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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum spanabhebenden Bearbeiten
mit einem Einsatzhalter, einem Schneideinsatz sowie Teilen zum Festklemmen
des Schneideinsatzes auf dem Einsatzhalter. Die Erfindung bezieht
sich getrennt auch auf den Schneideinsatz, der in dem Werkzeug gemäß der Erfindung
eingeschlossen ist.
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Stand der
Technik
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Eine
Vorrichtung zum Festklemmen von Schneideinsätzen für die Metallschneidbearbeitung ist
aus der SE-C-511 390 bekannt. In diesem Zusammenhang zeigt eine
Ausführungsform
einen Schneideinsatz, der mit vier Schneidkanten sowie Nuten/Nuten
auf der Seite des Schneideinsatzes versehen ist, welcher gegen den
Einsatzsitz in Widerlage sein soll, wobei die Nuten mit Rippen auf
dem Einsatzsitz zusammenwirken sollen. Die Schneidkanten sind allgemein
in der Hauptebene des Schneideinsatzes angeordnet.
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Ein
Gewindeschneideinsatz ist aus der US-A-5,004,379 bekannt und hat
vier Kantenabschnitte, wobei die Kanten in der symmetrischen Hauptebene
des Schneideinsatzes angeordnet sind. Der Schneideinsatz hat auch
zwei Seitenflächen,
die gegen einen Einsatzsitz in Widerlage sein sollen, und folglich
hat der Schneideinsatz im Prinzip acht aktive Kanten.
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Ein
Werkzeug, bei welchem die Grenzfläche zwischen einem vorderen
und einem hinteren Teil des Einsatzhalters des Werkzeugs unter 45° zur Längsmittenachse
des Einsatzhalters schief steht, ist aus der WO 93/10 929 bekannt.
Die Grenzfläche
ist mit Zähnen
versehen, so dass sie gezahnt ist.
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Das
Dokument US-A-6,146,060 beschreibt ein Werkzeug, welches als bezüglich der
unabhängigen
Ansprüche
nächstliegender
Stand der Technik betrachtet wird.
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EP-A-1
129 805 wird als Stand der Technik im Sinne des Art. 54 (3) EPÜ betrachtet.
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Aufgaben und
Merkmale der Erfindung
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Eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beschreibung eines
Werkzeugs der oben bestimmten Art sowie eines zu diesem gehörenden Schneideinsatzes,
wobei das Werkzeug in einer benutzerfreundlichen Weise für äußere wie
auch inwendige Bearbeitung benutzt werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das
Werkzeug/der Schneideinsatz normalerweise eine lange Lebensdauer
haben sollte, insbesondere dadurch, dass er eine Vielzahl von Schneidkanten
hat, die es ermöglichen,
den Schneideinsatz während
der spanabhebenden Bearbeitung zu wenden.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer festen
Verankerung des Schneideinsatzes in dem zugehörigen Einsatzsitz.
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Mindestens
die primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mittels eines Werkzeugs/Schneideinsatzes
mit den Merkmalen realisiert, die in den nachfolgenden unabhängigen Ansprüchen gegeben
sind. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
bestimmt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Nachfolgend
wird eine Anzahl von Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen
Bezug genommen wird, bei denen gilt:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Einsatzhalters, der im Prinzip
all den dargestellten Ausführungsformen
eines Werkzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung gemeinsam sein kann;
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2 zeigt
eine Draufsicht auf den Einsatzhalter gemäß 1;
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3 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden
Erfindung in gewisser Perspektive von unten;
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4 zeigt
eine Ansicht des Schneideinsatzes gemäß 3 gerade
von unten;
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Werkzeugs
gemäß der vorliegenden
Erfindung, welches mit dem Schneideinsatz gemäß den 4 und 5 ausgestattet
ist;
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6 zeigt
eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Werkzeugs
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7 zeigt
eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Werkzeugs
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 zeigt
eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines Schneideinsatzes
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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9 zeigt
eine Seitenansicht eines Werkzeugs, welches durch die zugehörigen Ansprüche nicht
abgedeckt ist;
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10 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Einsatzhalters, der
bei einem Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung eingeschlossen ist; und
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11 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Einsatzhalters, der
bei einem Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung eingeschlossen ist; und
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12 zeigt
eine Übersicht
der verschiedenen Abschnitte der Schneidkante und Einsatzhalter gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei die unterschiedlichen Arten der Bearbeitung, welche
verschiedene Abschnitte der Schneidkante ausfüllen können, auch angezeigt sind.
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Ausführliche
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung
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Der
in 1 veranschaulichte Einsatzhalter 1 ist
im Prinzip für
alle unten beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung gemeinsam. Der Einsatzhalter 1 weist einen
Schaftabschnitt 2 sowie eine Stützfläche 3 auf, welche
den Einsatzsitz für
die unterschiedlichen Schneideinsätze bestimmt, welche der Einsatzhalter 1 tragen
soll. In 1 sind eine erste Grundebene
Bp1 und eine zweite Grundebene Bp2 gezeigt, die einen rechten Winkel
zueinander einschließen.
Die Stützfläche 3 bildet
mit der zweiten Grundebene Bp2 des Einsatzhalters 1 einen
Winkel von 45°,
den man deutlicher in 2 sehen kann. Dies führt dazu,
dass die Stützfläche 3 die
Form einer Ellipse hat. Wie man in 1 sehen
kann, ist die Stützfläche 3 mit
Eingriffsteilen in der Form einer Anzahl von Schultern 5 versehen,
in der veranschaulichten Ausführungsform
vier Schultern, welche die Gestalt von keilförmigen Kuchenstücken mit
einem Zentralwinkel von 90° haben.
In der Stützfläche 3 ist auch
ein erstes Gewindeloch 7 ausgenommen, wobei das erste Loch 7 eine
Klemmschraube für
einen Schneideinsatz aufnehmen soll (siehe unten). Die Schultern 5 sind
bezüglich
des ersten Loches 7 symmetrisch angeordnet. Die Schultern 5 haben
die Funktion, mit komplementär
gebildeten Ansenkungen auf einem Schneideinsatz zusammenzuwirken. Dies
wird nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben.
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In 2 ist
der Einsatzhalter 1 in Flächenansicht gezeigt, wobei
die zweite Grundebene Bp2 mit einer strichpunktierten Linie gezeigt
ist. Der Winkel von 45°,
den die Stützfläche 3 mit
der zweiten Grundebene Bp2 bildet, ist in 2 gezeigt.
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Der
in den 3 und 4 gezeigte Schneideinsatz 9 weist
vier Finger 10 auf, von denen jeder einen Kantenabschnitt 11 trägt. Jeder
Kantenabschnitt 11 weist eine Schneidkante 12,
eine Spanfläche 13 sowie
eine Freifläche 14 auf.
Der Schneideinsatz 9 hat auch ein zentral angeordnetes, durchgehendes
zweites Loch 17, welches zum Festklemmen des Schneideinsatzes 9 verwendet
wird. Die Schneidkanten 12 sind gerade, wobei eins Ebene P1,
die eine Schneidkante 12 sowie eine zugehörige Spanfläche 13 enthält, eine
Verlängerung
in der Hauptsache durch die Mitte des zweiten Loches 17 hat,
wobei die Ebenen P1 in der axialen Richtung des zweiten Loches 17 eine
Verlängerung
haben. Man sieht dies am deutlichsten in 4, wo die
Ebenen P1 durch strichpunktierte Linien angedeutet sind und eine
Verlängerung
senkrecht zur Papierebene in 4 haben.
Der Schneideinsatz 9 hat auch eine Kontaktfläche 15,
die mit vier Ansenkungen 16 versehen ist, welche in der
montierten Position des Schneideinsatzes 9 auf dem Einsatzhalter 1 die Schultern 5 der
Stützfläche 3 des
Einsatzsitzes des Einsatzhalters 1 aufnehmen sollen, das
heißt,
die Stützfläche 3 und
die Kontaktfläche 15 sind
komplementär
geformt. Durch Studieren der Stützfläche 3 und
der Kontaktfläche 15 realisiert
man, dass der Schneideinsatz 9 in vier unterschiedlichen
Positionen auf dem Einsatzhalter 1 umgeschaltet werden
kann.
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Das
Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie es in 5 veranschaulicht ist, weist den
Einsatzhalter 1, den Schneideinsatz 9 und die Klemmschraube 18 auf,
die sich durch das mittig angeordnete zweite Loch 17 in
dem Schneideinsatz 9 erstreckt und in dem ersten Loch 7 des
Einsatzhalters 1 verankert ist. Der Schneideinsatz 9 hat
vier Finger 10, die sich allgemein schräg nach hinten in Richtung zu
dem Einsatzhalter 1 hin erstrecken.
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Das
Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie es in 6 veranschaulicht ist, weist
einen Einsatzhalter 1 sowie einen Schneideinsatz 109 auf,
der eine Fläche
hat, welche gegen die Stützfläche 3 des
Einsatzsitzes in Widerlage kommt, welche im Prinzip der entsprechenden
Fläche 15 des Schneideinsatzes 9 entspricht.
Der Schneideinsatz 109 hat auch vier Finger 110,
die im Allgemeinen eine Verlängerung
schräg
nach vorn haben, das heißt vom
Einsatzhalter 1 weg. Entsprechend dem Schneideinsatz 9 hat
jeder Finger 110 einen Kantenabschnitt 111 mit
einer Schneidkante 112, einer Spanfläche 113 sowie einer
Freifläche 114.
Eine Ebene P1, welche die Schneidkante 112 und die Freifläche 113 enthält, hat
eine Verlängerung
in der Hauptsache durch die Mitte des Loches 17/Schraube 18, wobei
die Ebene P1 eine Verlängerung
in axialer Richtung der Schraube 18 sowie senkrecht zur
Papierebene in 6 hat. Eine Symmetrielinie S1
für den
Kantenabschnitt 111, die in der Spanfläche 113 angeordnet
ist, bildet mit einer Bezugslinie R1 einen Winkel von 45°, wobei die
Bezugslinie R1 in der Stützfläche 3 liegt
sowie in derselben Ebene, wie die Spanfläche 113. Die Symmetrielinie
S1 unterteilt im Prinzip die Schneidkante 112 in Hälften und
läuft im Schnittpunkt
senkrecht zu der Schneidkante 112. Eine entsprechende Schlussfolgerung
für die
Verlängerung
des Kantenabschnittes gilt auch für den Schneideinsatz gemäß den 3–5,
obwohl der Winkel in diesen Figuren nicht gezeigt ist.
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Das
Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie es in 7 veranschaulicht ist, weist
einen Einsatzhalter 1 sowie einen Schneideinsatz 209 auf,
der eine Fläche
hat, welche gegen die Stützfläche 3 des
Einsatzsitzes in Widerlage ist, der im Prinzip der entsprechenden
Fläche 15 des
Schneideinsatzes 9 entspricht. Wie man in 7 dargestellt
hat, schließt
die Stützfläche 3 mit
einer zweiten Grundebene Bp2 einen Neigungswinkel von 45° ein, welcher in 7 durch
eine strichpunktierte Linie angedeutet ist, und hat eine Verlängerung
senkrecht zur Papierebene. Der Schneideinsatz 209 hat auch
vier Finger 210, die im Allgemeinen eine Verlängerung
schräg nach
hinten haben, das heißt
in Richtung zu dem Einsatzhalter 10 hin. Jeder Finger 210 hat
einen Kantenabschnitt 211 mit einer Schneidkante 212,
einer Spanfläche 213 und
einer Freifläche 214.
Die Schneidkante 212 ist gebogen, und die Freifläche 214 hat
eine Gestalt, welche an die Schneidkante 212 angepasst
ist. Eine Ebene P1, die eine Schneidkante 12 enthält, sowie
eine zugehörige
Spanfläche 13,
hat eine Verlängerung
in der Hauptsache durch die Mitte des Loches 17, der Schraube 18,
wobei die Ebenen P1 eine Verlängerung
in der axialen Richtung des Loches 17/Schraube 18 haben.
Eine solche Ebene P1 ist in 7 durch
eine strichpunktierte Linie gezeigt, wobei die Ebene P1 eine Verlängerung senkrecht
zur Papierebene in 7 hat. Eine Symmetrielinie S2
für den
Kantenabschnitt 211, die in der Spanfläche 213 angeordnet
ist, bildet einen Winkel von 45° mit
einer Bezugslinie R2, die in der Stützfläche 3 liegt sowie
in derselben Ebene, wie die Spanfläche 213. Die Symmetrielinie
S2 unterteilt im Prinzip die Schneidkante 212 in Hälften und
läuft senkrecht
zur Schneidkante 212 im Schnittpunkt.
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Das
Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie es in 8 veranschaulicht ist, weist
einen Einsatzhalter 1, einen Schneideinsatz 309 sowie eine
Klemmschraube 18 auf, die in einem {nicht gezeigten) Mittenloch
in dem Schneideinsatz 309 aufgenommen sowie in einem (nicht
gezeigten) Gewindeloch des Einsatzhalters 1 verankert ist.
Der Schneideinsatz 309 befindet sich gegen eine Stützfläche 3 des
Einsatzhalters 1 in Widerlage, wobei die Stützfläche 3 mit
einer zweiten Grundebene Bp2 des Einsatzhalters 1 einen
Winkel von 45° bildet,
die Grundebene Bp2 ist durch eine strichpunktierte Linie gezeigt
und hat eine Verlängerung
senkrecht zur Papierebene der 8. Der Schneideinsatz 309 hat, wie
die oben beschriebenen Schneideinsätze, vier Finger 310,
die im Allgemeinen eine Verlängerung schräg nach vorn
haben, das heißt
in der Richtung weg von dem Einsatzhalter 1. Jeder Finger 310 hat einen
Kantenabschnitt 311 mit einer Schneidkante 312,
einer Spanfläche 313 und
einer Freifläche 314. Die
Schneidkante 312 besteht aus zwei geraden Abschnitten,
die einen rechten Winkel zueinander bilden, und die zugehörigen Freiflächen 314 sind
eben und schaffen die Verbindung zu der Schneidkante 312.
Eine Ebene P1, welche eine Schneidkante 312 sowie eine
zugeordnete Spanfläche 313 enthält, hat eine
Verlängerung
in der Hauptsache durch die Mitte des Loches 17/Schraube 18,
wobei die Ebene P1 eine Verlängerung
in der axialen Richtung des Loches 17/Schraube 18 hat.
Eine solche Ebene P1 ist durch eine strichpunktierte Linie in 8 gezeigt,
wobei die Ebene P1 in 8 eine Verlängerung senkrecht zu der Papierebene
hat. Eine Symmetrielinie S3 für
den Kantenabschnitt 311, die in der Spanfläche 313 angeordnet
ist, bildet einen Winkel von 45° und
bezüglich
einer Bezugslinie R3, die in der Stützfläche 3 sowie in dersel ben
Ebene wie die Spanfläche 313 liegt.
Die Symmetrielinie S3 unterteilt im Prinzip die Schneidkante 312 in
Hälften
und stellt die Winkelhalbierende zu den geraden Abschnitten der Schneidkante 312 dar,
welche einen rechten Winkel miteinander einschließen.
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Das
in 9 gezeigt Werkzeug fällt nicht mehr unter die Erfindung.
Das Werkzeug weist jedoch einen Einsatzhalter 1, einen
Schneideinsatz 409 sowie eine Klemmschraube 18 auf,
die in einem (nicht gezeigten) Loch in dem Schneideinsatz 409 aufgenommen
ist und in einem (nicht gezeigten) Gewindeloch des Einsatzhalters 1 verankert
ist. Der Schneideinsatz 409 befindet sich gegen eine Stützfläche 3 des
Einsatzhalters 1 in Widerlage, wobei die Stützfläche 3 mit
einer zweiten Grundebene Bp2 des Einsatzhalters 1 einen
Winkel von 45° einschließt, wobei
die Grundebene Bp2 durch eine strichpunktierte Linie gezeigt ist
und zu der Papierebene in 9 senkrecht
eine Verlängerung
hat. Der Schneideinsatz 409 hat wie die oben beschriebenen
Schneideinsätze
vier Finger 410, die parallel zu der Stützfläche 3 allgemein eine
Verlängerung
haben. Jeder Finger 410 hat einen Kantenabschnitt 411 mit
einer Schneidkante 412, einer Spanfläche 413 und einer
Freifläche 414.
Die Schneidkante 412 ist gebogen und die Freifläche 314 hat
eine an die Schneidkante 312 angepasste Gestalt. Eine Ebene
P1, welche eine Schneidkante 312 sowie eine zugehörige Spanfläche 313 enthält, hat
eine Verlängerung
in der Hauptsache durch die Mitte des Loches 17/ Schraube 18,
wobei die Ebene P1 eine Velängerung
in der axialen Richtung des Loches 17/Schraube 18 hat.
Eine solche Art von Ebene P1 ist in 9 durch
eine strichpunktierte Linie gezeigt, wobei die Ebene P1 eine Verlängerung senkrecht
zur Papierebene in 9 hat.
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In 10 ist
eine alternative Ausführungsform
eines Einsatzhalters 101, speziell der Stützfläche 103,
gezeigt. Wie bei dem Einsatzhalter 1 bildet die Stützfläche 103 mit
einer zweiten Grundfläche Bp2
einen Winkel von 45°.
Wie man in 10 sieht, hat die Stützfläche 103 eine
Anzahl von sich radial erstreckenden Nuten 105, die sich
vom Umfang der Stützfläche 103 zu
dem ersten Loch 107 des Einsatzhalters 101 erstrecken.
Der Schneideinsatz, der an dem Einsatzhalter 101 festgeklemmt
werden soll, muss eine Kontaktfläche
haben, die zu der Stützfläche 103 komplementär ist, das
heißt,
die Kontaktfläche
muss Rippen haben, welche in die Nuten 105 passen, wobei
die Rippenanzahl vorzugsweise gleich der Anzahl der Nuten 105 ist.
Ein solcher Schneideinsatz kann so oft umgeschaltet werden, wie
die Anzahl von Nuten/Rippen ist.
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In 11 ist
eine zusätzliche
alternative Ausführungsform
eines Einsatzhalters 201 gezeigt, insbesondere bezüglich der
Stützfläche 203,
die eine waffelartige Oberflächenstruktur 205 hat.
Die Stützfläche 203 bildet
mit einer zweiten Grundebene Bp2 einen Winkel von 45°. Der Schneideinsatz,
der an dem Einsatzhalter 201 festgeklemmt werden sollte, muss
eine Kontaktfläche
haben, welche der Stützfläche 203 komplementär ist, das
heißt,
die Kontaktfläche
muss eine umgekehrte waffelartige Oberflächenstruktur haben. Ein solcher
Schneideinsatz kann vier Mal bei seinem Festklemmen gegen die Stützfläche 203 umgeschaltet
werden.
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In 12 ist
eine Anzahl von Kantenabschnitten der Schneideinsätze gemäß der vorliegenden
Erfindung schematisch gezeigt. Die Aufgabe der 12 ist
die Darstellung, dass eine kleine Anzahl unterschiedlicher Halter
bzw. Schneideinsätze
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine große
Anzahl möglicher
Kombinationen bezüglich
der Schneidtätigkeiten
sicherstellt, die mit Werkzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung
durchgeführt
werden können.
Somit kann ein Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung sowohl beim inwendigen als auch äußeren Bearbeiten verwendet
werden, zum Beispiel in Verbindung mit Nuten Schneiden, Längsdrehen
und Schraubengewindeschneiden.
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Brauchbare
Modifikationen der Erfindung
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Alle
Schneideinsätze 9; 109; 209; 309; 409, die
oben beschrieben sind, haben vier Finger 10; 110; 210; 310; 410,
deren jeder einen Kantenabschnitt 11; 111; 211; 311; 411 hat.
Sowohl weniger als auch mehr Finger sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung
jedoch denkbar, wobei die Anzahl der Finger normalerweise 1–6 beträgt. Im Rahmen
der vorliegenden Erfindung ist es auch denkbar, dass ein und derselbe
Schneideinsatz eine Kombination von Fingern hat, die sich schräg nach vorn
erstrecken, Finger, die sich schräg nach hinten erstrecken, sowie Finger,
die sich nur radial erstrecken. Zum Beispiel kann ein solcher Schneideinsatz
eine Kombination des Schneideinsatzes gemäß den 3–5 und des
Schneideinsatzes nach 6 sein.
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Bei
den Ausführungsformen
der oben beschriebenen Schneideinsätze verlaufen die Ebenen P1
in der Hauptsache durch die Mitte des zweiten Loches 17/Klemmschraube 18.
Es ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, dass
zum Beispiel der Spanfläche 13; 113; 213; 313; 413 eine solche
Richtung gegeben wird, dass die Ebenen P1 neben dieser Mitte landen,
die Ebenen P1 sollten sich jedoch einwärts zu dem Mittenabschnitt
des Schneideinsatzes 9; 109; 209; 309, 409 erstrecken und
eine Verlängerung
in der axialen Richtung des Mittenloches 17 des Schneideinsatzes 9; 109; 209; 309; 409 haben.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen,
sind die Schneideinsätze 9; 109; 209; 309; 409 mittels
einer Klemmschraube 18 festgeklemmt. Jedoch sind auch alternative
Klemmteile im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, wobei eine
erweiterte Zugstange beispielsweise und nicht im begrenzenden Sinne
erwähnt
werden kann.
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Die
oben beschriebenen Eingriffsteile, mit denen die Stützfläche 3; 103; 203 versehen
ist, stellen nur Beispiele dar. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
sind auch viele alternative Eingriffsteile denkbar, wobei es jedoch
wichtig ist, dass die Schneideinsätze mit komplementären Eingriffsteilen versehen
sind.
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- 1;
101; 201
- Einsatzhalter
- 3;
103; 203
- Stützfläche
- 5;
105; 205
- Eingriffsteil
- 7;
107; 207
- erstes
Loch
- 9;
109; 209; 309; 409
- Schneideinsatz
- 10;
110; 210; 310; 410
- Finger
- 11;
111; 211; 311; 411
- Kantenabschnitt
- 12;
112; 212; 312; 412
- Schneidkante
- 13;
113; 213; 313; 413
- Spanfläche
- 14;
114; 214; 314; 414
- Freifläche
- 15
- Kontaktfläche
- 16
- Ansenkungen
- 17
- zweites
Loch
- 18
- Klemmschraube