DE60128767T2

DE60128767T2 - Fräser

Info

Publication number: DE60128767T2
Application number: DE60128767T
Authority: DE
Inventors: Akio Nishi-ku Shiraiwa
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2001-08-18
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2021-08-19
Also published as: ATE363956T1; EP1197281A1; KR100855072B1; DE60128767D1; PL350063A1; KR20020028817A; PL196677B1; EP1197281B1; US6579042B1; JP2002160117A; CN1368416A; CN1213829C

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Fräseraufbauten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Fräseraufbau ist z.B. in dem US-Patent 5,871,309 offenbart.
In den 1 und 2 ist ein herkömmlicher Fräser dargestellt mit einem drehbaren Halterkörper 1 mit einer Vielzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Einsatzsitzen 2. In den Einsatzsitzen sind Wendeschneideinsätze 3 mit fakultativen Abstandsstücken 4 angebracht. Die Einsätze 3 und die Abstandsstücke (falls sie vorgesehen sind) werden durch Befestigungsschrauben 5 am Platz gehalten, welche sich durch Löcher erstrecken, die in den Einsätzen und den Abstandsstücken gebildet sind. Die Befestigungsschrauben sind mit Gewinde in Gewindelöchern 6 angebracht, die in Stützflächen 7 gebildet sind, wobei sich die Löcher 6 senkrecht zur den entsprechenden Flächen 7 erstrecken.
Um die Schrauben festzuziehen, ist es notwendig, ein Drehwerkzeug in einen in dem Schraubenkopf gebildeten Hohlraum einzuführen. Aus 2 erkennt man, daß die Mittelachse A der Schraube eine radial äußere Kante 10 einer Oberfläche 12 einer Tasche 14 nahezu schneidet, die vor jedem Einsatzsitz 2 gebildet ist. Dies behindert das Einführen eines Drehwerkzeuges und erfordert die Benutzung von speziellen Drehwerkzeugen mit langen Schäften, um eine störende Beeinflussung der Kante 10 mit dem Handgriff des Werkzeuges zu verhindern.
Es wäre daher wünschenswert, eine Befestigungsanordnung für einen Schneideinsatz mit einer Befestigungsschraube vorzusehen, die nicht nur leicht zugänglich ist sondern auch einen 360 Grad-Kontakt mit der Wand des Durchgangsloches des Einsatzes bildet, während der Einsatz gleichzeitig nach rückwärts gegen eine Stützfläche und seitlich gegen eine Widerlagerfläche drückt.
Weiterhin ist es erwünscht, einen Schneideinsatz so bündig wie möglich in seinem entsprechenden Sitz zu fixieren, so daß der Einsatz nicht vibrieren oder klappern kann. Ein typischer Sitz besitzt nicht nur eine hintere Stützfläche, in welcher das die Schraube aufnehmende Loch vorgesehen ist, sondern auch eine hochstehende Widerlagerfläche. Durch Drücken des Einsatzes sowohl gegen die hintere Stützfläche als auch die Widerlagerfläche wird der Einsatz mehr stabilisiert und ist weniger gegen Vibration oder Klappern anfällig. Verschiedene Wege wurden vorgeschlagen, um eine Befestigungsschraube in die Lage zu versetzen, den Einsatz in dieser Weise zu drücken. Zum Beispiel kann, wie in dem US-Patent Nr. 6,053,671 offenbart ist, eine Befestigungsschraube in ein Gewindeloch eingeführt werden, welches sich senkrecht in die Stützfläche erstreckt, aber relativ zu der Widerlagerfläche positioniert ist, weshalb ein Abschnitt eines Schraubenkopfes den Einsatz nicht nur nach rückwärts gegen die Stützfläche sondern auch seitlich gegen die Widerlagerfläche stößt.
Eine andere in dem US-Patent 3,662,444 offenbarte Technik schließt das Aufrichten des Gewindeloches nicht senkrecht zu der Stützfläche ein. Wenn die Befestigungsschraube durch das durchgehende Mittenloch des Einsatzes und in das Gewindeloch eingeführt wird, spannt eine konische Fläche auf dem Schraubenkopf den Einsatz nach hinten gegen die Stützfläche und seitlich gegen die Widerlagerfläche vor.
Ein zu den Anordnungen, die in den US-Patenten 6,053,671 und 3,662,444 beschrieben sind, gehörender Nachteil besteht darin, daß der Schraubenkopf mit der Wand des Durchgangsloches des Einsatzes auf weniger als 360 Grad Kontakt macht, wodurch die Höhe der Stabilisation des Einsatzes, den man erreichen kann, begrenzt ist.
In dem US-Patent Nr. 5,199,828 ist eine Befestigungsanordnung für einen Dreheinsatz offenbart, welche den Einsatz in die Lage versetzt, ohne Entfernen der Befestigungsschraube ausgetauscht zu werden. Um dies zu erreichen hat das in dem Einsatz gebildete Mittelloch einen größeren Maximalquerschnitt als der Schraubenkopf. Um den Schraubenkopf in die Lage zu versetzen, den Einsatz am Platz zu fixieren, wird die Achse der Schraube relativ zu der Achse des Mittelloches gekippt, wodurch die Schraube in die hintere Stützfläche unter einem schrägen Winkel eintritt. Dies führt an sich schon dazu, daß der Einsatz von dem Schraubenkopf gegen die Widerlagerfläche gestoßen wird. Der Schraubenkopf berührt die Wand des Mittelloches an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen, d.h. der Kontakt zwischen dem Schraubenkopf und dem Einsatz ist nicht fortlaufend, und so ist die Stabilität des Einsatzes nicht maximiert.
Von Bedeutung ist auch die in der JP 021504030 angenommene Konstruktion, siehe z.B. 2. Dieses Dokument bezieht sich jedoch nicht auf einen Fräseraufbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fräseraufbau mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Bevorzugte fakultative Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und in denen ist:
1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Fräsers;
2 eine schematische Endansicht des in 1 dargestellten Fräsers, wobei Teile desselben abgebrochen sind;
3 eine ähnliche Ansicht der hier beanspruchten Erfindung wie 2;
4 eine Vorderansicht eines Schneideinsatzes, der in einem Fräser der 3 angebracht ist;
5 eine teilweise Seitenansicht in Richtung des Pfeils T in 3;
6 ein Längsschnitt durch einen Schneideinsatz gemäß der hier beanspruchten Erfindung;
7 eine Seitenansicht einer bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Befestigungsschraube; und
8 eine Schnittansicht durch einen Einsatz, wobei ein Hohlraum des Einsatzes eine andere Gestalt hat.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Ein drehbares Werkzeug 20 in der Form eines Fräsers ist in den 3–5 dargestellt. Dieses Werkzeug weist einen Haltekörper 22 mit einer Vielzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Einsatzsitzen 24 auf. Jeder Einsatzsitz 24 hat eine hintere Stützfläche 32 und eine hochstehende Widerlagerfläche 33, die aus gegenseitig winkeligen Abschnitten 33A, 336 (siehe 4) besteht. In mindestens den meisten Einsatzsitzen sind Wendeschneideinsätze 26 angebracht mit fakultativen Abstandsstücken, die nicht dargestellt sind. Jeder Einsatz 26 ist wendefähig insofern, als er mehrere, wahlweise einsetzbare Schneidkantenabschnitte hat. Die Einsätze 26 (und die Abstandsstücke, sofern sie vorgesehen sind) werden mittels Befestigungsschrauben 28 am Platz gehalten, welche sich durch Mitteldurchgangslöcher 29 erstrecken, die in den Einsätzen 26 (und den Abstandsstücken, sofern sie vorgesehen sind) gebildet sind. Die Befestigungsschrauben 28 sind in Gewindemontagelöchern 30 eingeschraubt, die in Stützflächen 32 der Sitze 24 gebildet sind.
Die Löcher 30 verlaufen zu den entsprechenden Flächen 32 nicht senkrecht. Das heißt, die Löcher 30 liegen gemäß Darstellung in 3 längs entsprechender Achsen L, die schräg zu einer Linie N geneigt sind, welche normal zu der Sitzoberfläche 32 liegt, wobei die Achse L mit der Normalen N einen spitzen Winkel α bildet. Der Winkel α ist derart angeordnet, daß die Achse L, wenn sie sich von der Schraube 28 in der Drehrichtung R nach vorn erstreckt, von der Normalen N in einer Richtung fort von der Mitte des Werkzeuges divergiert und somit im Abstand von dem äußeren Ende 10 einer Fläche 36 einer Tasche 38 angeordnet ist, die vor jedem Einsatzschlitz durch einen Abstand D gebildet ist, der merklich größer als beim Stand der Technik ist. Eine Schraube 5 nach dem Stand der Technik, welche senkrecht zur Fläche 32 längs der Normalen N gerichtet ist, ist in 3 zu Vergleichszwecken mit gestrichelten Linien dargestellt. Somit erkennt man, daß die Schraube 28 zugänglicher ist als beim Stand der Technik, wobei es leichter ist, sie einzusetzen und herauszunehmen, indem man eine größere Vielzahl von Drehwerkzeuggrößen verwendet.
Ferner wird dieser Vorteil erreicht, ohne daß man die Ausrichtung des Durchgangsloches 29 ändern muß, welches in dem Schneideinsatz gebildet ist, d.h. ohne die Mittelachse L dieses Loches zu der Vorderfläche 40 des Einsatzes schief anstellen zu müssen. Vielmehr ist das Durchgangsloch 29 zu einer Linie normal zu der Vorderfläche 40 symmetrisch wie beim Stand der Technik. Diese symmetrische Gestaltung wurde dadurch ermöglicht, daß man das Durchgangsloch 29 mit vergrößerten vorderen und rückwärtigen Hohlräumen 50 und 52 an der Vorderfläche 40 und der hinteren Stützfläche 41 des Einsatzes (siehe 6) versieht.
Der vordere Hohlraum 50 wird von einer Wand gebildet, von der mindestens ein Abschnitt den Kopf einer Schraube in einer Weise stützt, durch welche die Schraube in die Lage versetzt wird, derart ausgerichtet zu werden, daß die Schraubenachse A nicht mit der Achse L des Loches 30 zusammenfällt, d.h. derart, daß die Achse A mit der Achse L einen Winkel bilden kann. Deshalb sollte der den Kopf stützende Abschnitt des vorderen Hohlraumes 50 einen kreisförmigen Querschnitt haben, der zu dem hinteren Hohlraum 52 hin verjüngt zuläuft (enger wird). Beispielsweise kann dieser den Kopf abstützende Abschnitt kugelförmig sein, wie in den 3, 5 und 6 gezeigt ist, oder konisch, wie bei 50' in 8 gezeigt ist. Entsprechend der Benutzung hier weist der Ausdruck "konische Fläche" eine Fläche auf, die einen Abschnitt oder Teil eines vollständigen Konus aufweist (d.h. kegelstumpfförmig), und in ähnlicher Weise weist der Ausdruck "kugelförmige Oberfläche" eine Oberfläche auf, die einen Abschnitt oder Teil einer vollständigen Kugel aufweist.
Die Schraube 28 hat einen Kopf 56 und einen Schaft 58 mit Außenschraubengewinde, der sich von dem Kopf erstreckt. Ein Querschnitt des Kopfes 56 an der äußeren Fläche, welche mit dem Schraubenstützteil der Wand des Hohlraums 50 in Kontakt ist, hat ein Maß zwischen einem minimalen Querschnitt des Durchgangsloches 29 und einem maximalen Querschnitt des Durchgangsloches mit dem Erfordernis, daß die Schraube ganz aus dem Montageloch 30 entfernt wird, um den Schneideinsatz auszuwechseln. Die Schraube ist um eine Längsmittelachse A der Schraube symmetrisch gestaltet. Der Kopf weist eine äußere Fläche mit einer derart ausgestalteten Form auf, daß er mit dem den Kopf abstützenden Teil des vorderen Hohlraumes 50 in Berührung kommt. Wenn dieser den Kopf stützende Teil oder Abschnitt konisch ist, dann macht der Kopf mit diesem Linienkontakt. Wenn der den Kopf stützende Abschnitt kugelförmig ist mit einem Radius gleich dem Radius der kugelförmigen Fläche des Kopfes 56, dann gibt es einen Kontakt Fläche zu Fläche, wenn aber die Radien verschieden sind, dann gibt es eine Linienberührung. Der Kontakt Linie zu Linie (oder Fläche zu Fläche) ist zu der Achse des Loches koaxial (symmetrisch) und tritt für 360° um diese Achse herum auf. Deshalb hat die von der Schraube aufgebrachte Kraft auf den Einsatz eine mehr stabilisierende Wirkung.
Es sei bemerkt, daß nicht die ganze äußere Fläche der Schraube kugelförmig sein muß, sondern statt dessen nur ein Teil derselben, der in einen 360°-Kontakt mit der Fläche des Hohlraumes 50 kommt.
Die Richtung des Gewindeloches 30 ist derart, daß die von der Schraube her zu dem Einsatz aufgebrachte Kraft eine Seitenkomponente (Seitenkomponenten) aufweist, die zu der Widerlagerfläche 33A, 33B hin gerichtet ist (sind). So kann man z.B. in 4 sehen, daß die eingesetzte Schraube ausgerichtet ist, um eine Kraft F auf den Einsatz in einer Richtung so auszuüben, daß sie Komponenten F1, F2 hat, die zu den entsprechenden Abschnitten 33A, 33B der Widerlagerfläche gerichtet sind. Die Kombination dieser Kräfte zusammen mit dem 360° Kontakt zwischen dem Schraubenkopf und der Wand des Durchgangsloches des Einsatzes hat eine stark stabilisierende Wirkung auf den Einsatz als Widerstand gegen Vibration und Klappern. Dieser Aspekt der Erfindung ist unbeachtlich davon nützlich, ob es einen leichten Zugang zu dem Schraubenkopf gibt oder diesen betrifft, wie z.B. im Falle des früher beschriebenen Fräsers. Das heißt, das verbesserte Stabilitätsmerkmal kann bei allen Einsätzen verwendet werden, die Befestigungsschrauben in Drehhaltern oder stationären Haltern benutzen.
Es versteht sich, daß die Widerlagerfläche mehr oder weniger als einen Abschnitt aufweisen kann. Die Widerlagerfläche könnte, anstelle ebene Abschnitte aufzuweisen, gekrümmt sein.
Der hintere Hohlraum 52 des Einsatzes hat einen allmählich zunehmenden Querschnitt zu der Stützfläche 41 hin, um dem Schiefstellen der Schraube 28 relativ zu der Einsatzachse A' entgegenzukommen. Vorzugsweise ist die Gestalt des hinteren Hohlraumes kegelstumpfförmig.
Für das Loch 6 wäre es möglich, so ausgerichtet zu werden, daß der Winkel α in einer Ebene liegt, die senkrecht zu der Drehachse des Werkzeuges 20 ausgerichtet ist, wobei sowohl die Achse A der Schraube als auch die Mittelachse A' des Einsatzes in dieser Ebene liegen. Alternativ ist es jedoch möglich, wie in 5 gezeigt ist, das Loch so auszubilden, daß die Achsen A und A' in einer Ebene liegen, die schräg zu der Drehachse ausgerichtet ist, wobei die Achse A zu der Achse A um einen spitzen Winkel β geneigt ist, wenn man das Werkzeug in Richtung T senkrecht zu seiner Achse sieht. Unabhängig davon, ob beide Achsen A, A' in einer Ebene liegen, die senkrecht oder schräg zu der Drehachse ausgerichtet ist, würden der Einsatz und die Schraube wie in 3 erscheinen, wenn man in einer Richtung parallel zu der Drehachse sieht, d.h. die Achsen L und A würden relativ zu der Achse A' zur Bildung des Abstandes D divergieren. Der Winkel β, wenn er vorhanden wäre, wäre so ausgerichtet, daß die Achse A, wenn sie sich vom Kopf der Schraube nach vorn erstreckt, von der Achse A' in einer Richtung parallel zur Drehachse und zu dem wirksamen Schneidkantenabschnitt 26A divergiert, wie in 5 gezeigt ist.
Man erkennt, daß die vorliegende Erfindung einen stärker stabilisierten Schneideinsatz zur Verfügung stellt und für eine Befestigungsschraube eine Möglichkeit vorsieht, für einen Schraubendreher besser zugänglich zu sein.
Obwohl der Einsatz so dargestellt wurde, als wäre seine hintere Stützfläche 41 in direktem Kontakt mit der Sitzoberfläche 32, könnte statt dessen ein Abstandsstück zwischen diesen Flächen ähnlich dem Abstandsstück 4 der 1 vorgesehen sein.
Der Einsatz könnte eine beliebige gewünschte Gestalt haben, wie z.B. polygonal oder rund.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann auf diesem Gebiet, daß man Hinzufügungen, Streichungen, Modifikationen und Ersatzhandlungen oder -teile, die nicht speziell beschrieben wurden, vornehmen bzw. einsetzen kann, ohne den Geltungsbereich der in den anliegenden Ansprüchen definierten Erfindung zu verlassen.

Claims

Fräser mit einem Werkzeughalter (22), der einen eine Drehachse bildenden Drehkörper hat; wobei eine Mehrzahl von Einsatzsitzen (24) in einem Außenumfang des Körpers gebildet und bezüglich der Drehrichtung (R) in einer Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jeder Einsatzsitz eine Sitzfläche (32) einschließt, in welche sich ein mit Schraubengewinde versehenes Befestigungsloch (30) in einer Richtung schräg zu einer Ebene der Sitzfläche (32) erstreckt; einem Wendeschneideinsatz (26), der in jedem Sitz (24) angebracht ist und eine Vorderfläche (40) sowie eine hintere Stützfläche (41) hat, die parallel zu der Sitzfläche ausgerichtet ist, wobei der Einsatz ein eine Mittelachse (L') senkrecht zu der Vorderfläche (40) bildendes Durchgangsloch (29) hat und einen vorderen Hohlraum einschließt, der an der Vorderfläche (40) des Einsatzes angeordnet ist, wobei der vordere Hohlraum (50) durch eine Wand bestimmt ist, mindestens ein Schraubenstützabschnitt der Wand einen kreisförmigen Querschnitt hat, welcher sich zu der hinteren Stützfläche hin verjüngt, die Sitzfläche (32) jedes Einsatzsitzes (24) im allgemeinen nach vorn in einer Drehrichtung des Körpers (22) gerichtet ist; jeder Einsatzsitz (24) einen Wandaufbau einschließt, welcher benachbarte Einsatzsitze voneinander trennt; die Vorderfläche (40) des Einsatzes (26) nach vorn in einer Drehrichtung des Werkzeughalters gerichtet ist; und wobei der Wandaufbau sich zu einem äußeren Umfang des Körpers zu einer Position vor einem entsprechenden Einsatzsitz bezüglich der Drehrichtung (R) erstreckt; wobei die Mittelachse (A) einer Befestigungsschraube (28) sich von der Schraube (28) in der Drehrichtung (R) nach vorn erstreckt, die Befestigungsschraube (28) sich durch das Durchgangsloch (29) erstreckt und einen Gewindeschaft (58) sowie einen vergrößerten Kopf (56) aufweist, der in dem Hohlraum (50) angeordnet ist, wobei der Gewindeschaft (58) mit dem Gewinde in dem Befestigungsloch (30) angebracht ist, der Kopf (56) und der Schaft (58) symmetrisch um die Mittelachse der Schraube (28) gestaltet sind und ein maximaler Querschnitt des Kopfes (56) größer ist als ein minimaler Querschnitt des Durchgangsloches (29), dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf eine äußere Fläche mit einer Gestaltung wie der Teil einer Kugel aufweist, die einen 360° Kontakt mit dem Schraubenstützabschnitt der Hohlraumwand macht, wobei sich die Mittelachse (A) der Schraube (28) von dem Einsatz (26) nach vorn erstreckt unter Abweichen von einer Mittelachse (A') des entsprechenden Durchgangsloches (29) in einer Richtung nach vorn weg von der Drehachse unter Bildung eines spitzen Winkels (α) mit der Mittelachse (A') des Durchgangsloches.
Fräser nach Anspruch 1, wobei der 360° Kontakt zu dem Schraubenstützabschnitt der Hohlraumwand koaxial ist.
Fräser nach Anspruch 1, wobei der Sitz (24) ferner eine Widerlagefläche (33) aufweist, die sich von der Sitzfläche (32) nach außen erstreckt, wobei das Befestigungsloch (30) derart ausgerichtet ist, daß die Schraube (28) eine Kraft auf den Einsatz (26) mit einer Komponente aufbringt, welche gegen die Widerlagefläche (33) gerichtet ist.
Fräser nach Anspruch 3, wobei die Widerlagefläche (33) zwei Segmente (33a, 33b) aufweist, die relativ zueinander senkrecht angewinkelt sind, wobei die Kraft Komponenten hat, welche zu den entsprechenden Segmenten hin senkrecht gerichtet sind.
Fräser nach Anspruch 6, wobei die Mittelachse (A) der Schraube (28) sich von der Schraube (28) in der Drehrichtung (R) nach vorn erstreckt und auch von der Mittelachse (A') des Durchgangsloches (29) in einer zusätzlichen Richtung parallel zur Drehachse abweicht, wobei ein weiterer spitzer Winkel (β) mit der Mittelachse (A') des Durchgangsloches gebildet wird.
Fräser nach Anspruch 5, wobei die zusätzliche Richtung auch zu der aktiven Schneidkante (26a) des Einsatzes (26) hin verläuft.
Fräser nach Anspruch 1, wobei das Durchgangsloch (29) ferner einen hinteren Hohlraum (52) aufweist, der an der hinteren Stützfläche (41) an geordnet ist, wobei ein Querschnitt des hinteren Hohlraumes (42) in einer Richtung weg von dem vorderen Hohlraum (50) ausgeweitet wird.
Fräser nach Anspruch 7, wobei der hintere Hohlraum (52) kegelstumpfförmige Gestalt hat.
Fräser nach Anspruch 1, wobei die hintere Stützfläche (41) des Einsatzes (26) mit der Sitzfläche (32) direkten Kontakt hat.
Fräser nach Anspruch 1, wobei der Schraubenstützabschnitt der Hohlraumwand kugelförmig ist.
Fräser nach Anspruch 1, wobei der Schraubenstützabschnitt der Hohlraumwand konisch ist.
Fräser nach Anspruch 1, wobei der Wendeschneideinsatz mehrere, wahlweise einsetzbare Schneidkantenabschnitte (26a) aufweist.