DE602004012045T2

DE602004012045T2 - Schneidwerkzeugkopf für ein Metallbearbeitungswerkzeug

Info

Publication number: DE602004012045T2
Application number: DE602004012045T
Authority: DE
Inventors: Per Hansson; Erik Berminge
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: SE0303077L; SE526536C2; EP1533056A1; CN1623725A; US20050180824A1; DE602004012045D1; KR101202224B1; SE0303077D0; ATE387277T1; CN100478126C; EP1533056B1; KR20050048535A; US7264424B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeugkopf der Art, die für die spanabhebende Bearbeitung von Metall gedacht ist.
Der Werkzeugkopf weist einen Grundhalter und einen mit diesem verbundenen Einsatzhalter auf. Spezieller ist das Werkzeug für die Art von Bearbeitung vorgesehen, die man als Ablängen und Auskehlen bezeichnen kann.
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
Auf dem Gebiet der spanabhebenden Bearbeitung gibt es Kupplungen verschiedener Art, um eine drehmomentenfeste Verbindung zwischen unterschiedlichen Haltern und Adaptern zu erreichen, wenngleich am üblichsten bei Drehwerkzeugen verschiedener Arten. Zum Beispiel offenbart die schwedische Patentanmeldung 7813038-2 ein Werkzeug zum Ablängen und Auskehlen, bei welchem zusammenwirkende Kernverzahnungen mit Klemmschrauben als Einklemmittel verwendet werden. Die Anzahl von Schrauben für das Festklemmen des Adapters an dem Halter beträgt in diesem Fall drei, was bedeutet, daß die Tätigkeit, zuerst drei vergleichsweise lange Schrauben außer Eingriff zu bringen und sie danach wieder festzuziehen, nachdem ein Austausch eines Einsatzes erfolgt ist, zu einem recht zeitaufwendigen Wechsel von Einsätzen führt. Ferner offenbart die schwedische Patentanmeldung 9004032-0 ein Schneidwerkzeug mit einem Schneideinsatz, der in einer Einsatztasche in einem Halterblatt festgeklemmt ist, wobei der Schneideinsatz durch ein Preßmittel festgeklemmt wird, welches mit Ausrichtung unter einem geneigten Winkel zu der Einsatztasche derart in einem Schlitz in Eingriff tritt, daß ein oberer Klemmarmabschnitt des Halterblattes einer elastischen Verbiegung und einer Kraft unterworfen wird, die sich von diesem zu der oberen Oberfläche des Einsatzes hin ergibt. Infolge der Tatsache, daß das Preßmittel durch einen relativ langen Stift gebildet wird, wird dieses System in einem schmalen Halterblatt für ein Ablängungswerkzeug relativ raumaufwendig. In der DE 101 49 426 ist ein Werkzeughalter gezeigt, welcher die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruches 1 bildet.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Werkzeugkopfes für spanabhebende Metallbearbeitungswerkzeuge, welcher bezüglich früher bekannter Werkzeuge der in Rede ste henden Art im Hinblick auf das Festklemmen des Schneideinsatzes bessere Eigenschaften hat und die Möglichkeit für einen einfacheren Einsatzaustausch vorsieht.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Werkzeugkopf mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden ferner in den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Unten folgt eine ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die als Beispiele genannt sind, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen ist
1 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht unter Darstellung eines Werkzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welches einen Halter und einen Adapter in Form eines Schneidwerkzeugkopfes aufweist, wobei der Halter wie auch der Adapter schematisch veranschaulicht sind, und
2 eine Seitenansicht eines Grundhalters und eines Einsatzhalters, der gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung bei diesem angebaut ist.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
1 veranschaulicht einen Werkzeugkopf für spanabhebende Metallbearbeitungswerkzeuge gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Werkzeugkopf weist einen Grundhalter 1 auf mit einer Mittelbohrung 9a für den Eingriff mit einer Werkzeugmaschine. Mit dem Grundhalter 1 ist ein Einsatzhalter 4 verbunden, der in der Form eines nach vorn und seitlich vorstehenden Abschnittes gebildet ist. Der Grundhalter soll vorzugsweise mit einer Werkzeugmaschine verbunden werden, und zwar über einen zu diesem Zweck geeignet ausgestalteten Eingriffsteil, zum Beispiel an einer Mehrzweckdrehbank. Der Vorderabschnitt des Einsatzhalters 4, d. h. der Vorderabschnitt des nach vorn und zur Seite vorstehenden Abschnittes, wird durch einen blattförmigen Abschnitt gebildet, in welchem eine Einsatztasche 7 in Form eines Klemmschlitzes für die Aufnahme eines Schneideinsatzes 3 für die spanabhebende Bearbeitung vorgesehen ist. Die Einsatztasche 7 wird zwischen einem unteren Stützteil 6, welcher den Einsatz 3 haltert, und einem oberen Klemmabschnitt 5 gebildet, der ganzheitlich in einem Stück mit dem unteren Stützteil 6 gebildet ist, wobei der obere Klemmabschnitt eine kleinere Breite hat als der Rest des Grundhalters 1. Der Schneideinsatz 3 soll mit seiner hinteren Endoberfläche 3a gegen eine Schulter 8 anliegen, welche die axiale Einwärtsverlagerung des Schneideinsatzes begrenzt. Die Schulter 8 ist so geformt, daß sie auf dem unteren Stützteil 6 des vorspringenden Seitenabschnittes 4 vorsteht. Infolgedessen wandelt sich der Klemmschlitz 7 nach rückwärts in eine Schlitzverlängerung 9, die sich in der Längsrichtung des Halters 1 erstreckt, wobei die Schlitzverlängerung 9 eine merklich niedrigere Schlitzhöhe hat als der vordere Klemmschlitz 7. Der Endabschnitt der Schlitzverlängerung 9 ist mit 9a bezeichnet. Unterschiedlich ist auch, daß die untere Oberfläche 3b des Schneideinsatzes vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zu dem rückwärtigen Teil 3a des Schneideinsatzes ausgerichtet ist und daß die untere Oberfläche 3b zur gleichen Zeit parallel zu der beabsichtigten Vorschubrichtung verläuft. Der hintere Teil der oberen Oberfläche des Schneideinsatzes und die untere Oberfläche 3b des Schneideinsatzes sind vorzugsweise mit konkaven, V-förmigen, keilartigen Nuten in der Art gebildet, die in der schwedischen Patentanmeldung 9703434-2 gezeigt und beschrieben ist.
Der Grundhalter ist mit einer Vielzahl von im Abstand an geordneten Ausnehmungen 10a, 10b, 10c, 10d versehen, die sich in Querrichtung parallel zu der Mittelachse CL des Grundhalters erstrecken. Es ist beabsichtigt, daß man drei Klemmschrauben 11b, 11c, 11d in den Bohrungen 10b, 10c, 10d aufnimmt, damit sie in entsprechenden Bohrungen in einem geeigneten Eingriffsteil in Gewindeeingriff kommen, wobei der Grundhalter über dieses Eingriffsteil in einer zugehörigen Maschine (nicht gezeigt) befestigt ist.
In der Ausnehmung 10a, die senkrecht zu der Längsrichtung des Einsatzes 3 und der Einsatztasche 7 ausgerichtet ist, wird eine Stiftmutter (nut roll) 11a gleitend geeignet aufgenommen, wobei die axiale Länge der Stiftmutter im wesentlichen der Dicke des Grundhalters 1 und des ganzheitlich mit diesem gebildeten Einsatzhalters 4 entspricht. Neben der Ausnehmung 10a, die in einem kleinen Abstand schräg über dem Klemmabschnitt 5 angeordnet ist, befindet sich eine zylindrische Bohrung 15, die senkrecht zu der Ausnehmung 10a ausgerichtet ist. Die Bohrung 15 erstreckt sich radial einwärts zu einer Position im Abstand von dem Loch 9a derart, daß ein Gelenkteil 17 zwischen diesen gebildet wird. Diese Bohrung 15 soll eine Klemmschraube 19 aufnehmen, deren unterer Gewindeabschnitt dafür gedacht ist, in einem Gewindeabschnitt 21 der Stiftmutter 11a gewindemäßig aufgenommen zu werden. Wie man am besten aus 1 sieht, hat der Werkzeugkopf auch einen sich quer erstreckenden Schlitz 20 in Verbindung mit der Ausnehmung 10a und befindet sich separat von der Einsatztasche 7. Der Schlitz 20 erstreckt sich quer ganz durch den Kopf, während er sich zentral durch die Bohrung 15 erstreckt. Aus 1 sieht man auch, daß der den Einsatz aufnehmende Klemmschlitz 7 sich seitlich durch den Grundhalter 1 wie auch den Einsatzhalter 4 erstreckt.
Nach dem Gewindeeingriff der Klemmschraube 19, die in der Bohrung 15 des Grundhalters 1 aufgenommen ist, in der Stiftmutter 11a und Festziehen der Klemmschraube 19 ist die Stiftmutter 11a geeignet ausgestaltet, um eine Bewegung in der axialen Richtung der Klemmschraube radial auswärts derart erteilt zu bekommen, daß die Stiftmutter in den Schlitz 20 hinein verlagert wird. Hierdurch wird eine solche Verbiegung des oberen Abschnittes des Einsatzhalters erreicht, daß der obere Klemmabschnitt 5 mit der oberen Oberfläche des Schneideinsatzes 3 in Klemmeingriff kommt und dementsprechend der Schneideinsatz 3 in der Einsatztasche 7 festgeklemmt wird. Ein Vorteil bei dieser Lösung besteht darin, daß es möglich ist, den Hebel für die Kraft, die sich aus dem Festziehen der Klemmschraube ergibt, vergleichsweise lang beizubehalten, obwohl der Raum hierfür begrenzt ist, was bei Werkzeugen zum Ablängen und Auskehlen der erwähnten Art der Fall ist. Wegen der Tatsache, daß sich die Stiftmutter 11a in der axialen Richtung der Klemmschraube 19 nach auswärts zum Kopf 18 hin bewegt, wird auch das Biegen der Klemmschraube nach dem Verbiegen des Klemmabschnittes 5 verhältnismäßig klein, woraus sich ein verringertes Risiko von Beschädigungen der Klemmschraube bezüglich Biegen ergibt.
Gemäß der in 1 veranschaulichten Ausführungsform wird die Stiftmutter 11a im wesentlichen zylindrisch geformt, wie zur gleichen Zeit die Ausnehmung 10a mit geeigneter Ausgestaltung zur Aufnahme der Stiftmutter exzentrisch geformt ist, d. h. mit einer Gestaltung gebildet ist, die sich von der kreisförmigen Form unterscheidet, zum Beispiel einer ovalen Form. Der exzentrische Aufbau ist durch den exzentrischen Abschnitt 24 in 1 veranschaulicht, der im Unterschied zu der Kreisgestaltung eine gekrümmte Form hat. Hierdurch wird die erfindungsgemäße Bewegung der Stiftmutter in der axialen Richtung der Klemmschraube radial auswärts ermöglicht, d. h. in einer Richtung zu dem Kopf 18 der Klemmschraube hin, und zwar in den Schlitz 20 hinein, nach dem Festziehen der Klemmschraube. Dies ist jedoch keineswegs der einzige Weg zur Realisierung der erfindungsgemäßen Grundidee.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Ausnehmung 10a so gebildet, daß ihr Innenumfang in Richtung zu dem Schlitz 20 hin eine verjüngte Form hat, zum Beispiel eine Form eines herkömmlichen Keils, wodurch die Stiftmutter 11a die Möglichkeit bekommt, nach dem Festziehen der Klemmschraube 19 in den Schlitz 20 hinein verlagert zu werden.
Gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform ist die Ausnehmung 10a zylindrisch geformt. In diesem Fall ist die Stiftmutter 11a vorzugsweise außen mit einer Keilform gebildet. Bei dieser Ausführungsform ist entsprechend der in 1 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ein Verlagern der Stiftmutter 11a nach dem Festziehen der Klemmschraube in den Schlitz 20 hinein derart ermöglicht, daß der obere Klemmabschnitt des Einsatzhalters 4 verbogen wird und den Schneideinsatz 3 in der Einsatztasche festklemmt.
2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Ausnehmung 10a mit geeigneter Ausgestaltung zur Aufnahme der Stiftmutter exzentrisch geformt ist, wie zur gleichen Zeit die Stiftmutter 11a außen mit einer Keilform gebildet ist. Es ist auch denkbar, die Stiftmutter 11a außen mit einer anderen Gestaltung zu formen, die zu dem Schlitz hin verjüngt zuläuft, zum Beispiel eine konvex gekrümmte Oberfläche. Diese Kombination des Aufbaus der Ausnehmung 10a bzw. der Stiftmutter 11a ermöglicht in vorteilhafter Weise die erfindungsgemäße Bewegung der Stiftmutter in der axialen Richtung der Klemmschraube radial auswärts. Gemäß der in 2 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ist die Klemmschraube 19 ferner geeignet ausgestaltet, um mit einem Montageelement 22 zusammenzuwirken, welches für diesen Zweck geeignet ist und dessen obere Oberfläche eine ebene Kontur hat, wobei ihre untere Oberfläche eine konvex gekrümmte Kontur hat. Das Montageelement 22 hat ein zylindrisches Durchgangsloch für die Aufnahme der Klemmschraube, wobei das Durchgangsloch einen kleineren Durchmesser hat als der Durchmesser des Kopfes 18 der Klemmschraube 19. Ferner ist die Klemmschraube drehbar durch das Durchgangsloch des Montageelements eingeführt. Die Bohrung 15 des Grundhalters endet mit einer Ausnehmung 23, die eine Kontur hat, welche im wesentlichen der Kontur der unteren Oberfläche des Montageelements 22 entspricht. Somit ist das Montageelement 22 geeignet, um gegen die Ausnehmung 23 anzuliegen, während die Klemmschraube für das Festziehen frei drehbar ist, wenn sie durch das Durchgangsloch des Montageelements eingeführt wird, wobei während dieses Festziehens das Montageelement nicht dreht.
Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Klemmschraube 19 mit einem konischen Kopf 18 versehen, wie zur gleichen Zeit der obere Teil der Bohrung 15 mit einer nach außen offenen konischen Ausnehmung 16 endet. Hierdurch wird die Klemmschraube 19 nach dem Festziehen mit ihrem konischen Kopf 18 in den Schlitz 20 hinein verlagert, was zum Verbiegen des oberen Abschnittes des Einsatzhalters 4 beiträgt und entsprechend zum Festklemmen des Schneideinsatzes 3 in der Einsatztasche 7 beiträgt.
Nach dem Einführen eines neuen Schneideinsatzes 3 erreicht man das Festklemmen des Schneideinsatzes durch Festziehen der Klemmschraube 19, wobei die Bewegung der Stiftmutter 11a in der axialen Richtung der Klemmschraube zu dem Schraubenkopf 18 hin den Schlitz 20 erweitert und den oberen Klemmabschnitt 5 des Einsatzhalters 4 in zusammenwirkender Blockiertätigkeit mit der oberen Fläche des Schneideinsatzes 3 verbiegt. Beim Austauschen von Schneideinsätzen braucht nur diese Klemmschraube 19 ein wenig aufgeschraubt zu werden, wodurch sich die Stiftmutter 11a in die axiale Richtung der Klemmschraube 19 in einer Richtung von dem Kopf 18 fort bewegt und die Breite des Schlitzes die kleinere Schlitzbreite wieder gewinnt, welche durch die entspannte Position definiert ist, so daß der Schneideinsatz 3 ausgetauscht werden kann, ohne daß man die Schraube 19 ganz außer Eingriff bringen muß.
Die die Schraube aufnehmende Ausnehmung 15 sollte eine Längserstreckung in einer Richtung haben, welche bezüglich der Längsrichtung der Einsatztasche einen Winkel von 25–105° bildet.
Vorzugsweise beläuft sich dieser Winkel auf etwa 35–90°, um einen optimalen Momentenhebel bezüglich des Gelenkteils 17 zu erhalten. Zur gleichen Zeit sollte der Grundhalter 1 vorzugsweise eine Breite haben, welche die vielfache Breite des den Einsatz aufnehmenden Abschnittes 4 ist, der den Halterabschnitt bildet, welcher den Schneideinsatz trägt. Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung, die in den 1–2 gezeigt sind, sollte die Längserstreckung des Schneideinsatzes 3 zur gleichen Zeit größer sein als die Längserstreckung der unteren Stützoberfläche 4a in dem Einsatzhalter 4, wie man aus den 1–2 sieht, derart, daß der Schneideinsatz von dem Grundhalter einer Querstütze erhält.
Die Erfindung ist selbstverständlich in keiner Weise auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind viele Modifikationsmöglichkeiten dieser Ausführungsformen für einen Fachmann offensichtlich, ohne daß man die Erfindung verläßt, die in den anliegenden Ansprüchen definiert ist.
Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen, die in den 1–2 gezeigt sind, sich auf einen Werkzeugkopf beziehen, der in erster Linie für die Art von Drehtätigkeiten gedacht ist, die man als Ablängen und Auskehlen bezeichnet, sind auch viele andere Arten von Werkzeugköpfen denkbar. Als nicht beschränkendes Beispiel kann man einen Werkzeugkopf in der Form eines scheibenförmigen Fräsers für Schlitztätigkeiten erwähnen, der eine Vielzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Schneideinsätzen hat, deren jeder in einer entsprechenden Einsatztasche in der oben beschriebenen Weise festgeklemmt ist.

Claims

Werkzeugkopf für spanabhebende Metallbearbeitungswerkzeuge mit einem Schneideinsatz (3), mit einem Grundhalter (1) und einem mit diesem verbundenen Einsatzhalter (4), der in seinem vorderen Abschnitt mit einer Einsatztasche (7) gebildet ist, die zwischen einem unteren Stützteil (6) und einem oberen Klemmabschnitt (5) gebildet ist, der mittels einer Preßanordnung in klemmenden Oberflächeneingriff mit dem Schneideinsatz (3) betätigbar ist, welcher in die Einsatztasche einführbar ist, wobei das Werkzeug mit einem von der Einsatztasche in Abstand angeordneten Schlitz (20) gebildet ist, die Preßanordnung eine Klemmschraube (19), die in einer Bohrung (15) in dem Grundhalter aufgenommen ist, und eine Stiftmutter (11a) aufweist mit geeigneter Ausgestaltung, um die Klemmschraube aufzunehmen, wobei die Stiftmutter in einer Ausnehmung (10a) in dem Grundhalter aufgenommen ist und die Ausnehmung (10a) senkrecht zu der Längsrichtung des Schneideinsatzes und der Einsatztasche ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftmutter (11a) beim Zusammenwirken mit der Klemmschraube (19) während des Festziehens der Klemmschraube geeignet ausgestaltet ist, um eine Bewegung im wesentlichen in der axialen Richtung der Klemmschraube radial auswärts erteilt zu bekommen, derart, daß die Stiftmutter in den Schlitz (20) hinein verlagert wird und dadurch ein solches Verbiegen des oberen Abschnittes des Halters ausführt, daß ein Klemmen des Schneideinsatzes (3) durch dieses Verbiegen erfolgt.
Werkzeugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10a) exzentrisch geformt ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang der Ausnehmung (10a) in Richtung zu dem Schlitz (20) hin eine verjüngt zulaufende Form hat.
Werkzeugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10a) zylindrisch geformt ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stiftmutter (11a) im wesentlichen zylindrisch geformt ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stiftmutter (11a) außen mit einer Keilgestalt gebildet ist.
Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschraube (19) einen konischen Kopf (18) hat und geeignet ausgestaltet ist, um beim Zusammenwirken mit der Stiftmutter (11a) während des Festziehens der Klemmschraube in ihrer axialen Richtung eine Bewegung derart erteilt zu bekommen, daß sie mit ihrem konischen Kopf in den Schlitz (20) hinein verlagert wird und dadurch zu dem Verbiegen des oberen Abschnittes des Halters beiträgt, welcher das Festklemmen des Schneideinsatzes durchführt.
Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dadurch gekennzeichnet, daß der Grundhalter (1) eine größere Breite als der Einsatzhalter (4) hat und daß die zwei integral in einem Stück geformt sind.
Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (15), welche die Klemmschraube (19) aufnimmt, eine längliche Erstreckung unter einem Winkel von 35–90° bezüglich der Längserstreckung der Einsatztasche (7) hat.
Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmschlitz (7), welcher den Schneideinsatz (3) aufnimmt, sich in einer rückwärtigen Richtung in eine Schlitzverlängerung (9) umformt mit einer kleineren Schlitzhöhe als der vordere Schlitz (7).
Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Endoberfläche (3a) des Schneideinsatzes geeignet ausgestaltet ist, um axial gegen eine Stützoberfläche (8) anzuliegen, die in dem Einsatzhalter (4) gebildet ist und sich vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zu der unteren Oberfläche (3b) des Schneideinsatzes erstreckt.
Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckung des Schneideinsatzes (3) länger ist als die Längserstreckung der unteren Stützoberfläche (4a) in dem Einsatzhalter (4), wobei dem Schneideinsatz von einer Seitenoberfläche des Grundhalters eine seitliche Stütze erteilt werden kann.