DE60224252T2

DE60224252T2 - Drehendes Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung

Info

Publication number: DE60224252T2
Application number: DE60224252T
Authority: DE
Inventors: Stefan Lindblom
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: EP1306152B1; US6783307B2; DE60224252D1; SE0103555L; SE523615C2; US20030091402A1; SE0103555D0; WO2003035312A1; ATE381972T1; EP1306152A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drehbares Werkzeug, welches für die spanabhebende oder spanbildende Bearbeitung vorgesehen ist und welches zwei Teile aufweist, nämlich ein drehbares Halteteil, das in einer Maschine montierbar ist, und ein Schneidteil, welches lösbar an einem vorderen Ende des Halteteiles angebracht ist, wobei in einem vorderen Endabschnitt des Halteteiles ein nach vorn offener Schlitz ausgebildet ist, wobei dieser Schlitz zwei oder mehr elastisch flexible oder nachgiebige Vorsprünge voneinander trennt.
Stand der Technik
Spanbildende Werkzeuge von der Art, die ein Halteteil oder einen Grundkörper ebenso wie einen getrennten, austauschbaren Schneidteil aufweisen, können in der Praxis sehr verschiedene Formen annehmen und bestehen beispielsweise aus Bohrwerkzeugen, Fräswerkzeugen, wie z. B. Schaftfräsern bzw. Schlitzfräsern, Gewindeschneidern, etc. Das Halteteil besteht üblicherweise aus einem langen, schmalen, zylindrischen Schaft. Bei modernen Maschinenwerkzeugen bzw. Werkzeugmaschinen sind die Halteteile so ausgeklügelt und teuer, daß sie aus ökonomischen Gründen nicht in einem Stück mit dem Schneidteil hergestellt werden können, welches das Verschleißteil des Werkzeuges bildet. Mit anderen Worten, es ist kostengünstig bzw. profitabel, das eigentliche Schneidteil als eine getrennte, lösbare Einheit herzustellen (die üblicherweise von Fachleuten als lose Spitze bzw. loses oberes Ende bezeichnet wird), die ausgetauscht werden kann, nachdem sie verschlissen ist, während das teure Halteteil für einen längeren Zeitraum gebraucht werden kann.
Früher bekannte Schneidwerkzeuge der in Rede stehenden Art können in zwei Hauptkategorien aufgeteilt werden, wobei eine erste Kategorie auf dem Gedanken beruht, daß das Schneidteil am Vorderende des Halteteiles mit Hilfe einer kurzen Schraube befestigt wird, die über eine Durchgangsbohrung in dem Schneidteil in einer Gewindebohrung festgezogen wird, welche sich in dem Halteteil in axialer Richtung erstreckt und sich zum Vorderende desselben hin öffnet. Beispiele derartiger Werkzeuge sind in der US 5607263 , DE 3448086 C2 und DE 29723558 U1 offenbart. Ein Nachteil dieser Art von Werkzeugen liegt jedoch darin, daß Schneidkanten in dem Bereich des Vorderendes des Schneidteiles nicht ausgebildet werden können. Die Konsequenz hiervon ist die, daß das Schneidteil nur für bestimmte Arten des Fräsens (z. B. Fräsen von T-Schlitzen) hergestellt werden kann, jedoch nicht zum Bohren bzw. anderen Fräsvorgängen.
Eine weitere Kategorie von Werkzeugen verwendet eine Zugstange, die in einer üblicherweise durchgehenden, axialen Bohrung innerhalb des Halteteiles enthalten bzw. vorgesehen ist und die an ihrem Vorderende Einrichtungen zum Klemmen des Schneidteiles aufweist. Werkzeuge mit Zugstangen für die Schneidteile sind beispielsweise aus der EP 0911101 , WO 96/34714 und WO 01/30524 bekannt. Ein Nachteil dieser Art von Werkzeugen liegt jedoch darin, daß das Festziehen der Zugstange in dem Bereich des hinteren Endes der Zugstange und des Halteteiles stattfindet. Dies bedeutet, daß das Halteteil in Verbindung mit dem Austausch des Schneidteiles aus der in Rede stehenden Maschine entfernt werden muß.
In der US 5904455 wird ein Bohrwerkzeug offenbart, dessen Halteteil oder Schaft an seinem vorderen Ende eine Aussparung zeigt, die durch zwei Vorsprünge zur Aufnahme eines Schneidteiles definiert wird. Weiterhin ist in dem vorderen Endabschnitt des Halteteiles ein schmaler Schlitz zu dem Zweck ausgebildet, eine elastische Verbiegung der Vorsprünge zu ermöglichen. Die zwei Vorsprünge sind mit einwärts gewendeten Flanken- bzw. Seitenflächen ausgebildet, die federnd gegen Kontaktflächen an den Seiten des Schneidteiles gedrückt werden können, genauer gesagt aufgrund der Keilflächen, die in einen V-förmigen Schlitz im hinteren Ende des Schneidteiles hineingepreßt werden. Die Verkeilung wird sichergestellt mit Hilfe einer axialen Schraube innerhalb des Halteteiles. Ein Nachteil dieses Werkzeuges liegt jedoch darin, daß das Schneidteil ebenso wie das Halteteil mit einer sehr hohen Maßgenauigkeit hergestellt werden muß. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß das Werkzeug von der zugehörigen Maschine demontiert werden muß, um die Betätigung der Schraube in Verbindung mit dem Austausch des Schneidteiles zu ermöglichen.
Ziele und Merkmale der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten Nachteile der zuvor bekannten Schneidwerkzeuge des in Rede stehenden Typs zu vermeiden, und auf das Bereitstellen eines verbesserten Schneidwerkzeuges. Ein primäres Ziel der Erfindung liegt also darin, ein Schneidwerkzeug bereitzustellen, welches nicht nur eine einfache Montage und Demontage der Schneideinheit erlaubt, ohne daß das Halteteil notwendigerweise aus der Maschine entfernt werden muß, welches jedoch auch eine Ausgestaltung der Schneidkanten oder Anbringung von Schneidansätzen an der Vorderfläche des Schneidteiles ermöglicht. Eine zusätzliche Aufgabe liegt darin, ein Werkzeug bereitzustellen, dessen beide Hauptteile, d. h. das Schneidteil und das entsprechende Halteteil, getrennt in einfacher und kosteneffizienter Weise in der Massenherstellung produziert werden können, während sie eine gute Zentrierung des Schneidteiles bezüglich des Halteteiles sicherstellen. Unter anderem sollte jedes der beiden Teile in der Lage sein, mit Hilfe einfacher maschineller Herstellungsvorgän ge und mit einem Minimum an fortgeschrittenen Schneidvorgängen produziert werden zu können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Werkzeug bereitzustellen, das den Verschleiß des Halteteiles minimal macht und dadurch eine lange Lebensdauer desselben sicherstellt.
Gemäß der Erfindung wird zumindest das Hauptziel mit Hilfe der in Anspruch 1 dargelegten Merkmale erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen des Werkzeuges gemäß der Erfindung werden weiterhin in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Kurze Beschreibung der zugehörigen Figuren
Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Werkzeuges in Form eines Bohrers, welcher ein Halteteil in Form eines Schaftes, ebenso wie ein austauschbares Schneidteil oder eine lose Spitze umfaßt, wobei die Teile schräg von hinten bzw. von unten gesehen werden,
2 eine teilweise Vergrößerung derselben Explosionsdarstellung wie in 1,
3 eine Explosionsdarstellung, welche die Teile des Werkzeuges in einer Ansicht schräg von vorn oder oben zeigt,
4 eine vergrößerte Stirnansicht nur des Halteteils des Werkzeuges,
5 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht, welche zwei vorstehende Zapfenelemente zeigt, die in dem Halteteil in einem spannungsfreien Anfangszustand enthalten sind, wobei eine Befestigungsschraube von dem Halteteil getrennt dargestellt ist,
6 eine analoge Seitenansicht, welche die in dem Halteteil montierte Befestigungsschraube zeigt, wobei diese Schraube angezogen wird, um die vorstehenden Zapfenelemente zusammenzuziehen,
7 eine weitere Seitenansicht, welche die Befestigungsschraube in dem Halteteil montiert zeigt, auch wenn in einem nicht aktiven Zustand,
8 eine teilweise perspektivische Ansicht, die eine alternative Ausführungsform eines Werkzeuges zeigt, wobei ein Sitz in der Vorsprungs-/Aussparungs-Kupplung des Werkzeuges vorgesehen ist, welcher in dem Halteteil ausgebildet ist,
9 eine lose Spitze, die mit dem Halteteil gemäß 8 zusammenwirkt, und welche im umgedrehten Zustand dargestellt ist, wobei ein vorstehender Zapfen in der Zeichnung nach oben weist,
10 eine teilweise Seitenansicht des Halteteils gemäß 8 und
11 eine Stirnansicht des Halteteils gemäß den 8 und 10.
Genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
In den 1–7 ist eine erste Ausführungsform eines drehbaren, spanabhebenden Werkzeuges gemäß der Erfindung dargestellt, genauer gesagt in Form eines Bohrers, der in der üblichen Weise ein Halteteil aufweist, das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet wird, ebenso wie ein austauschbares Schneidteil oder eine lose Spitze 2. Das Halteteil ist mit einem rückwärtigen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 3 ausgebildet, der in einer Maschine, beispielsweise einer Vielzweckmaschine, montierbar ist, ebenso wie mit einem dünneren Schaft 4, der zwei schraubenförmig umlaufende im Querschnitt gekrümmte Spannuten 5 hat. Das vordere Ende der losen Spitze 2 ist mit Schneideinsätzen oder Schneidkanten ausgebildet, die teilweise bei 6 in 3 dargestellt sind. Generell hat die lose Spitze 2 eine kreisförmige äußere Kontur mit einem Durchmesser, der etwas größer als der Durchmesser des Werkzeuges 4 ist. In der losen Spitze sind jedoch konkav gekrümmte Begrenzungsflächen 7 ausgebildet, die an die gekrümmte Form der Spannuten 5 anschließen.
Die lose Spitze 2 ist vollständig oder teilweise aus einem harten, verschleißfesten Material, wie z. B. aus Sinterkarbid oder dergleichen, hergestellt, während das Halteteil 1 aus einem Material mit größerer Elastizität, beispielsweise Stahl, besteht. In dem vorderen freien Endabschnitt des Schaftes 4 ist in einer an sich bekannten Weise ein nach vorn offener Schlitz 8 ausgebildet, der zwei elastisch flexible bzw. biegbare Vorsprünge 9 voneinander trennt. Wegen der inhärenten Elastizität des Materials können die Vorsprünge von einem Ausgangszustand, in welchem sie spannungsfrei sind, nach innen verbogen werden.
In der in den 1–7 dargestellten Ausführungsform ist ein Zapfen oder ein Körper in Form eines Zapfens, der in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet ist, am freien Vorderende des Halteteils 1 ausgebildet. Der Zapfen soll mit einem Sitz 11 am hinteren Ende der losen Spitze 2 zusammenwirken. Der Zapfen 10 und der Sitz 11 bilden zusammen eine Kupplung aus Vorsprung und Aussparung, die in einer für die Erfindung kennzeichnenden Weise auf der einen Seite die lose Spitze zentriert und festklemmt und auf der anderen Seite eine einfache Montage und Demontage derselben ermöglicht. Der Schlitz 8 erstreckt sich von einem hinteren Durchgangsloch 12 ganz nach vom bis zur vorderen Stirnfläche des vorstehenden Zapfens 10, wobei der Schlitz den vorstehenden Zapfen in zwei getrennte Zapfenelemente 13 aufteilt, die spiegelbildlich miteinander übereinstimmen. Abhängig von den Maßen des Bohrers kann der Schlitz in dem spannungsfreien Ausgangszustand der Zapfenelemente 13 (s. 5) eine Breite innerhalb des Bereiches von 0,1–1 mm, zweckmäßigerweise 0,3–0,8 mm haben. Gemeinsam bilden die Elemente 13 einen Zapfen mit einer rotationssymmetrischen Grundform. Dies bedeutet, daß die Hüllflächen 14 der Zapfenelemente teilweise zylindrisch oder konisch sind. In der Praxis ist eine leicht konische Form des Zapfens bevorzugt, genauer gesagt eine Konusform, die in Vorwärtsrichtung des Vorderendes des Schaftes di vergiert. In analoger Weise kann die rotationssymmetrische Grenzfläche 15 des Sitzes 11 leicht konisch sein, genauer gesagt in der Weise, daß die Konizität in Richtung nach hinten in Richtung der Öffnung des Sitzes konvergiert. In diesem Zusammenhang sei der kleinste Durchmesser des Sitzes 11 (in der Nähe der Eintrittsöffnung des Sitzes) etwas kleiner als der maximale Durchmesser des vorstehenden Zapfens 10 (in der Nähe des freien Endes des Zapfens).
Das Halteteil 1 hat eine Vorschublast aufnehmende Oberflächen 16 radial außerhalb des Zapfens 10, wobei diese Flächen gemäß der Erfindung zumindest teilweise konisch sind. Die Stützflächen 16 wirken mit Stützflächen 17 an der losen Spitze 2 zusammen, wobei die Stützflächen 17 ebenfalls teilweise konisch sind. Genauer gesagt divergiert die Konizität der Stützflächen 16 in Richtung des Vorderendes des Halteteils 1, während die Konizität der Stützflächen 17 in Richtung nach hinten bezüglich der losen Spitze konvergiert.
Aussparungen, die teilweise durch sich im wesentlichen radial erstreckende Trägerflächen 18 begrenzt werden, sind in Verbindung mit den beiden Vorschubkraft aufnehmenden Stützflächen 16 des Halteteils ausgebildet. Schultern mit radialen Anschlagflächen 19, gegen welche die Trägerflächen 18 gepreßt werden, um während des Bohrens das Drehmoment des Schaftes auf die lose Spitze zu übertragen, sind in Verbindung mit den Stützflächen 17 an der losen Spitze ausgebildet. Der (doppelte) Konuswinkel der Flächen 16, 17 beträgt in dem Beispiel etwa 135° und kann vorteilhafterweise innerhalb des Bereiches von 120–175° liegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Werkzeug eine Klemmeinrichtung auf, um die Zapfenelemente 13 während der Montage bzw. Demontage der losen Spitze näher zusammenzubringen. In den 5–7 ist eine solche Klemmeinrichtung in Form einer Schraube 20 dargestellt. Zusätzlich zu einem Kopf 21, der eine Schlüsselaufnahme 22 hat, weist die Schraube einen Schaft auf, der einerseits einen zylindrischen, nicht mit Gewinde versehenen Teil 23 und andererseits einen Abschnitt mit Außengewinde 24 hat. Das Außengewinde 24 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Zylinders 23. Zwischen dem Außengewinde und dem Zylinderabschnitt befinden sich ein verjüngter Hals 25 und eine konische Übergangsfläche 26.
In dem Vorsprung 9, der rechts von dem Schlitz 8 in den 5–7 dargestellt ist, ist eine Durchgangsbohrung 27 ausgebildet, die in drei getrennte Abschnitte 28, 29, 30 aufgeteilt ist. Ein erster Abschnitt 28 hat einen größeren Durchmesser als der Abschnitt 29, wobei eine ringförmige Anschlagfläche 31 zwischen diesen Abschnitten ausgebildet ist. Der Durchmesser des Abschnitts 28 entspricht dem Durchmesser des Kopfes 21, während der Durchmesser des Abschnitts 29 dem Durchmesser des Zylinderabschnitts 23 entspricht. In analoger Weise entspricht die Form des Abschnittes 30 der konischen Form der Oberfläche 26. In dem Vorsprung 9, welcher links von dem Schlitz 8 liegt, ist eine Bohrung mit einem Innengewinde 32 in Verlängerung der Bohrung 27 ausgebildet, in welche das Außengewinde 24 eingeschraubt und festgezogen werden kann.
Durch Festziehen der Befestigungsschraube 20 können die Zapfenelemente 13 zwangsweise einander angenähert werden, wie es mit Hilfe der Pfeile in 6 skizziert ist, wobei dies gegen die Wirkung der inhärenten Rückstellkraft in den elastisch nachgiebigen Vorsprüngen 9 stattfindet. Wenn die Schraube dann um einen Betrag bis zu der inaktiven Position gelöst wird, die in 7 dargestellt ist, federn die Zapfenelemente 13 in Richtung voneinander weg.
In 7 wird mit Hilfe des Winkels β angedeutet, wie die Hüllflächen 14 der Zapfenelemente 13 leicht konisch sind. In der Praxis kann dieser (in einer Richtung gemessene) Konuswinkel β etwa 0,5° betragen, was bedeutet, daß der Zapfen 10, der durch die Zapfenelemente 13 gebildet wird, an seinem freien Ende einen etwas größeren Durchmesser hat als an seinem Grund- bzw. Wurzelende. In analoger Weise hat die innere Konusfläche 15 in dem Sitz in der Nähe des Grundes des Sitzes einen etwas größeren Durchmesser als an der nach hinten gerichteten Öffnung des Sitzes.
Funktionsweise des Werkzeuges gemäß der Erfindung
Wenn eine lose Spitze an dem Halteteil 1 montiert werden soll, nehmen die beiden Zapfenelemente 13 eine Startposition (s. 5) ein, in welcher sie spannungsfrei sind, wobei der Schlitz 8 entlang seiner gesamten axialen Erstreckung eine maximale Breite hat. Wenn die Schraube 20 in dem montierten Zustand in der in 6 dargestellten Weise festgezogen wird, nähern die beiden Zapfenelemente 13 sich einander an, da sie aufgrund der elastisch nachgebenden Vorsprünge 9 etwas nach innen aufeinander zu gebogen werden. In diesem Zustand ist der maximale Durchmesser des Zapfens in dem Bereich des freien Endes des Zapfens etwas kleiner als der kleinste Durchmesser des Sitzes am Eingang in den Sitz, wodurch die lose Spitze auf das vordere Ende des Halteteiles ohne Behinderung durch den Zapfen aufgesetzt werden kann. Sobald die lose Spitze an ihrem Platz angeordnet ist, kann die Schraube 20 um einen Betrag aus dem Innengewinde bis hin zu dem inaktiven Zustand herausgeschraubt werden, der in 7 dargestellt ist. In Verbindung mit diesem Lösen der Schraube springen die Zapfenelemente radial nach außen und werden gegen die innere Kontaktfläche 15 in den zentralen Sitz 11 der losen Spitze gedrückt. Auf diese Weise wird die lose Spitze gleichzeitig zentriert, während sie federnd an dem Halteteil festgeklemmt wird. Wenn der Bohrer in Betrieb genommen wird, werden die konischen Stützflächen 16 des Halteteils den nach hinten gerichteten Vorschubkräften ausgesetzt, genauer gesagt über die analogen konischen Stützflächen 17 an der losen Spitze. Aufgrund der konischen Form der Stützflächen werden diese Vorschubkräfte einerseits in die Hauptkraftkomponenten, die axial (nach hinten) gerichtet sind, und andererseits sekundäre Komponenten, die radial gerichtet sind, aufgeteilt. Diese sekundären Kraftkomponenten geben den Vorsprüngen 9 eine Tendenz, sich gegenüber dem Trennschlitz 8 radial noch weiter nach außen zu bewegen, was bedeutet, daß die Zapfenelemente 13 zusätzlich gegen die inneren Kontaktflächen 15 des Sitzes über die oben erwähnte Federkraft in den Vorsprüngen hinaus angepreßt werden.
In 4 ist dargestellt, wie der Schlitz 8 sich unter einem gewissen Winkel α zu einer angenommenen Ebene P erstreckt, die parallel zu der einzelnen Trägerfläche 18 an dem Halteteil ist. Während des Betriebs dreht sich das Werkzeug in Richtung des Pfeiles A in 4. Dies bedeutet, daß die einzelne Trägerfläche oder Übertragungsfläche 18 die lose Spitze in 4 in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn antreibt. Der Winkel α, der zwischen dem Schlitz 8 und jeder Trägerfläche 18 eingeschlossen wird, gesehen in Antriebsrichtung, sollte gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein spitzer Winkel sein, beispielsweise innerhalb des Bereiches von 45–85°. Auf diese Weise werden die Zapfenelemente 13 mit einer Tendenz versehen, sich während der Drehung des Werkzeuges weiterzutrennen, wodurch zusätzlich die Kraft, durch welche die Zapfenelemente zusätzlich gegen die innere Kontaktfläche 15 des Sitzes 11 geklemmt wird, nochmals zusätzlich verstärkt wird.
In 4 ist außerdem dargestellt, wie die Befestigungsschraube 20 sich senkrecht zu den beiden ebenen Flächen erstreckt, welche den Schlitz 8 definieren.
Es wird nun auf die 8–11 Bezug genommen, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen. In diesem Fall ist der vorstehende Zapfen 10 der Kupplung auf Zapfen/Aussparung an der losen Spitze 2 ausgebildet, während der Sitz 11 an dem Halteteil 1 ausgebildet ist. Genauer gesagt ist der Sitz 11 an dem vorderen Ende des Halteteils 1 zentral angeordnet und wird durch zwei gegenüberliegende Kontaktflächen 15 begrenzt, die eine rotationssymmetrische, zweckmäßigerweise leicht konische Form haben. Ein Grund des Sitzes 11 ist mit 33 bezeichnet. Außerhalb des Sitzes 15 gibt es teilweise konische Flächen 16, die mit ähnlichen konischen Flächen 17 am hinteren Ende der losen Spitze 2 zusammenwirken (man beachte, daß die lose Spitze 2 in 9 in einem umgedrehten Zustand dargestellt ist). In diesem Fall haben die konischen Flächen 16, 17 jedoch eine andere Charakteristik als die entsprechenden Konusflächen des Ausführungsbeispiels nach den 1–7. Die Konusflächen 16 konvergieren demnach in Richtung nach vorn bezüglich des Halteteils (s. 10), während die Konusflächen 17 mit demselben Konuswinkel in Richtung nach hinten bezüglich der losen Spitze divergieren.
Antreibende oder Drehmoment übertragende Trägerflächen 18 sind so angeordnet, daß sie mit im wesentlichen radialen Anschlagflächen 19 an den Schultern der losen Spitze 2 zusammenwirken.
In diesem Fall endet der Schlitz 8 am Grund 33 des Sitzes 11. Zwischen dem Loch bzw. der Bohrung 12 und dem vorderen oder äußeren Ende des Schlitzes 8 ist eine zweite Bohrung 34 mit einer ovalen oder unrunden Querschnittsform ausgebildet, die durch zwei Senkbohrungen in den ebenen Flächen begrenzt wird, welche den Schlitz 8 definieren. In der Bohrung bzw. dem Loch 34 kann ein (nicht dargestellter) Schlüssel eingesetzt werden, der eine analoge nichtrunde Querschnittsform hat, welche bei seiner Drehung eine Trennung bzw. ein Auseinanderbewegen der Vorsprünge 9 auf jeder Seite des Schlitzes sicherstellt. Demnach bildet das Loch 34 zusammen mit dem Schlüssel eine Einrichtung zum Vergrößern des kleinsten Durchmessers des Sitzes soweit, daß er den maximalen Durchmesser des Zapfens 10 übersteigt.
In der Ausführungsform nach den 8–11, in welcher der Sitz 11 in dem Halteteil 1 und der vorstehende Zapfen 10 in der losen Spitze 2 ausgebildet ist, erstreckt der Schlitz 8 sich unter einem stumpfen Winkel X zu der Ebene P, d. h. der antreibenden Trägerflächen 18. Aufgrund der Tatsache, daß der Winkel X stumpf ist, erhalten die Vorsprünge 9 und die Kontaktflächen 16, welche den Sitz 11 definieren, eine Tendenz, sich einander anzunähern, wenn das Halteteil 1 Drehmoment auf die lose Spitze überträgt.
Das beschriebene Werkzeug arbeitet in folgender Weise. Wenn die lose Spitze 2 an dem Halteteil 1 angebracht werden soll, wird der Sitz 11 mit Hilfe eines Schlüssels aufgeweitet, der in das längliche Loch 34 eingesetzt und gedreht wird, wobei die Vorsprünge 9 gegen die Wirkung der inhärenten Federkraft in denselben nach außen gebogen werden. Nach der Erweiterung des Sitzes kann das freie Ende des Zapfens 10 (welches den größten Durchmesser hat) durch die vordere oder äußere Öffnungsweite des Sitzes (die den schmalsten Durchmesser des Sitzes hat) hindurchtreten. Wenn der Zapfen in den Sitz eingesetzt ist, wird der Schlüssel zurückbewegt und aus dem Loch 34 entfernt, wobei die Vorsprünge 9 zurückfedern, so daß die Sitzflächen 15 gegen die Hüllfläche des Zapfens gepreßt werden.
Wenn das Werkzeug in einem Werkstück arbeitet, trägt die Neigung des Schlitzes 8 (der stumpfe Winkel X) zur Vergrößerung der Andruckkraft der Vorsprünge in Richtung des Zapfens in derselben Weise bei, wie die Vorschubkräfte, die zwischen den Konusflächen 16, 17 versuchen, die Vorsprünge zusammenzudrücken, während eine große Klemmkraft bereitgestellt wird.
Es versteht sich, daß der Schlitz 8, welcher die Vorsprünge 9 voneinander trennt, eine gewisse kleinste Längsausdehnung haben sollte, um funktionell das Auseinanderbiegen der Vorsprünge zu ermöglichen. Generell sollte die Länge des Schlitzes zumindest das 0,5fache und höchstens das 2fache des Durchmessers des Halteteils 1 betragen. In dem in den 1–7 dargestellten Beispiel, in welchem der Schlitz in die Stirnfläche des vorspringenden Zapfens 10 ausläuft, beträgt die Länge des Schlitzes etwas das 1,1fache des Durchmessers des Halteteils 1. In dem Beispiel der 8–11, wo der Schlitz in den Boden des Sitzes 11 ausläuft, hat der Schlitz eine Länge von etwa dem 0,5fachen des Durchmessers.
Ein Hauptvorteil des Werkzeuges gemäß der Erfindung – unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform – liegt darin, daß die lose Spitze oder das Schneidteil in einer einfachen und sanften Weise montiert und demontiert werden kann, ohne daß das Halteteil notwendigerweise aus einer Maschine entfernt werden muß. Weiterhin können die beiden Hauptteile des Werkzeuges, d. h. das Halteteil und das Schneidteil, in einer Massenherstellung getrennt in einfacher und effizienter Weise hergestellt werden, während sie eine gute Zentrierung des Schneidteiles bezüglich des Halteteiles sicherstellen. Die Teile können also mit Hilfe von einfachen maschinellen Vorgängen und mit einem Minimum an fortgeschrittenen Schleifvorgängen hergestellt werden. Weiterhin erhalten die Werkzeugteile eine lange Standzeit, weil sie keinem überflüssigen Verschleiß ausgesetzt werden.
Denkbare Modifikationen der Erfindung
Die Erfindung ist nicht allein auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Demnach können andere Klemmeinrichtungen als eine Schraube in der Ausführungsform nach den 1–7 verwendet werden, beispielsweise eine Keilvorrichtung, um die beiden Zapfenelemente zusammenzubringen. In der Ausführungsform nach den 8–11 kann die Trennung der beiden Vorsprünge, welche den vorstehenden Zapfen der losen Spitze federnd festklemmen, auf andere Weise bereitgestellt werden als mit Hilfe eines Schlüssels in einem ovalen Loch. Beispielsweise kann eine Anpreßschraube verwendet werden. Weiterhin kann die Geometrie der Schnittstelle zwischen dem Schneidteil und dem Halteteil innerhalb des Schutzumfanges des anhängenden Anspruchs 1 beträchtlich variiert werden. Auch wenn die obige Erfindung unter Bezug auf den vorspringenden Zapfen und den Sitz beschrieben wurden, die vorzugsweise eine konische, verjüngt zulaufende Grundform haben, könnten dieselben auch irgendeine andere rotationssymmetrische Form haben. Beispielsweise könnten sowohl der Zapfen als auch der Sitz eine zumindest teilweise zylindrische Form haben. Es ist auch vorstellbar, einer der beiden Komponenten, z. B. dem Zapfen, eine konische Form mitzugeben, während die andere eine zylindrische Form erhalten könnte. Anstelle einer exakt konischen Form (die durch eine lineare Erzeugende bestimmt wird) könnten auch Hüllflächen mit einer gekrümmten Grundform verwendet werden, d. h. mit einer rotationssymmetrischen Form, die durch eine gekrümmte oder irreguläre Erzeugende bestimmt wird.

1: Halteteil
2: Schneidteil oder lose Spitze
3: zylindrischer Teil
4: Schaft
5: Spannut
6: Schneidkanten
7: Begrenzungsfläche
8: Schlitz
9: Vorsprünge
10: Zapfen
11: Sitz
12: Loch/Bohrung
13: Zapfenelemente
14: Hüllflächen
15: Sitzkontaktfläche
16: Konusfläche
17: Konusfläche
18: Trägerfläche
19: Anschlagfläche
20: Schraube
21: Schraubenkopf
22: Schlüsselaufnahme
23: zylindrischer Teil
24: Außengewinde
25: Hals
26: Übergangsfläche
27: Bohrung
28: Bohrungsabschnitt
29: Bohrungsabschnitt
30: Bohrungsabschnitt
31: Anschlagfläche
32: Innengewinde
33: Grundfläche des Sitzes
34: Schlüsselaufnahme

Claims

Drehbares Werkzeug für die spanende Bearbeitung, welches zwei Teile aufweist, nämlich ein drehbares Halteteil (1), welches in einer Maschine montierbar ist, und ein Schneidteil (2), welches starr und lösbar mit einem vorderen Ende des Halteteiles verbunden ist, wobei ein nach vorn offener Schlitz (8) in einem vorderen Endabschnitt des Halteteiles ausgebildet ist, wobei dieser Schlitz zwei oder mehr elastisch biegbare oder nachgiebige Vorsprünge (9) voneinander trennt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplung aus Vorsprung und Aussparung für das Zentrieren und Klemmen des Schneidteiles (2) an dem Halteteil (1) vorgesehen ist, wobei diese Kupplung einen zentral angeordneten, vorspringenden Zapfen (10) an einem der Teile und einen zentral angeordneten Aufnahmesitz (11) an dem anderen Teil aufweist, daß eine Vorschubkraft aufnehmende Stützflächen (16, 17) radial außerhalb der Kupplung aus Vorsprung/Aussparung ausgebildet sind, wobei diese Flächen zumindest teilweise konisch sind, um automatisch eine Hüllfläche (14) an dem Zapfen (10) und eine damit wechselwirkende interne Kontaktfläche (15) in dem Sitz (11) bereitzustellen, welche die Tendenz haben, während eines elastischen Wegbiegens der Vorsprünge gegeneinander gepreßt zu werden, wenn das Schneidteil während des Betriebes des Werkzeuges Druckkräften ausgesetzt wird, die die konischen Stützflächen (16, 17) aneinander drücken.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Zapfen (10) an dem Vorderende des Halteteiles (1) ausgebildet ist und der Sitz (11) in dem rückwärtigen Ende des Schneidteiles (2) ausgebildet ist, wobei der Schlitz (8) den Zapfen (10) durchschneidet und in zwei einzelne Zapfenelemente (13) aufteilt, die elastisch biegbar sind, indem sie sich in Längsrichtung der Vorsprünge (9) erstrecken und daß eine konische Stützfläche (16) an dem Halteteil (1), die außerhalb des vorspringenden Zapfens angeordnet ist, in Richtung nach vom divergiert, und eine konische Stützfläche (17) an dem Schneidteil, welches außerhalb des Sitzes angeordnet ist, in Richtung seines rückwärtigen Endes konvergiert.
Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Zapfen (10) ebenso wie der Sitz (11) eine rotationssymmetrische Grundform haben, wobei der vorspringende Zapfen in einem nicht belasteten Zustand einen maximalen Durchmesser hat, der etwas größer ist als der kleinste Durchmesser des Sitzes.
Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (8) durch den vorspringenden Zapfen (10) sich unter einem Winkel (α) bezüglich zweier diame tral gegenüberliegender Trägerflächen (18) erstreckt, wobei der Zweck darin besteht, das Drehmoment des Halteteiles (1) auf wechselwirkende Anschlagflächen (19) an dem Schneidteil (2) zu übertragen, und genauer gesagt sich unter einem spitzen Winkel (α) bezüglich jeder der Trägerflächen (18) erstreckt, gesehen in der Antriebsrichtung, wobei das Drehmoment während der Drehung des Werkzeuges bewirkt, daß die Zapfenelemente eine Tendenz haben, sich voneinander zu trennen und dadurch zusätzlich an die Innenfläche (15) des Sitzes (11) drücken.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Klemmeinrichtung (20) aufweist, um die Vorsprünge (9) und die Zapfenelemente (13) beim Montieren bzw. Demontieren des Halteteiles gegen die Wirkung der Rückstellkraft in den Vorsprüngen aneinander anzunähern.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung aus einem Einzugsbolzen (20) besteht, welcher den Schlitz überbrückt und einen Schaft hat, der auf einer Seite ein Außengewinde (24) aufweist, das in Eingriff mit einem Innengewinde (32) in einer Bohrung in einem der Vorsprünge (9) steht, und auf der anderen Seite einen drehsymmetrischen, nicht mit Gewinde versehenen Teil (23) hat, der in einer Durchgangsbohrung (27) in dem anderen Vorsprung (9) frei drehbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Zapfen (10) an dem rückwärtigen Ende des Schneidteiles (2) ausgebildet ist und der Sitz (11) in dem Vorderende des Halteteiles (1) ausgebildet ist, wobei zwei Oberfächen (15) die auf jeder Seite des Schlitzes liegen, und welche den Sitz (11) definieren, sich elastisch nachgiebig bewegen können, indem sie Teil der Vorsprünge (9) sind, und daß eine konische Stützfläche (17) an dem Schneidteil, welche außerhalb des vorspringenden Zapfens (10) angeordnet ist, in Richtung nach hinten divergiert, wobei zusätzlich eine konische Stützfläche (16) an dem Halteteil (1), welche außerhalb des Sitzes (11) positioniert ist, in Richtung nach vorn konvergiert.
Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllfläche (14) des vorspringenden Zapfens (10) zumindest teilweise konisch ist und eine Konizität hat, die in Richtung von dem Schneidteil (2) nach hinten divergiert, und daß die innere Kontaktfläche (15) des Sitzes in ähnlicher Weise zumindest teilweise konisch ist, wobei die Konizität in Richtung nach hinten von der vorderen Öffnung her divergiert, wobei der maximale Durch messer des vorspringenden Zapfens etwas größer ist als der kleinste Durchmesser des Sitzes, wenn die elastischen Vorsprünge unbelastet sind.
Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (1) Einrichtungen (34) für das mechanische Trennen der freien vorderen Enden der Vorsprünge (9) hat, zu dem Zweck, den Sitz (11) in Verbindung mit der Demontage bzw. der Montage des Schneidteiles (2) zu erweitern.
Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus zwei Sacklöchern besteht, die in den Innenseiten der Vorsprünge ausgebildet sind, wobei die Sacklöcher ein Loch (34) definieren, welches für die Aufnahme eines Schlüssels oder Werkzeuges eine nicht runde Querschnittsform hat.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (8) sich unter einem Winkel bezüglich zweier diametral gegenüberliegender Trägerflächen (18) erstreckt, zu dem Zweck, das Drehmoment des Halteteiles auf miteinander in Wechselwirkung tretende Anschlagflächen (19) an dem Schneidteil (2) zu übertragen, genauer gesagt unter einem stumpfen Winkel (X) bezüglich jeder Trägerfläche (18), und zwar gesehenen in Richtung der Drehung derselben, wobei das Drehmoment eine Tendenz der Vorsprünge (9) bewirkt, während einer Drehung des Werkzeuges zusammengepreßt zu werden, um dadurch die inneren Kontaktoberflächen (15) des Sitzes (11) zusätzlich an den vorspringenden Zapfen (10) anzupressen.