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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schneidwerkzeuge mit angefügter Platte.
Insbesondere betrifft sie ein Schneidwerkzeug mit einem mit einer
Grundplatte versehenen Werkzeugträger, einer aus Sinterwerkstoff
bestehenden Bearbeitungsplatte, die mit einer Basis versehen ist,
die mit der Grundplatte dahingehend zusammenwirken soll, die Positionierung
der Platte am Werkzeugträger
zu gewährleisten,
und Mitteln zur Befestigung der Platte am Werkzeugträger. Bei
diesem Werkzeug weisen die Grundplatte und die Basis jeweils eine
in Längsrichtung
ausgerichtete Konstruktion auf, die mit Rillen ausgebildet ist,
welche parallel zueinander und auf komplementäre Weise angeordnet sind, um
den gegenseitigen Eingriff der Konstruktionen zu gestatten. Ein
solches Werkzeug wird zum Beispiel in der WO-A-01/00360 offenbart.
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Die
Platten aus Sinterwerkstoff, wie zum Beispiel einem Wolframkarbid,
widerstehen hohen Temperaturen, ohne dass ihre physikalischen Eigenschaften
beeinträchtigt
werden. Somit ist es möglich, mit
hohen Schneidgeschwindigkeiten und mit hohen Durchläufen zu
arbeiten. Diese Werkstoffe sind leider brüchig und relativ teuer. Deshalb
ist der Werkzeugträger
aus einer anderen Werkstoffart hergestellt, zum Beispiel aus Stahl,
der elastischer, leichter zu bearbeiten und kostengünstiger
ist.
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Die
Platte ist mit ihrer Basis mittels einer oder zwei Schrauben, die
in der Grundplatte und im Werkzeugträger ausgebildeten Löcher eingreifen,
um sie fest miteinander zu verbinden, an der Grundplatte des Werkzeugträgers befestigt.
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Diese
Werkzeuge werden häufig
an Industrieproduktionsmaschinen verwendet, deren Wartung innerhalb
kürzester
Zeiten erfolgen muss. Aus diesem Grunde weisen sie Positioniermittel
auf, die es gestatten, durch Ineinandergreifen der Konstruktionen
die Genauigkeit der Befestigung der Platte am Werkzeugträger zu gewährleisten.
Somit drücken
die Schrauben die Rillen der Basis in die Rillen der Grundplatte,
um die Platte auszurichten und am Werkzeugträger festzuhalten.
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Um
optimale Bearbeitungsbedingungen zu gewährleisten, sind die Schneidflächen und
die Basis feingeschliffen. Das Feinschleifen der Schneidflächen ist
erforderlich, um die gewünschte
Präzision und
die gewünschten
Oberflächenzustände zu erreichen.
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Das
Feinschleifen der Basis gewährleistet ein
Anordnen der Platte am Werkzeugträger unter Sicherstellung, dass
ihre Rillen über
ihre ganze Länge mit
denen der Grundplatte in Kontakt stehen, was eine durch Sintern
hergestellte Platte nicht gewährleisten
kann. Selbst bei Verwendung eines perfekt bearbeiteten Formwerkzeugs
kann es dabei vorkommen, dass sich die Platte beim Sintern leicht
verformt. Dies ist besonders nachteilig, wenn die Platte durch die
Verformung konvex wird und nur der mittlere Teil der Basis mit der
Grundplatte in Kontakt steht. In diesem Fall kann die Position der
aktiven Zone der Platte nicht gewährleistet werden, wobei die
Höhe je nachdem
variiert, ob die eine oder die andere der Schrauben als erste festgezogen
wird.
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Wenn
das Werkzeug nur eine Schraube enthält, besteht somit eine große Gefahr
von Schwingungen, wodurch die Schneidgeschwindigkeit stark verringert
und die Lebensdauer der Platte verkürzt wird. Dieses Feinschleifen
der Basis trägt
jedoch erheblich zu den Kosten der Platte bei.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Vereinfachung der Herstellung
solcher Werkzeuge zur gestatten. Dazu ist das erfindungsgemäße Werkzeug
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Konstruktionen
eine Konkavität
in Längsrichtung aufweist,
so dass zumindest die Enden der beiden Konstruktionen miteinander
in Kontakt stehen.
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Vorteilhafterweise
weist die Konstruktion der Platte die Konkavität auf. Diese kann direkt beim
Formen erhalten werden, ohne dass eine zusätzliche Bearbeitung durchgeführt werden
muss.
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Die
Praxis hat gezeigt, dass eine durch eine Durchbiegung in einem Größenbereich
von 0,2% der Länge
der Konstruktion definierte Konkavität zum Erhalt der erhofften
Wirkung ausreicht.
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Um
die Befestigung der Platte am Werkzeugträger zu gewährleisten, umfassen Letztere
jeweils zwei zylindrische Löcher,
deren Achsen jeweils senkrecht zur Basis und Grundplatte verlaufen
und entsprechend der Rillen ausgerichtet sind. Die Befestigungsmittel
werden dann durch zwei Schrauben gebildet, die jeweils in eines
der Löcher
der Platte und des Werkzeugträgers
eingreifen.
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Die
Köpfe der
Schrauben sind konischer Art, und die Löcher, die in der Platte ausgebildet
sind, weisen einen konischen Teil auf, der zum Zusammenwirken mit
den Köpfen
der Schrauben angeordnet ist, um die Platte in Längsrichtung am Werkzeugträger zu positionieren.
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Vorteilhafterweise
sind die Achsen der Löcher
um einen Wert voneinander entfernt, der im Wesentlichen gleich der
Hälfte
der Länge
der Konstruktion der Basis ist, und symmetrisch zum Mittelpunkt dieser
Konstruktion angeordnet.
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Die
Praxis hat gezeigt, dass durch Vorsehen einer Platte, deren Basis
eine durch Sintern einstückig
ausgebildete Fläche
aufweist, ihr Halt am Werkzeugträger
aufgrund der größeren Unebenheit
und folglich des so erhaltenen größeren Reibungskoeffizienten
verbessert ist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen hervor; darin zeigen:
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1 in
auseinander gezogener Darstellung ein erfindungsgemäßes Werkzeug;
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2 den
Werkzeugträger
in Volllinie und die Platte gestrichelt, wobei die Kontaktzonen
gezeigt werden; und
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3 eine
Seitenansicht des Werkzeugträgers
und der Platte, die voneinander entfernt sind.
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Das
in 1 dargestellte Werkzeug umfasst einen Werkzeugträger 10,
eine Platte 12 aus Sinterwerkstoff, zum Beispiel aus Wolframkarbid,
und Schrauben 14 mit konischem Kopf 14a, die als
Mittel zur Befestigung der Platte 12 am Werkzeugträger 10 dienen.
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Der
Werkzeugträger 10 besteht
aus einem parallelepipedischen Körper 16,
dessen eine Seite 16a eine in einem seiner Ecken ausgebildete
Ausnehmung aufweist, die als Aufnahme 18 dient. Zwei Gewindelöcher 20 und 22,
die die Schrauben 14 aufnehmen sollen, durchqueren den
Körper 16 auf
beiden Seiten und münden
in der Aufnahme 18. Sie sind um einen Wert l voneinander
beabstandet. Eine Längsachse
A-A ist in den 1 und 2 dargestellt
und schneidet senkrecht die Achsen der Löcher 20 und 22.
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Die
Aufnahme 18 weist einen Boden auf, dessen Fläche parallel
zur Fläche 16a verläuft und eine
Grundplatte 24 definiert. Des Weiteren weist sie senkrecht
zur Fläche 16a verlaufende
Wände 26 und 28 und
eine Kehle 30 auf, die die Wände 26 und 28 trennt.
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Die
Grundplatte 24 weist eine längs ausgerichtete Konstruktion
auf, die durch parallel zueinander angeordnete Rillen 32 gebildet
wird, die ihre ganze Länge
einnehmen. Die Rillen 32 sind symmetrisch zu einer senkrecht
zur Grundplatte 24 verlaufenden Ebene angeordnet und durchqueren
die Achse A-A. Sie weisen einen gleichschenkligen Querschnitt auf, dessen
Spitzenwinkel im Wesentlichen rechtwinklig ist, wobei die Kante
abgeschnitten ist.
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Die
Wand 28 befindet sich in der Verlängerung der Rillen 32 und
bildet mit der Achse A-A einen Winkel von ca. 45°. Die Funktionen dieser Wand
und der Kehle 30 werden weiter unten genauer dargestellt.
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Der
Körper 16 des
Werkzeugträgers 10 wird vorzugsweise
aus Werkzeugstahl, zum Beispiel aus einem Mangansulfid-Blei-Stahl, hergestellt,
dann gemäß den dem
Fachmann wohlbekannten Verfahren einsatzgehärtet und verkohlt.
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Die
Bearbeitungsplatte 12 ist allgemein prismatischer Form.
Insbesondere weist sie einen Kern 34 und zwei Schenkel 36 und 38 auf.
Der Kern 34 ist parallelepipedisch mit einer Oberseite 40,
einer Basis 42, zwei lateralen Seiten 44 und 46 und
zwei Vorderseiten 48 und 50. Die Schenkel 36 und 38 sind
jeweils fest mit den Vorderseiten 48 und 50 verbunden und
verlängern
sie.
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Der
Kern 34 ist mit zwei Löchern 52 und 54 versehen,
die um einen Wert l voneinander beabstandet sind, der dem die beiden
Löcher 20 und 22 trennenden
entspricht, und deren Achsen senkrecht zur Seite 40 und
zur Basis 42 verlaufen. Diese Löcher 52 und 54 weisen
einen zylindrischen Teil und einen konischen Teil auf, die mit den
Buchstaben a bzw. b bezeichnet werden, wobei der konische Teil b auf
der Oberseite 40 offen ist. Um das Lesen der Zeichnungen
zu erleichtern, ist eine Achse B-B dargestellt, die parallel zu
den Achsen der Löcher 52 und 54 verläuft und
in der Mitte zwischen ihnen angeordnet ist.
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Die
Schenkel 36 und 38 und insbesondere ihre Enden
in Kantenform 36a und 38a bilden die aktiven Teile
der Platte 12. Sie sind in der Regel Feinschleifvorgängen. ausgesetzt,
um ihre Form mit der Genauigkeit zu erhalten, die die durchzuführenden Bearbeitungsvorgänge erfordern.
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Im
Allgemeinen sind die beiden Schenkel 36 und 38 identisch,
so dass die Platte 12 eine zur Achse B-B symmetrische Konstruktion
aufweist. Sie ist so dimensioniert, dass der Schenkel 36,
wenn sie in der Aufnahme 18 angeordnet ist, den Werkzeugträger 10 überragt.
Ihre Schneidkante 36a kann dann in ein zu bearbeitendes
Werkstück
eingreifen. Der Schenkel 38 ist hingegen im Inneren der
Aufnahme 18 angeordnet, wobei seine Kante 38a ohne
Kontakt mit dem Werkzeugträger 10 in
der Kehle 30 angeordnet ist. Sie ist somit geschützt.
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Wenn
die Schneidkante 36a des Schenkels 36 abgenutzt
ist, brauchen nur die Schrauben 14 herausgezogen und die
Platte 12 um 180° um
die Achse B-B gedreht werden, so dass der Schenkel 38 den Platz
des Schenkels 36 einnimmt, dann werden die Schrauben 14 wieder
angeordnet, wobei die Schneidkante 38a dann funktionsfähig ist.
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Um
die Positionierung der Platte 12 am Werkzeugträger 10 zu
gewährleisten,
weist die Basis 42 eine längs ausgerichtete Konstruktion
auf, die aus Rillen 56 besteht, die parallel zueinander
verlaufen und komplementär
sind, so dass sie ineinander eingreifen. Die Schrauben 14 können dann
in die Löcher 20 und 52 bzw. 22 und 54 eingreifen.
Die konischen Köpfe 14a der
Schrauben 14 wirken dann mit den konischen Teilen 52b und 54b der
Löcher 52 und 54 zusammen,
wodurch die Längspositionierung
der Platte 12 sichergestellt und eine starre Verbindung
zwischen ihr und dem Werkzeugträger 10 gewährleistet wird.
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Wie
in 3 zu sehen, erstreckt sich die durch die Rillen 56 gebildete
Konstruktion über
eine Länge
L, die im Wesentlichen gleich 21 ist und die symmetrisch
zur Achse B-B verteilt ist. Sie weist eine konkave Form auf, deren
Durchbiegung f, die in der Zeichnung übertrieben ist, um sie sichtbar
zu machen, in einem Bereich von 0,002 L liegt. Bei einem Werkzeug,
bei dem L 20 mm beträgt,
beträgt
die Durchbiegung somit 0,04 mm, was im Wesentlichen der Ebenheit
entspricht, die durch Sintern gewährleistet werden kann. Mit
anderen Worten, liegt die Durchbiegung in der Praxis zwischen 0
und 0,08 mm. Somit ist es möglich,
ein perfektes Halten der Platte 12 am Werkzeugträger 10 zu
gewährleisten.
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2 zeigt,
wie die Rillen 32 mit den Rillen 56 in Kontakt
stehen, und zwar bei einer Platte, die die größte Konkavität aufweist,
die innerhalb der Toleranz zugelassen ist, wobei die Kontaktzonen 58 schraffiert
sind. In dieser Figur ist die Platte gestrichelt dargestellt. Es
ist zu bemerken, dass sich diese Zonen 58 von den Enden
der Rillen 32 bis über
die Achsen der Löcher 20 und 22 hinaus
erstrecken. Mit anderen Worten, die Schrauben 14 üben ihre
Befestigungskraft in einer Zone aus, in der die Platte 12 mit dem
Werkzeugträger 10 in
Kontakt steht. Eine solche Anordnung ist vorteilhafter als mit einer
einzigen, mittleren Schraube, denn sie gestattet, zu große Spannungen
in der Platte 12 zu vermeiden, die ihren Bruch bewirken
können.
Dieses Problem stellt sich nicht, wenn die Platte sehr dick ist.
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Bei
einer solchen Konfiguration ist es nicht mehr erforderlich, die
Basis 42 der Platte 12 feinzuschleifen. Somit
weist diese Basis 42 eine durch Sintern einstückig ausgebildete
Fläche
auf. Die Erfahrung hat gezeigt, dass eine solche Fläche einen
wesentlich höheren
Reibungskoeffizienten aufweist als eine feingeschliffene Fläche. Daraus
ergibt sich, dass, obwohl die Platte 12 nicht über die
ganze Fläche
der Basis 42 mit der Grundplatte 24 in Kontakt ist,
die Starrheit des Werkzeugs zumindest gleich, wenn nicht größer ist,
als die durch eine Platte erhaltene, deren Basis feingeschliffen
ist.
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Des
Weiteren könnte
die Konkavität
am Werkzeugträger 10 anstatt
an der Platte 12 ausgebildet sein, deren Basis dann im
Wesentlichen eben ist. Dies bedeutet allerdings eine komplexere
Bearbeitung bei der Herstellung des Werkzeugträgers 10, wobei der
die Rillen herstellende Fräser
eine kreisbogenförmige
Bahn anstatt eine lineare aufweisen muss.
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Es
ist sogar möglich,
dass sowohl die Grundplatte 24 als auch die Basis 42 konkav
sind, wobei die Durchbiegung f dann zwischen ihnen verteilt ist.
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Die
oben angeführte
Beschreibung bezieht sich auf Meißel wie jene, die beim Abstechen
verwendet werden. Es versteht sich, dass das gleiche Prinzip auch
für andere
Meißelarten
sowie für
Fräser verwendet
werden könnte.