DE69401550T2

DE69401550T2 - Schneideinsatz

Info

Publication number: DE69401550T2
Application number: DE69401550T
Authority: DE
Inventors: Arie Falk; Moti Ochayon
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1993-08-15
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2014-08-12
Also published as: DE638384T1; IL106697A; US5598751A; CA2117457A1; DE69401550D1; EP0638384B1; IL106697A0; JPH07164234A; ZA946085B; KR950005420A; EP0638384A1; US5496137A

Description

Die Erfindung betrifft einen auswechselbaren Schneideinsatz zur Verwendung mit einem Schneidwerkzeug für Metallbearbeitungen, wie beispielsweise Rotationsschneidwerkzeuge für Fräs- und Bohrbearbeitungen. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Schneideinsatz, bei dem ein Einsatz- Schneidkopf einen damit einstückig ausgebildeten, mit Gewinde versehenen Kupplungsschaft aufweist, durch den der Einsatz mit einem Werkzeughalter lösbar verschraubt werden kann. Die Erfindung betrifft ferner ein Pulvermetallurgieoder Sintertechnikverfahren zum Herstellen des Schneideinsatzes.

Hintergrund der Erfindung

Schneideinsätze mit einstückig ausgebildeten, mit Gewinde versehenen Kupplungsschäften sind seit langem bekannt und sind Gegenstand beispielsweise der Britischen Norm (British Standard) 122-Teil 4. Ein solcher Schneideinsatz ist außerdem in der FR-A-2602162 beschrieben, die der Präambel von Patentanspruch 1 entspricht.
Auswechselbare Schneideinsätze im allgemeinen und insbesondere deren Schneidköpfe werden normalerweise aus verdichteten oder gepreßten Sinter-Hartmetallen, wie beispielsweise Wolframkarbid mit einem geeigneten Bindemittel, hergestellt. Die Bereitstellung solcher Hartmetall-Schneidköpfe mit einstückig ausgebildeten, mit Gewinde versehenen Kupplungsschäften wurde bisher nicht vorgeschlagen. Es ist klar, daß beim Ausbilden eines Gewindes auf einer durch Pulvermetallurgie- oder Sintertechnikverfahren hergestellten Kupplungsschaft Probleme auftreten. Daher würde jeder Versuch, das erforderliche Gewinde während eines Preß oder Verdichtungsprozesses auf dem Kupplungsschaft auszubilden, unvermeidlich dazu führen, daß im Bereich, wo zwei Gesenkstempel sich einander nähern, ein Grat aus überschüssigem Material gebildet wird. Dies ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß die gegenüberliegenden Ränder der Gesenkstempel eine minimale Dicke aufweisen müssen, um zu verhindern, daß die Stempel brechen. Dieser Grat muß durch eine anschließende maschinelle Bearbeitung entfernt werden, um eine Schraubverbindung zu ermöglichen.
In der US-A-5248474 wurde vorgeschlagen, durch isostatisches Heißpressen und Sintern von Metallpulver Metallteile mit großem Durchmesser zur Verwendung als Elektroden für Hochtemperatur-Lichtbogenöfen herzustellen. Solche Metallteile werden, nach dem Sintern, maschinell bearbeitet, um geeignete Gewinde darauf auszubilden. Durch Anwenden dieses Konzeptes einer anschließenden maschinellen Bearbeitung eines durch ein Pulvermetallurgie- oder Sintertechnikverfahren hergestellten Einsatzes, um darauf ein Gewinde auszubilden, würden die Herstellungskosten des Einsatzes erhöht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen und verbesserten Schneideinsatz mit einem integrierten, mit Gewinde versehenen Kupplungsschaft bereitzustellen, bei dem die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten im wesentlichen reduziert oder gelöst sind.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Schneideinsatz mit einem Schneidkopf und einem mit dem Schneidkopf einstückigen und mit einem Gewindeabschnitt versehenen Kupplungsschaft bereitgestellt, wobei der Schneideinsatz durch ein Pulvermetallurgie- oder Sintertechnikverfahren durch Verdichten oder Pressen und Sintern hergestellt wird und der Gewindeabschnitt aus einem im wesentlichen zylinderförmigen Körper gebildet wird, der ein Paar diametral gegenüberliegende, in Längsrichtung abgeschrägte ebene Abschnitte aufweist, die zwischen im wesentlichen gekrümmten zylinderförmigen Abschnitten mit Bogenflächen angeordnet sind, auf denen ein nicht-durchgängiges Gewinde ausgebildet ist, wobei sich die Bogenflächen zwischen 50 und 85% über den Gesamtumfang des zylinderförmigen Körpers erstrecken, von dem sie einen Teil bilden.
Ein solcher Schneideinsatz wird erfindungsgemäß durch ein Pulvermetallurgie- oder Sintertechnikverfahren hergestellt, das den Schritt aufweist: Verdichten eines Metallpulvers in einem Formenhohlraum eines Gesenksatzes zwischen einem Paar Gesenkstempeln, die innerhalb des Hohlraums verschiebbar sind, wobei der Gewindeabschnitt zwischen Bogenflächen der Stempel und im wesentlichen ebenen Wänden des Formenhohlraums ausgebildet wird.
Weil das Gewinde auf diametral gegenüberliegenden Bogenabschnitten des zylinderförmiegn Körpers ausgebildet wird, die durch die im wesentlichen ebenen Wandabschnitte des Körpers beabstandet sind, wird gewährleistet, daß das nicht-durchgängige Gewinde während des Verdichtens gebildet wird, ohne daß die vorstehend erwähnten Nachteile auftreten.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen und zu zeigen, wie diese in der Praxis ausgeführt wird, wird nachstehend Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen; es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes;
Fig. 2 eine Längs-Querschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Einsatzes, der in einen Werkzeughalter eingeschraubt ist;
Fig. 3 eine Explosionsansicht eines Gesenksatzes, der zum Formen des in Fig. 1 dargestellten Schneideinsatzes verwendet wird;
Fig. 4 eine Draufsicht eines Matrizenabschnitts des in Fig. 3 dargestellten Gesenksatzes;
Fig. 5 eine Längs-Querschnittansicht des Gesenksatzes mit der in Fig. 4 dargestellten Natrize entlang der Linie V:V; und
Fig. 6 eine Querschnittansicht des in Fig. 5 dargestellten Gesenksatzes entlang der Linie VI:VI.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist ein auswechselbarer Schneideinsatz einen Schneidkopf 1 und einen damit einstükkig ausgebildeten länglichen Kupplungsschaft 2 auf. Der Schneidkopf 1 kann eine beliebige erforderliche Form aufweisen, und sein Aufbau hat keinen Einfluß auf die vorliegende Erfindung, so daß er nicht beschrieben wird.
Der Kupplungsschaft 2 weist einen länglichen kegelstumpfförmigen Klemmabschnitt 3 auf, der an seinem weiteren Ende mit dem Schneidkopf 1 und an seinem engeren Ende mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Gewindeabschnitt 4 einstückig ausgebildet ist. Der Gewindeabschnitt 4 weist ein Paar diametral gegenüberliegende, in Längsrichtung abgeschrägte Abschnitte 5 (von denen in Fig. 1 nur einer sichtbar ist) mit im wesentlichen ebenen Flächen auf, die zwischen im wesentlichen bogenförmigen, zylinderförmigen Abschnitten 6 angeordnet sind, auf deren Bogenflächen ein nicht-durchgängiges Gewinde 7 ausgebildet ist.
Eine Keilnut 8 ist in einer Endfläche des zylinderförmigen Gewindeabschnitts 4 ausgebildet.
Das Gewinde 7 folgt, obwohl es nicht-durchgängig ist, trotzdem der Umfangslinie eines sich um die Bogenflächen des Gewindeabschnitts 4 erstreckenden vollständigen spiralförmigen Gewindes. Die Bogenflächen nehmen bezüglich des Umfangs zwischen 50 und 85% (vorzugsweise 60 bis 70%) des Gesamtumfangs eines vollständigen Zylinders ein.
In Fig. 2 ist der Einsatz in eine in einem Werkzeughalter 12 ausgebildete, sich in Längsrichtung erstreckende Öffnung 11 geschraubt.
Ein Außenende 13 der Öffnung 11 weist eine der Kegeloder Konusform des Klemmabschnitts 3 des Kupplungsschafts 2 entsprechende Kegel- oder Konusform auf. Dieser Konusabschnitt verjüngt sich vom äußeren Ende des Werkzeughalters 12 zu einem Innengewindeabschnitt 14 der Öffnung 11.
Der Kupplungsschaft 2 des Einsatzes wird in die Öffnung 11 des Werkzeughalters 12 eingesetzt, und sein Gewindeabschnitt 4 wird in den Innengewindeabschnitt 14 der Öffnung 11 geschraubt, wodurch der konische Klemmabschnitt 3 des Einsatzes in Klemmkontakt mit der entsprechenden konusförmigen Wand 13 des Werkzeughalters 12 gezogen wird. Um zu gewährleisten, daß der Schaft bei einer Drehbewegung des Werkzeugs wirksam im Werkzeughalter gehalten wird, muß die Gewinde-Schraubenlinie in der der Drehbewegung des Werkzeugs entsprechenden Richtung ausgebildet sein.
Der Einsatz kann einfach durch Drehen seines Schneidkopfes 1 eingeschraubt und gelöst werden, wobei zu diesem Zweck ein geeigneter Schlüssel (nicht dargestellt) verwendet wird. Wenn der Schneidkopf 1 bricht und der Gewindeschaft getrennt ist, kann der Schaft vom Werkzeughalter gelöst werden, indem ein geeigneter Schraubenzieher am vom Schneidkopf 1 abgewandten Ende in die Öffnung 11 eingesetzt wird, so daß er mit dem Schlitz 8 in Eingriff kommt, und durch eine Drehbewegung des Schraubenziehers kann der Kupplungsschaft vom Werkzeughalter gelöst werden.
Der Schneideinsatz zusammen mit seinem Kupplungsschaft und dem Gewindeabschnitt werden unter Verwendung eines Pulvermetallurgie- oder Sintertechnikverfahrens durch Verdichten bzw. Pressen und Sintern hergestellt. Zu diesem Zweck kann ein beliebiges geeignetes Metallpulver, wie beispielsweise Wolframkarbid mit einem geeigneten Bindemittel, oder Stahl, verwendet werden.
Nachstehend wird der Verdichtungs- oder Preßschritt bei der Herstellung des Einsatzes unter Bezug auf die Figuren 3 bis 6 beschrieben.
Wie in den Figuren dargestellt, wird beim Verdichtungsoder Preßschritt ein Gesenksatz aus einer Form oder Matrize 21 verwendet, in der ein Formenhohlraum 22 ausgebildet ist. Der Gesenksatz weist ferner einen oberen und einen unteren Gesenkstempel 23 und 24 auf. Die Gesenkstempel 23 und 24 weisen Stempelflächen 23a, 23b, 23c bzw. 24a, 24b, 24c auf, die jeweils dem Schneidkopf, dem Klemmabschnitt und dem Gewindeabschnitt des auszubildenden Einsatzes zugeordnet sind. Die Flächen 23b, 24b und 23c, 24c entsprechen diametral gegenüberliegenden Abschnitten des Kupplungsschaft-Schneideinsatzes.
Bei der Formgebung wird das zu verdichtende oder zu pressende Hartmetallpulver im Formenhohlraum 22 angeordnet, so daß es auf der Stempelfläche des unteren Stempels 24 aufliegt. Die Stempel 23 und 24 werden unter Druck in Richtung der Pfeile 25, 26 zusammengebracht, um das dazwischenliegende Pulver zu verdichten, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Bogenflächenabschnitte 23b, 24b bzw. 23c, 24c der Stempel 23, 24 sind in ihrer Endverdichtungsposition voneinander beabstandet, so daß effektiv der Konus- und der Gewindeabschnitt des Kupplungsschaftes zwischen diesen voneinander beabstandeten Bogenflächen und den im wesentlichen ebenen Flächen des Formenhohlraums definiert sind.
Auf diese Weise wird ein verdichteter Körper geformt, dessen Form der Endform des Einsatzes entspricht, jedoch ein wesentlich (ca. 20%) größeres Volumen aufweist. Nach dem Sintern und der anschließenden Schrumpfung oder Volumenminderung des Körpers erhält der Einsatz seine Endabmessungen. Dadurch werden Kegelstumpf- und Gewindeabschnitte mit den Bogenflächen 23b, 23c und 24b, 24c der Gesenkstempel 23 bzw. 24 entsprechenden Bogenflächen ausgebildet, wobei zwischen diesen Bogenflächen jedoch schräge, im wesentlichen ebene Flächen angeordnet sind, die den ebenen Flächen des Formenhohlraums entsprechen.
Die Gesenkstempel können leicht getrennt und gelöst werden, wodurch ein auf den Bogenflächen des zylinderförmigen Gewindeabschnitts ausgebildetes, sauberes oder gut ausgebildetes, nicht-durchgängiges Gewinde erhalten wird.
Wenn die bogenförmige Gewindefläche des zylinderförmigen Abschnitts sich über nicht wesentlich weniger als 50% des Gesamtumfangs des vollständigen Zylinders erstreckt, kann gewährleistet werden, daß ein effektiver Gewindeein griff bzw. eine effektive Schraubverbindung des Einsatzes im entsprechenden Gewindehohlraum des Werkzeughalters erhalten wird. Wenn ferner gewährleistet wird, daß diese Bogenflächen sich über nicht wesentlich mehr als 85% des Gesamtumfangs des vollständigen Zylinders erstrecken, kann gewährleistet werden, daß bei der Herstellung des Gewindes keine "Grate" entstehen, die anschließend entfernt werden müßten. Vorzugsweise erstrecken sich die bogenförmige Gewindeflächen über 60 bis 70% des Gesamtumfangs des Zylinders, von dem sie einen Teil bilden.
Nach dem Sintern wird der kegelstumpfförmige Klemmabschnitt 3 geschliffen, um eine exakte konische oder Kegelfläche zu erhalten. Während die Endabmessungen des Kegelstumpfabschnitts exakt festgelegt sein müssen, so daß er seine Klemm- und Blockierfunktion erfüllt (weswegen die Schleifbehandlung erforderlich ist), müssen die Abmessungen des Gewindeabschnitts nicht so kritisch festgelegt sein, so daß deren endgültige Festlegung durch Verdichten bzw. Pressen und Sintern alleine ausreicht, um eine effektive Schraubverbindung zu erhalten.
Obwohl die beschriebene bevorzugte Ausführungsform eines Einsatzes einen kegelstumpfförmigen Klemmabschnitt und einen geraden kreisförmigen Gewindeabschnitt aufweist, kann die Erfindung gleichermaßen auf Einsätze mit konischen oder Kegelgewindeabschnitten sowie auf Einsätze ohne separate Klemmabschnitte oder Einsätze angewendet werden, bei denen die Gewindeabschnitte zwischen den Schneidköpfen und dem Klemmabschnitt angeordnet sind.

Claims

1. Schneideinsatz mit einem Schneidkopf (1) und einem Kupplungsschaft (2), dessen eines Ende mit dem Schneidkopf (1) einstückig ist, und mit einem Gewindeabschnitt (4), dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz durch ein pulvermetallurgisches Verfahren durch Verdichten und Sintern ausgebildet ist und der Gewindeabschnitt (4) durch einen im wesentlichen zylindrischen Körper gebildet wird, der ein Paar diame tral gegenüberliegende, in Längsrichtung abgeschrägte ebene Abschnitte (5) aufweist, die zwischen im wesentlichen gekrümmten zylindrischen Abschnitten (6) mit Bogenflächen angeordnet sind, an denen ein nicht-durchgängiges Gewinde (7) angeformt ist, wobei sich die Bogenflächen zwischen 50 bis 85 % über den Gesamtumfang des zylindrischen Körpers (4) erstrecken, von dem sie einen Teil bilden.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschaft (2) ferner einen kegelstumpfförmigen Klemmabschnitt (3) aufweist.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einstückig mit dem Klemmabschnitt (3) an seinem breiteren Ende der Schneidkopf (1) und an seinem schmaleren Ende der Gewindeabschnitt (4) angeformt ist.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt (4) zwischen dem Schneidkopf (1) und dem Klemmabschnitt (3) vorgesehen ist.

5. Schneideinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt (4) durch einen im wesentlichen aufrechtkreiszylindrischen Körper gebildet wird.

6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt (4) durch einen im wesentlichen aufrechtkreiskonischen Körper gebildet wird.

7. Schneideinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenflächen sich zwischen 60 bis 70 % über den Gesamtumfang des Zylinderkörpers (4) erstrecken, von dem sie einen Teil bilden.

8. Pulvermetallurgisches Verfahren zum Herstellen eines Schneideinsatzes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es den Verfahrensschritt zum Verdichten eines Metallpulvers in einem Formhohlraum (22) eines Gesenksatzes zwischen einem Paar Gesenkstempeln (23, 24) aufweist, die innerhalb des Hohlraums verschiebbar sind, wobei die Gewinde- und Klemmabschnitte (4, 3) zwischen Bogenflächen (23b, 24b; 23c, 24c) der Stempel (23, 24) und im wesentlichen ebenen Wänden des Formhohlraums gebildet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Schleifen des Klemmabschnitts (3) nach dem Sintern des Einsatzes, um dessen endgültige konische Form auszubilden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalipulver Wolframkarbidpulver und ein geeignetes Bindemittel enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß das Metailpulver Stahlpulver enthält.