidwerkzeug beschrieben, mit dem diese Probleme überwunden werden. Bei dem dort beschriebenen Schneidwerkzeug werden die Zähne mit ihren Schneidkanten durch ein dünnes, flexibles Metallplättchen gebildet, welches an dem Werkzeughalter- bzw. körper befestigt ist und mit dessen Stirnfläche und Zähnen fluchtet. Der Werkzeugkörper ist dabei im wesentlichen ebenso ausgebildet wie der Werkzeugkörper früherer Schneidwerkzeuge und dient der rückwärtigen Abstützung der Schneidzähne des Plättchens. Wenn die Schneidkanten stumpf werden, wird das dünne Plättchen einfach entfernt und gegen ein neues ausgewechselt. Zum Befestigen des Plättchens an dem Körper derart, daß sich die Zähne von Werkzeugkörper und Plättchen decken, ist ein Klemmring vorgesehen, der gegen die äußere Stirnfläche des Plättchens angezogen werden kann. Wenn das betreffende Befestigungselement angezogen wird, biegt der Klemmring das dünne Plättchen in die dem Werkzeugkörper entsprechende Form und klemmt das Plättchen an dem Werkzeugkörper fest.

Obwohl das Plättchen auf diese Weise stramm an dem Körper festgeklemmt wird, müssen Drehsicherungseinrichtungen vorgesehen werden, die dafür sorgen, daß das Plättchen in einer fest vorgegebenen Winkelstellung gesichert wird, und die verhindern, daß das Plättchen bezüglich des Körpers verdreht wird. Bei dem bekannten Schneidwerkzeug gemäß dem genannten US-Patent wird das Drehen des Plättchens durch einen zylindrischen Positionierzapfen verhindert, der eine Öffnung in dem Klemmring durchgreift und in Aussparungen des Plättchens und des Werkzeugkörpers eingreift. Diese Anordnung leidet jedoch aufgrund der Tatsache, daß der Kontakt zwischem dem Zapfen und dem durchgebogenen Plättchen in der Praxis nur ein linienförmiger Kontakt über maximal etwa 90° des Umfangs des Zapfens ist, unter besonderen Problemen. Der begrenzte Kontakt zwischen dem Zapfen und der Kante der Öffnung in dem Plättchen kann nämlich zu einer Deformation im Kontaktbereich führen, wenn das Plättchen starken tangentialen Schneidkräften ausgesetzt wird. Die Deformation erlaubt dann eine entsprechende winkelmäßige Drehung des Plättchens gegenüber dem Körper, und zwar gegebenenfalls in einem solchen Umfang, daß die rückwärtige Abstützung durch die Zähne des Körpers verloren geht, was zu einer vorzeitigen Zerstörung des Plättchens führen kann.

In dem Bestreben, die Drehsicherungseinrichtungen weiter zu verbessern, wurde versucht, die Drehsicherung durch einen speziellen Keil mit rechteckigem Querschnitt zu erreichen. Ein derartiger Keil paßt in Keilnuten des Plättchens, des Körpers und des Klemmrings und besitzt aufgrund seiner speziellen Form eine größere Kontaktfläche mit dem durchgebogenen Plättchen, so daß die winkelmäßige Kriechbewegung des Plättchens beim Einsatz des Werkzeugs auf ein Minimum reduziert wird. Die untersuchte Konstruktion zwingt jedoch zum Einhalten sehr enger Toleranzen für den Keil und die Keilnuten und führt folglich zu hohen Herstellungskosten. Außerdem müssen die Keilnuten in der Praxis scharfe Kanten haben, an denen sich die Materialspannungen konzentrieren, was in einigen Fällen zu einem Brechen der Plättchen beim Durchbiegen derselben geführt hat.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug der eingangs angegebenen Art speziell hinsichtlich der Drehsicherungseinrichtungen dahingehend zu verbessern, daß auf relativ einfache und billige Weise eine zuverlässige winkelmäßige Festlegung des Plättchens am Werkzeugkörper erreicht und auch während des Betriebes aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schneidwerkzeug gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Öffnung in dem Plättchen derart ausgebildet ist, daß der erste Endbereich der Öffnung den Zapfen längs eines Bogens auf der einen Seite des Zapfens erfaßt und auf der gegenüberliegenden Seite des Zapfens längs eines Bogens von diesem einen Abstand aufweist, während der zweite Endbereich der Öffnung den Zapfen längs eines Bogens auf dieser gegenüberliegenden Seite des Zapfens erfaßt und von dem Zapfen auf der genannten einen Seite desselben einen Abstand aufweist.

Es ist ein besonderer Vorteil, daß sich bei der erfindungsgemäßen Drehsicherung keine Notwendigkeit für das Eingreifen von Verriegelungseinrichtungen in den Klemmring ergibt, so daß dieser einfach und preiswert herstellbar ist. Weiterhin werden vergleichsweise große Kontaktflächen zwischen dem Zapfen und dem Plättchen erhalten, wodurch Deformationen und einer winkelmäßigen Verdrehung des Plättchens entgegengewirkt wird, insbesondere wenn die Öffnung und der damit zusammenwirkende Zapfen in radialer Richtung relativ dicht an den Zähnen angebracht werden. Weiterhin werden Bereiche hoher Spannungskonzentrationen vermieden, die zu einem Brechen des Plättchens führen könnten. Außerdem wird eine relativ schnelle und problemlose Montage des Schneidwerkzeugs ohne die Notwendigkeit für das Vorhandensein spezieller Einspanneinrichtungen ermöglicht.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht ferner darin, daß eine zuverlässige Drehsicherung mit Hilfe eines einfachen, billigen und leicht zu montierenden Zapfens erreicht wird, welcher in eine speziell ausgestaltete und positionierte Öffnung des Plättchens eingreift. Dabei schafft die erfindungsgemäße Gestalt der Öffnung große Kontaktflächen mit dem Zapfen, während gleichzeitig die radiale Lage der Öffnung eine Auslenkung in den Kontaktbereichen verhindert.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Öffnung in dem Plättchen so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie den Zapfen bereits aufnehmen und das Plättchen winkelmäßig ausrichten kann, wenn das Plättchen im flachen Zustand an dem Körper positioniert wird, während die relativ großen Kontaktflächen mit dem Zapfen anschließend geschaffen werden, wenn das Plättchen bei der Endmontage in seine durchgebogene Form gebracht und eingespannt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Schneidwerkzeug gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Unteransicht des Werkzeugs gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung durch einen Teil des Werkzeugs gemäß Fig. 1, wobei ein zu dem Werkzeug gehörendes Plättchen gerade an den Werkzeugkörper angelegt, jedoch noch nicht durchgebogen ist;

Fig. 4 eine der Darstellung gemäß Fig. 3 entsprechende Darstellung bei fertig montiertem durchgebogenem Plättchen;

Fig. 5 eine schematische Darstelung eines Plättchens mit einer in konventioneller Weise ausgebildeten zylindrischen Öffnung zur Verdeutlichung der Verlagerung einzelner Punkte beim Durchbiegen des Plättchens, ausgehend von einem zunächst flachen Zustand;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung mit einem in ein nicht durchgebogenes Plättchen eingreifenden Zapfen;

Fig. 7 eine der Darstellung gemäß Fig. 6 entsprechende schematische Darstellung bei durchgebogenem Plättchen;

Fig. 7A eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Lage der Kontaktflächen bei durchgebogenem Plättchen;

Fig. 8 eine Teildraufsicht auf das Plättchen zur Verdeutlichung der bevorzugten Lage einer Öffnung in demselben; und

Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung einer Anordnung zur Herstellung einer erfindungsgemäß in spezieller Weise ausgebildeten Öffnung in dem Plättchen.

Während die Erfindung bei Werkzeugen zum Schneiden unterschiedlicher Werkstücke von unregelmäßiger Form eingesetzt werden kann, wird sie nachstehend anhand der Zeichnungen zum Zwecke der Verdeutlichung unter Bezugnahme auf ein Schneidwerkzeug 10 zum Schneiden von Zähnen an einem Werkstück, wie z. B. einem Zahnradrohling (nicht gezeigt) erläutert. Das Schneidwerkzeug 10 - nachstehend nur noch als Werkzeug bezeichnet - besitzt einen konischen Stahlkörper 13 mit mehreren Zähnen 14, die rund um den Umfang des Stahlkörpers 13 angeordnet sind. Dieser Körper 13 kann an einem Spindeladapter 15 montiert werden und kann um die Drehachse a von Spindel und Körper gedreht werden, während das Werkstück synchron dazu gedreht wird. Während dieser Drehbewegung wird das Werkzeug in Längsrichtung relativ zu dem Werkstück hin- und herbewegt, wobei es während der Abwärtsbewegung in spanenden Eingriff mit dem Werkstück gebracht wird, um in diesem Zähne zu schneiden.

Der Werkzeugkörper 13 besitzt eine zentrale Bohrung 16, an der er von dem Spindeladapter 15 in der Weise aufgenommen wird, wie dies in der US-PS 45 76 527 beschrieben ist. An seinem äußeren bzw. in der Zeichnung unteren Ende ist der Werkzeugkörper 13 mit einer Senkbohrung 17 versehen, die der Aufnahme einer Kontermutter 18 dient, die auf das untere Ende des Spindeladapters 15 aufgeschraubt wird.

Die Kanten der Zähne 14 des Grundkörpers 13 werden durch den Schnittpunkt einer Stirnfläche 24 des Grundkörpers 13 mit den Spitzen 25 und Flanken 26 der Zähne 14 und mit den Zahnfüßen 27 gebildet. Die Fläche 24 befindet sich am dickeren Ende des konischen Körpers 13. Die Spitzen 25 und die Zahnfüße 27 der Zähne 14 sind ausgehend von der Fläche 24 schräg nach innen geneigt, um für einen Hinterschneidwinkel c (Fig. 3) zu sorgen, der gewöhnlich zwischen 4 und 8° liegt, wobei 8° im allgemeinen einen geeigneten Winkel darstellen. Die Flanken jedes Zahns 14 konvergieren nach oben in Richtung aufeinander, so daß beim Schneidvorgang keine Reibwirkung eintritt.

Wie am besten aus Fig. 3 deutlich wird, ist die Fläche 24 des Werkzeugkörpers 13 kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Fläche 24 könnte zwar konvex sein, ist jedoch vorzugsweise konkav und besitzt einen Neigungswinkel d zwischen 5 und 10°, wobei für die meisten Anwendungen 5° üblich sind.

Um die Notwendigkeit eines Nachschärfens der Schneidkanten des Werkzeugs 10 zu umgehen, wenn die Schneidkanten stumpf werden, werden die Schneidkanten an einem dünnen Metallplättchen 30 ausgebildet, welches lösbar an der Fläche 24 des Körpers 13 befestigt ist und an die Form der Fläche 24 des Körpers 13 angepaßt ist, wobei letzterer im wesentlichen ebenso ausgebildet ist wie bei einem massiven Werkzeug. Das Metallplättchen 30 ist mit mehreren Zähnen 31 versehen, die starr durch die Zähne 14 des Werkzeugkörpers 13 abgestützt werden. Das Plättchen wird lösbar an der Fläche 24 gehaltert. Wenn die Schneidkanten stumpf werden, wird das Plättchen 30 entfernt und durch ein anderes ersetzt. Gemäß Fig. 8 sind die Flanken 32 und die Spitzen bzw. die äußeren Enden 33 der Zähne 31 des Plättchens 30 und die dazwischen liegenden Zahnfüße 34 bezüglich der Ebene des Plättchens 30 so angeordnet, daß die Kanten im wesentlichen mit den Flanken 26 und den Spitzen 25 der Zähne 14 des Grundkörpers bzw. mit den Kanten der Zahnfüße 27 fluchten. Vorzugsweise sind die Zähne 31 an den Plättchen 30 etwas größer als die Zähne 14 an dem Körper 13, so daß sich an den Spitzen, den Flanken und den Fußteilen der Zähne des Plättchens ein schmaler Rand (beispielsweise von 0,25 mm) ergibt, in dessen Bereich die Zähne des Plättchens 30 etwas über die entsprechenden Teile der Zähne 14 des Körpers 13 vorstehen. Das Plättchen 30 besteht vorzugsweise aus einem dünnen Blech (beispielsweise etwa 12 mm) aus Werkzeugstahl, welcher anschließend gehärtet und mit einem dünnen Film aus Titannitrid beschichtet wird. Die vorstehend erwähnte Patentschrift offenbart ein Verfahren, nach dem das Plättchen hergestellt werden kann.

Das Plättchen 30 wird an dem Werkzeugkörper 13 mit Hilfe eines Klemmrings 35 befestigt (Fig. 3), der durch eine ringförmige Buchse 36 mit einem einstückig angeformten radialen Flansch 37 gebildet wird. Die Buchse paßt in die Senkbohrung 17 des Spindeladapters 15, während der Flansch 36 das Plättchen 30 unmittelbar hinter den Zahnfüßen bzw. den Nuten 34 der Zähne 31 erfaßt. Das Festspannen des Plättchens 30 erfolgt durch Anziehen der Mutter 18, wobei der Flansch 37 des Klemmrings 35 gegen die Außenseite bzw. Unterseite des Plättchens 30 gezogen wird. Während die Mutter 18 angezogen wird, biegt der Flansch 37 das Plättchen, ausgehend von einem anfänglich flachen Zustand (Fig. 3), bis das Plättchen flächenhaft an der kegelstumpfförmigen Stirnfläche 24 des Werkzeugkörpers 13 anliegt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Oberseite des Flansches 37 erstreckt sich dabei parallel zu der Fläche 24, so daß das Plättchen im durchgebogenen Zustand fest zwischen dem Flansch 37 und dem Körper 13 eingespannt ist.

Die Enden (Spitzen) 33 der Zähne 31 des Plättchens 30 sind mit einem Winkel e (Fig. 3) bezüglich der Arbeitsfläche des Plättchens abgeschrägt, so daß diese Enden für einen Hinterschneidwinkel sorgen, wenn das Plättchen 30 an der Fläche 24 des Körpers 13 befestigt wird. Bei dem als Ausführungsbeispiel dargestellten Schneidwerkzeug 10 ist der Winkel, mit dem die Enden 33 nach dem Durchbiegen des Plättchens 30 und der Befestigung desselben an der konischen Fläche 24 abgeschrägt verlaufen gleich dem Winkel c, mit dem die Zähne 14 des Körpers 13 abgeschrägt sind. Der Winkel e ist folglich gleich der Summe aus dem Stirnflächenwinkel d und dem äußeren Hinterschneidwinkel c, so daß nach dem Durchbiegen des Plättchens 30 nur der dem Winkel c entsprechende Teil des Winkels bezüglich einer parallel zur Achse a des Körpers 13 verlaufenden Linie verbleibt. Wenn die Stirnfläche 24 einen Konuswinkel d von 5° aufweist und der äußere Hinterschneidwinkel c 8° beträgt, dann muß der Winkel e an den Spitzen bzw. Enden 33 der Zähne 31 des Plättchens 30 also 13° betragen. Durch Anschrägen der Zähne 31 mit dem Winkel e werden auch die Flanken der Zähne des Plättchens und der Nutgrund derselben derart abgeschrägt, daß sie beim Schneidvorgang nicht an dem Werkstück reiben.

Das Durchbiegen des Plättchens 30 von dem flachen Zustand gemäß Fig. 3 in den durchgebogenen Zustand gemäß Fig. 4 sorgt für die Vorteile, die in der vorstehend erwähnten Patentschrift angesprochen sind, führt aber zu Schwierigkeiten unter dem Aspekt einer effektiven Verankerung des Plättchens in einer exakt vorgegebenen Winkel- bzw. Umfangsstellung. Bei der in der genannten Patentschrift offenbarten Schneidvorrichtung wird die Drehsicherung des Plättchens durch einen relativ einfachen und billigen Zylinderzapfen bewirkt, der durch eine Aussparung in dem Plättchen faßt. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich jedoch lediglich ein linienförmiger Kontakt zwischen dem Zapfen und dem Rand der Aussparung längs eines kurzen Zylinderbogens des Zapfens. Folglich deformieren tangentiale Kräfte, die auf das Plättchen ausgeübt werden, die in Kontakt miteinander stehenden Bereiche, so daß letztlich ein (leichtes) Verdrehen des Plättchens möglich wird. Andererseits sind Verriegelungen ohne einen Zapfen zwar verfügbar, diese Verriegelungen gegen eine Verdrehung des Plättchens sind jedoch teuer und besitzen außerdem andere Nachteile.

Gemäß der Erfindung ist eine spezielle Drehsicherung vorgesehen, bei der ein relativ einfacher und billiger zylindrischer Zapfen 40 verwendet wird, wobei jedoch gleichzeitig eine beträchtliche Kontaktfläche zwischen dem Plättchen und dem Zapfen 40 erreicht wird und eine schnelle und einfache Montage des Plättchens 30 ermöglicht wird. Wegen der beträchtlichen Kontaktfläche, die durch die erfindungsgemäße Drehsicherung erreicht wird, wird das durchgebogene Plättchen 30 starr in einer festen Winkelstellung positioniert und verdreht auch dann nicht, wenn es hohen tangentialen Schneidkräften ausgesetzt wird.

Der Zapfen 40 gemäß der Erfindung ist einfach ein kurzes zylindrisches Stahlstück, welches, nachdem es geschliffen und gehärtet ist, im Preßsitz oder auf eine andere Weise in einer Öffnung 41 (Fig. 3) festgelegt wird, die in dem Körper 13 ausgebildet ist und sich zur Unterseite bzw. zur Fläche 24 desselben öffnet. Vorzugsweise besitzt der Zapfen 40 einen Durchmesser von etwa 4,8 mm und eine Länge von etwa 9,5 mm und dient zur Sicherung von Plättchen 30 mit einem Außendurchmesser zwischen etwa 10 bis etwa 18 cm. Die Achse f des Zapfens 40 verläuft parallel zur Achse a des Körpers 13, und das untere Ende 41 des Zapfens 40 ist aus nachstehend noch näher zu erläuternden Gründen mit einem Winkel abgeschrägt (vgl. Fig. 6), der vorzugsweise dem Konuswinkel der Fläche 24 des Körpers (13) entspricht.

Zur genaueren Erläuterung des Grundprinzips der Drehsicherung gemäß der Erfindung wird nachstehend auf Fig. 5 Bezug genommen, welche ein Plättchen 30′ mit einer zylindrischen Bohrung 50′ aufweist, die denselben Durchmesser wie der Zapfen 40 hat. Die gestrichelte Linie in Fig. 5 deutet das Plättchen 30′ im unverformten Zustand an, während die ausgezogene Linie das Plättchen 30′ im durchgebogenen Zustand, nämlich nach Beendigung seiner Montage an dem Körper 13, zeigt.

Aus Fig. 5 wird deutlich, daß die Mittellinie CL-1 der Öffnung 5′ des flachen Plättchens 30′ die Mittellinie CL-2 dieser Öffnung in dem durchgebogenen Plättchen 30′ im Inneren der Öffnung des durchgebogenen Plättchens schneidet. Mit anderen Worten bewegt sich also beim Durchbiegen des Plättchens 30′ ein bestimmter Punkt A, der Mittellinie CL-1 parallel zur Achse a des Werkzeugs 10 zu einem Punkt A′ auf der Mittellinie CL-1. Die Punkte B, C, D und E an den Enden der Öffnung bewegen sich sowohl seitlich als auch in axialer Richtung zu den Punkten B′, C′, D′ bzw. E′, wenn das Plättchen durchgebogen wird. Aufgrund der seitlichen Bewegung der Enden der Öffnung kann eine zylindrische Öffnung keinen axial angeordneten zylindrischen Zapfen desselben Durchmessers aufnehmen, wenn das Plättchen durchgebogen wird. Vielmehr würde sich eine Kollision zwischen Plättchen und Zapfen ergeben.

Gemäß der Erfindung ist das Plättchen 30 daher mit einer Öffnung 50 versehen, die am oberen und unteren Ende in spezieller Weise ausgebildet ist, um eine Kollision mit dem axial positionierten zylindrischen Zapfen 40 zu vermeiden, wenn das Plättchen 30 angesetzt und dann durchgebogen wird, wobei gleichzeitig eine beträchtliche Kontaktfläche zwischen dem voll durchgebogenen Plättchen und dem Zapfen angestrebt wird, um das Plättchen starr in einer vorgegebenen Winkelstellung zu sichern. Dies wird dadurch erreicht, daß die endgültige Form der Öffnung 50 erst dann fertiggestellt wird, wenn das Plättchen 30, ausgehend von seinem flachen Zustand, im Zuge der Montage vollständig durchgebogen ist.

Im einzelnen wird in dem Plättchen 30 zunächst eine durchgehende Öffnung geeigneten Durchmessers (beispielsweise mit einem Durchmesser von 4,19 mm für einen Zapfen 40 mit einem Durchmesser von 4,76 mm) erzeugt, wobei die Achse der Öffnung parallel zur Symmetrieachse des Plättchens verläuft und wobei das Herstellen der Öffnung nach einem konventionellen Verfahren, beispielsweise durch Bohren oder Laserschneiden, erfolgt. Anschließend wird das Plättchen gehärtet und geschliffen und in eine Einspannvorrichtung 60 eingelegt (Fig. 9), welche einen zentralen Dorn 61 zum radialen Positionieren des Plättchens und ein Positionierelement (62) zum Erfassen eines Zahns 31 des Plättchens zum winkelmäßigen Positionieren desselben aufweist. Der Dorn 61 ist dabei von einem Amboß 63 umgeben, der eine kegelstumpfförmige Oberseite 64 aufweist, deren Form der Form der konischen Stirnfläche 24 des Körpers 13 entspricht.

Ein Honwerkzeug 65 wird durch die Öffnung 50 bewegt, um deren Durchmesser auf den Durchmesser des Honwerkzeugs zu erweitern. Während sich das Honwerkzeug 65 in der Öffnung 50 befindet, wird eine Druckplatte 67 in Richtung auf das Plättchen 30 bewegt - in Fig. 9 nach unten - bis dieses an der kegelstumpfförmigen Oberseite 64 des Amboß 63 anliegt. Während das Plättchen 30 durchgebogen wird, bewegt sich das Honwerkzeug 65 in der Öffnung 50 langsam nach oben und unten.

Aufgrund des Durchbiegens des Plättchens 30 bei gleichzeitig in der Öffnung 50 rotierendem Honwerkzeug 65 erhält die Öffnung eine unregelmäßige und nicht-zylindrische Gestalt. Speziell wird durch die beschriebene Art der Bearbeitung gemäß Fig. 6 erreicht, daß der obere Endbereich der Öffnung 50 mit einem zylindrischen Abschnitt 70 ausgebildet wird, der etwa um die Hälfte ihres Umfangs herumreicht, sowie mit einem nach unten abgeschrägten Bereich 71, der sich über den Rest des Umfangs der Öffnung 50 erstreckt. Im Gegensatz dazu wird der untere Teil der Öffnung 50 mit einem nach oben abgeschrägten Bereich 73 versehen, der unterhalb des zylindrischen Bereichs 70 liegt, und mit einem zylindrischen Bereich 74, der unterhalb des abgeschrägten Bereiches 71 liegt. Die Abschnitte bzw. Bereiche 71 und 73 sind dabei im Prinzip Zylinderflächen, die unter einem Winkel, der gleich dem Winkel d ist, bezüglich der zylindrischen Bereiche 70 und 74 geneigt sind, wobei die beiden zuletzt genannten Oberflächen Flächen eines gemeinsamen Zylinders sind.

Wenn die Öffnung 50 in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt wird kann sie den Zapfen 40 aufnehmen, wenn das Plättchen 30 noch flach ist (vgl. Fig. 6) und bietet gleichzeitig ein Spiel für die Aufnahme des Zapfens, wenn das Plättchen dann durchgebogen wird. Beim Durchbiegen des Plättchens 30 bewegen sich die zylindrischen Bereiche 70 und 74 der Öffnung 50 seitlich von dem Zapfen 40 weg, um die Möglichkeit zu schaffen, daß der Zapfen von der Öffnung aufgenommen wird. Gleichzeitig bewegen sich die abgeschrägten Bereiche 71 und 73 auf den Zapfen 40 zu, um diesen schließlich in der Endstellung des Plättchens 30, d. h. bei Abschluß der Montage des Plättchens an dem Körper zu erfassen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Bei voll durchgebogenem Plättchen 40 liegt der obere abgeschrägte Bereich 71 der Öffnung 50 an dem Zapfen 40 etwa auf der Hälfte des Umfangs desselben eng an, während der untere abgeschrägte Bereich 73 der Öffnung 50 am Rest des Umfangs des Zapfens ebenfalls eng anliegt. Wenn das Plättchen 30 voll durchgebogen ist, befindet sich der obere zylindrische Bereich 70 auf einer Seite des Zapfens 40 im Abstand von demselben, während der untere zylindrische Bereich sich auf der anderen Seite des Zapfens 40 im Abstand von demselben befindet.

Wegen des engen flächenhaften Oberflächenkontaktes zwischen dem Zapfen 40 und den abgeschrägten Bereichen 71, 73 der Öffnung 50 des durchgebogenen Plättchens 30 ergibt sich am Rand der Öffnung des Plättchens nur eine vergleichsweise geringe Deformation, wenn auf das Plättchen tangentiale Schneidkräfte ausgeübt werden. Während des dynamischen Schneidvorganges haben die tangentialen Schneidkräfte die Tendenz, das Plättchen 30 bezüglich des Zapfens 40 nach hinten zu verschieben, wobei im Ergebnis den tatsächlich auftretenden tangentialen Schneidkräften von der Vorderseite des Zapfens 40 ein Widerstand entgegengesetzt wird, während die Rückseite des Zapfens und die angrenzende Seite der Öffnung druckfrei bleiben.

Fig. 7A zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der Öffnung 50 und der Kontaktbereiche zwischen der Öffnung 50 und der Vorderseite des Zapfens 40 während eines Schneidvorganges. Der abgeschrägte Bereich 71 der Öffnung 50 erfaßt den oberen Teil des Zapfens 40 auf einem Bogen von etwa 90° seines Umfangs, und zwar auf der Vorderseite des Zapfens und in einem Kontaktbereich, welcher in Fig. 7A schraffiert und mit dem Bezugszeichen SCA-1 bezeichnet ist. Der abgeschrägte Bereich 73 der Öffnung 50 erfaßt den unteren Endbereich des Zapfens über den verbleibenden Bogen von 90° auf der Vorderseite. Der letztgenannte Kontaktbereich ist in Fig. 7A ebenfalls schraffiert und mit dem Bezugszeichen SCA-2 bezeichnet. Bei einem dynamischen Schneidvorgang besteht also ein flächenhafter Kontakt zwischen der Öffnung 50 und dem Zapfen 40 auf einem Winkel von etwa 180° auf der Vorderseite des Zapfens 40, wodurch die Deformation des Kontaktbereiches auf ein Minimum reduziert wird, während das Plättchen 30 während seiner gesamten Lebensdauer starr festgelegt ist und in seiner definierten Winkelstellung verbleibt.

Wie weiter oben erwähnt, ist das untere Ende 41 des Zapfens 40 im wesentlichen entsprechend dem Auslenkwinkel d des Plättchens 30 abgeschrägt. Infolge dessen kann der Zapfen 40 soweit wie möglich in die Öffnung 50 vorstehen, ohne daß das untere Ende 41 des Zapfens den Klemmring erfassen und in seiner Funktion beeinträchtigen könnte.

Zur Vereinfachung der Montage des Plättchens 30 ist es wichtig daß der Zapfen 40 in die Öffnung 50 vorsteht, solange das Plättchen noch flach ist und auf dem Klemmring 35 aufliegt und bevor der Klemmring 35 angezogen wird und dabei das Plättchen 30 durchbiegt. Aufgrund der Tatsache, daß der Zapfen 40 in die Öffnung 50 vorsteht solange das Plättchen 30 noch flach ist, hält der Zapfen selbst das Plättchen in einer festen Winkelstellung, während der Klemmring angezogen wird, wodurch die Notwendigkeit entfällt, eine spezielle Positioniereinrichtung zum winkelmäßigen Ausrichten des Plättchens 30 während der Montage desselben vorzusehen. Versuche haben gezeigt, daß der am weitesten nach unten vorstehende Punkt 80 (Fig. 7) des Zapfens 40 bei flachem Plättchen 30 mindestens bis auf eine Tiefe von 0,254 mm in die Öffnung 50 vorstehen sollte, um sicherzustellen, daß der Zapfen 40 die winkelmäßige Ausrichtung des Plättchens 30 aufrechterhält, während der Klemmring 35 angezogen wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei den meisten Schneidwerkzeugen 10 bis zu einem Teilkreisdurchmesser von etwa 12,7 cm eine Mindesteindringtiefe von 0,25 mm des Zapfens 40 in die Öffnung 50 bei flachem Plättchen 30 erreicht werden kann, wenn die Achse der Öffnung 50 in einem Abstand x (Fig. 8) von etwa 4,8 mm vom Fuß 34 eines Zahns 31 des Plättchens angeordnet ist, und zwar wiederum bei flachem Plättchen. Eine derartige Positionierung der Öffnung 50 bringt diese auch dicht an die Zähne 31, wodurch die von den tangentialen Schneidkräften auf den Zapfen 40 ausgeübte Kraft reduziert wird, wobei die Öffnung 50 dennoch nicht so dicht an dem Zahn 31 angeordnet ist, daß sie zu einem Brechen des Plättchens angrenzend an die Öffnung 50 führen könnte. In extremen Fällen, in denen das Verhältnis von Außendurchmesser des Plättchens zum Innendurchmesser desselben nur einen Abstand von weniger als etwa 9,5 mm vom Innendurchmesser des Zahnfußes 34 übrig läßt, kann die Öffnung 50 gewöhnlich in der Mitte zwischen dem Innendurchmesser und dem Zahnfuß angebracht werden, wobei es erforderlich sein kann, einen Zapfen geringeren Durchmessers zu verwenden. Aus Gründen der Festigkeit ist es wünschenswert, die Achse der Öffnung 50 auf der Mittellinie eines Zahns 31 vorzusehen.

Während die unregelmäßige Form der Öffnung 50 vorstehend speziell in Verbindung mit der Herstellung durch ein Honwerkzeug 65 erläutert wurde, können auch andere Verfahren, wie z. B. das Verfahren der Funkenerosion, angewandt werden. Weiterhin muß der Zapfen 40 nicht notwendigerweise zylindrisch sein; er könnte vielmehr auch elliptisch sein oder eine andere geeignete Form aufweisen.

Claims (10)

1. Schneidwerkzeug für Metall, umfassend: Einen länglichen Werkzeugkörper mit kreisrundem Querschnitt und mit einer vorderen Stirnfläche, die im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist, mit mehreren radial vom Umfang des Werkzeugkörpers abstehenden Zähnen, die angrenzend an die vordere Stirnfläche ausgebildet und in Umfangsrichtung winkelmäßig gegeneinander versetzt rund um den Körper angeordnet sind, ein dünnes, flexibles Metallplättchen, welches vor der vorderen Stirnfläche des Werkzeugkörpers angeordnet ist und mehrere radial abstehende Schneidzähne aufweist, die winkelmäßig gegeneinander versetzt rund um den Umfang des Plättchens angeordnet sind, wobei die Anzahl der Schneidzähne des Plättchens gleich der Anzahl der Zähne des Werkzeugkörpers ist, wobei jeder Schneidzahn des Plättchens winkelmäßig mit einem der Zähne des Werkzeugkörpers fluchtet, wobei die Schneidzähne des Plättchens mit ihren Spitzen, Flanken und Fußteilen größer sind als die entsprechenden Zähne an dem Werkzeugkörper, derart, daß die Schneidzähne des Plättchens etwas über die Spitzen, die Flanken und die Fußteile der Zähne des Werkzeugkörpers vorstehen, Spanneinrichtungen zum Halten des Plättchens in einem durchgebogenen Zustand und in starrer, flächiger Anlage an der kegelstumpfförmigen vorderen Stirnfläche, derart, daß die Schneidzähne des Plättchens durch die Zähne des Werkzeugkörpers von hinten abgestützt werden, und Drehsicherungseinrichtungen zum Verhindern einer Drehung des Plättchens relativ zu dem Werkzeugkörper, wobei die Drehsicherungseinrichtungen eine Öffnung in dem Werkzeugkörper und eine damit fluchtende, in Umfangsrichtung geschlossene Öffnung in dem Plättchen sowie einen Zapfen umfassen, der in der Öffnung des Werkzeugkörpers festgelegt ist und in die in dem Plättchen vorgesehene Öffnung vorsteht, welche einen ersten und einen zweiten Endbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (50) in dem Plättchen (30) derart ausgebildet ist, daß der erste Endbereich der Öffnung (50) den Zapfen (40) längs eines Bogens auf der einen Seite des Zapfens erfaßt und auf der gegenüberliegenden Seite des Zapfens (40) längs eines Bogens von diesem einen Abstand aufweist, während der zweite Endbereich der Öffnung (50) den Zapfen (40) längs eines Bogens auf dieser gegenüberliegenden Seite des Zapfens (40) erfaßt und von dem Zapfen (40) auf der genannten einen Seite desselben einen Abstand aufweist.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (40) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und im wesentlichen parallel zur Achse des Werkzeugkörpers (13) ausgerichtet ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtungen einen Klemmring (35) umfassen, daß das Plättchen (30) sandwichartig zwischen dem Werkzeugkörper (13) und dem Klemmring (35) festgelegt ist, daß die Öffnung (50) in dem Plättchen (30) von dem Klemmring (35) abgedeckt ist und daß das an den Klemmring (35) angrenzende Ende des Zapfens (40) zur Vermeidung eines Kontaktes mit dem Klemmring (35) abgeschrägt ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (30) unter einem vorgebenen Winkel d bezüglich des Werkzeugkörpers (13) durchgebogen ist, daß der Zapfen (40) im wesentlichen parallel zur Achse des Werkzeugkörpers (13) ausgerichtet ist und daß das dem Klemmring (35) zugewandte Ende des Zapfens (40) etwa mit dem vorgegebenen Winkel (d) abgeschrägt ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (30) unter einem vorgegebenen Winkel d bezüglich des Werkzeugkörpers (13) durchgebogen ist, daß der Zapfen (40) im wesentlichen parallel zur Achse des Werkzeugkörpers (13) ausgerichtet ist, daß das dem Klemmring (35) zugewandte Ende des Zapfens (40) etwa mit dem vorgegebenen Winkel (d) abgeschrägt ist und daß das abgeschrägte Ende des Zapfens (40) in geringem Abstand von der Vorderseite des Plättchens (30) endet.

6. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Stirnfläche des Werkzeugkörpers (13) konkav ausgebildet ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (33), die Flanken (32) und die Fußteile (34) der Schneidzähne (31) des Plättchens (30) zur Bildung von Hinterschneidwinkeln schräg nach innen in Richtung auf den Körper geneigt sind.

8. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (40) eine solche Länge aufweist und daß die Öffnung (50) in radialer Richtung derart positioniert ist, daß der Zapfen (40) in die Öffnung (50) des Plättchens (30) vorsteht, wenn dieses anfänglich an dem Werkzeugkörper angebracht, jedoch noch nicht durchgebogen ist.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Zapfens (40) in die Öffnung (50) des flachen Plättchens mit einer Länge von mindestens ca. 0,25 mm vorsteht.

10. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endbereich der Öffnung (50) einen zylindrischen Bereich (70) aufweist, der sich etwa über die Hälfte des Umfangs der Öffnung (50) erstreckt, sowie einen abgeschrägten Bereich (71), der sich über den Rest des Umfangs erstreckt, daß der zweite Endbereich der Öffnung (50) einen zylindrischen Bereich (74) aufweist, der in Umfangsrichtung etwa mit dem abgeschrägten Bereich (71) fluchtet, sowie einen in entgegengesetzter Richtung abgeschrägten Bereich (73), der in Umfangsrichtung im wesentlichen mit dem zylindrischen Bereich (70) des ersten Endbereichs der Öffnung (50) fluchtet, wobei die Bereiche (73, 74) des zweiten Endbereichs der Öffnung (50) sich jeweils über etwa 180° erstrecken.