DE69700694T2

DE69700694T2 - Schneidwerkzeug und schneideinsatz

Info

Publication number: DE69700694T2
Application number: DE69700694T
Authority: DE
Inventors: Lars Hellstroem
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: WO1997027018A1; JP3980644B2; SE9600286D0; ES2140204T3; SE9600286L; DE69700694D1; EP0876235B1; SE509594C2; JP2000503911A; EP0876235A1; US6050751A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für spanbrechende Metallbearbeitung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3 und den Gebrauch in einem Werkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein Werkzeug und ein Einsatz dieser Art sind aus der SE-B- 346074 bekannt.
Der absolut überwiegende Anteil der Menge an verschiedenen Wendeschneideinsätzeneinseitige als auch zweiseitige -, die sich derzeit auf dem Markt befinden, haben ein mittiges Durchgangsloch. Das Loch dient zur Unterbringung einer geeigneten Sperrschraube zum Klemmen des Wendeschneideinsatzes oder des Schneideinsatzes in eine Halterung. Wenn der Schneideinsatz zum Drehen vorgesehen ist, ist die Halterung normalerweise eine Bohrstange, falls der Schneideinsatz für das Fräsen vorgesehen ist, ist die Halterung beispielsweise ein Frässchneidkörper, ein Langkantenschneider oder ein Stirnfräser. Weiterhin kann der Einsatz für das Bohren vorgesehen sein und kann dann durch eine Schraube in einen Bohrschaft geklemmt werden. Wie bekannt, bedeutet die Tatsache, daß der Schneideinsatz ein wendbarer ist, daß ein und derselbe Schneideinsatz zwei oder mehr Schneidkanten besitzt, wobei eine neue Schneidkante in einer wirksamen Stellung positioniert oder umgeschaltet wird, wenn die vorherige abgenutzt wurde, und dies erfolgt durch das Lösen der Schraube und Wenden des Einsatzes um einen gewissen Bruchteil einer Umdrehung.
Wendeschneideinsätze bestehen für gewöhnlich aus überzogenem oder unüberzogenem Hartmetall, jedoch gibt es auch unterschiedliche keramische Materialien. Für gewöhnlich haben sie eine quadratische, dreieckige, rautenförmige, runde, rechteckige oder sechseckige Basisform, es treten aber auch andere Basisformen auf. Eines haben jedoch alle gemein, nämlich daß sie in ihrem geometrischen Mittelpunkt normalerweise mit einem mittigen Durchgangsloch ausgestattet sind. Diese Löcher können verschiedene Lochausformungen haben, ein für die überwiegende Masse jedoch gemeinsames Merkmal ist, daß das Loch rotationssymmetrisch ist. Dies bedeutet, daß der Benutzer den Wendeschneideinsatz um die gelöste Schraube herum auf die im wesentlichen rechte Einsatzposition drehen muß, bevor er die Schraube wieder anzieht. Normalerweise ist der Wendeschneideinsatz zu den Trägeroberflächen des Einsatzsitzes hin "selbst-führend", wenn diese aber klein sind und/oder wenn der Einsatz mehrere Seiten hat (zum Beispiel sechs oder acht), kann es passieren, daß der Einsatz in eine falsche Zwischenstellung gerät, und der Einsatz wird nicht dauerhaft in der erwünschten Weise befestigt und kann kaputt gehen und/oder der Einsatzsitz wird beschädigt.
Die SE-B-346 074 (& US-A-3 341 921) beschreibt einen dreieckigen Schneideinsatz mit einem mittigen Loch, das auch eine dreieckige Basisform hat und auch eine Kegelförmigkeit, die sich nach oben erweitert. Die Basisform des Loches soll eine doppelte Kontaktfläche für die Schraube in dem Einsatzloch bieten statt einer einzelnen, um zu verhindern, daß der Einsatz durch die Schneidkräfte angehoben wird. Weiterhin wird beschrieben, daß die dreieckige Basisform des Loches ein präzises Positionieren des Einsatzes erbringt. Die Form des Loches ist jedoch nicht dazu gedacht, eine Vor-Positionierung des Einsatzes zu bewirken, bevor er befestigt wird. Darüber hinaus besteht keine Möglichkeit, von der durch die Form des dreieckigen Loches vorgegebenen Einsatzsitz-Position abzuweichen.
Gemäß der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9301400-9 ist die obere Öffnung des Einsatzloches mit Aussparungen geformt, um ein gut begrenztes 2-Punkt-Widerlager zwischen Schraube und Einsatz zu schaffen. Diese Aussparungen erstrecken sich aber nicht weiter in dem Einsatzloch nach unten, weswegen sie niemals dazu dienen, eine bestimmte Vorpositionierung des Einsatzes zu ermöglichen, bevor die Schraube angezogen wird.
So ist es ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wendeschneideinsatz auf solche Weise zu formen, daß ein bestimmtes Vorpositionieren oder eine Führung des Einsatzes in die richtige Position ermöglicht wird, bevor der Einsatz festgeklemmt wird.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Festklemmen von Wendeschneideinsätzen in die richtige Position zu vereinfachen und zu erleichtern.
Diese und andere Ziele sind auf überraschende Weise erreicht worden, indem die Lochausgestaltung mit den in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen geformt wurde.
Für erläuternde aber nicht beschränkende Zwecke werden nun einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben. Diese werden hiermit kurz vorgestellt.
Fig. 1 zeigt eine Explosions-Ansicht, perspektivisch von oben, eines Einsatzsitzes mit einem erfindungsgemäßen Einsatz.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Einsatz in Perspektive, von schräg oben.
Fig. 3 zeigt einen Einsatz gemäß Fig. 2 von unten, wobei eine eingesetzte Schraube in der Ebene der Bodenfläche des Einsatzes abgeschnitten ist.
Fig. 4 stellt die Lochgestaltung in dem erfindungsgemäßen Einsatz von der Seite dar, wobei die Schraube nicht vollständig eingedreht wurde.
Fig. 5 stellt die Lochgestaltung in dem erfindungsgemäßen Einsatz von der Seite dar, wobei die Schraube vollständig eingedreht wurde.
Fig. 6 stellt die Lochgestaltung in einem erfindungsgemäßen Einsatz genau von unten mit einer sechseckigen Grundform dar.
Fig. 7 stellt die Lochgestaltung in einem erfindungsgemäßen Einsatz genau von unten mit einer achteckigen Grundform dar.
Fig. 8 stellt die Lochgestaltung in einem erfindungsgemäßen Einsatz genau von unten mit einer quadratischen Grundform dar.
Es sollte klar sein, daß mit den Begriffen "horizontal" und "vertikal" in dem untenstehenden Text die Richtungen gemeint sind, wenn der Einsatz mit seiner Bodenfläche auf einer völlig horizontalen, ebenen Fläche liegt.
In Fig. 1 wird ein beliebiger Einsatzhalter allgemein mit 1 bezeichnet. Das Ende, welches in wirksame Berührung mit einem Werkstück kommen soll, umfaßt einen Einsatzsitz 2, welcher neben einigen freien Oberflächen eine untere Trägeroberfläche 3, ein mit Gewinde versehenes Loch 6 und zwei Widerlagerflächen 4 beziehungsweise 5 umfaßt, welche an den zusammenwirkenden Widerlageroberflächen 8 an dem Einsatz 7 lagern und diese stützen sollen. Die geometrische Form des letzteren bildet kein essentielles Merkmal der vorliegenden Erfindung, obwohl seine Vorteile bei einer hohen Anzahl von Schneidkanten sehr deutlich hervorstechen, wie etwa bei Einsätzen mit einer im wesentlichen regelmäßigen fünfeckigen, sechseckigen, siebeneckigen und achteckigen Basisgeometrie, bevorzugt mit einer sechs- oder achteckigen. Darüber hinaus werden auch vollständig runde Einsätze von der vorliegenden Erfindung umfaßt. In Fig. 1 wird die Erfindung durch einen Wendeschneideinsatz 7 dargestellt, dessen andere Geometrie (d. h. unter Außerachtlassung der Lochausgestaltung) mit unserer älteren schwedischen Patentanmeldung 9502645-6 übereinstimmt. Zwei benachbarte Widerlagerflächen 8 des Einsatzes lagern an den beiden Trägeroberflächen 4 und 5 des Einsatzsitzes. Die Lochausgestaltung des Einsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung ist in dem Einsatzloch 12 in Fig. 1 angedeutet.
Eine Unterlegplatte 9 wird auf herkömmliche Weise unter dem Wendeschneideinsatz 7 plaziert, wobei die Unterlegplatte mittels einer Unterlegplattenschraube 10 festgeklemmt wird, die in das Loch 6 eingeschraubt wird. Die Verriegelungsschraube 11 für den Einsatz 7 wird ihrerseits in das Innengewinde der Unterlegplattenschraube 10 eingeschraubt.
Fig. 2 zeigt auf eine klarere Weise, wie das Einsatzloch 12 gestaltet ist. Die Lochausgestaltung oberhalb des für die Erfindung essentiellen Abschnitts 16 ist für sich genommen kein essentielles Merkmal der vorliegenden Erfindung; die einzig wichtige Eigenschaft dieses Abschnitts ist, daß er in der Lage sein sollte, eine(n) Widerlagerpunkt oder -linie für die Unterseite 20 des Schraubenkopfes 15 zu bieten. Geeigneterweise ist der obere Öffnungsabschnitt des Loches auf herkömmliche Art und Weise geformt, wie etwa als eine rotationssymmetrische Oberfläche 13 mit konvexem Radius und eine zylindrische oder leicht kegelförmig zulaufende Oberfläche 14 über der Oberfläche 13. Die Oberfläche 14 besteht, um ein bestimmtes Versenken des Schraubenkopfes 15 zu ermöglichen. Der Oberflächenabschnitt 13 kann ebenfalls im wesentlichen kegelförmig sein, obwohl dies eine weniger bevorzugte Ausführungsform darstellt. Unterhalb der Radiusfläche 13 verändert sich die Lochausgestaltung in einen nichtrotationssymmetrischen Abschnitt 16, welcher geeigneterweise eine Querschnittskonfiguration hat, die an eine Blume erinnert, vergleiche Fig. 3, 6, 7 und 8. Im Prinzip kann er aber auch eine andere Querschnittsform haben, die es fertigbringt, den vorpositionierenden Effekt auf dem erfindungsgemäßen Einsatz auszuüben, zum Beispiel einen Stern. Die Anzahl an "Blütenblättern" (oder z. B. "Sternpunkten") stimmt mit der Basisform des Schneideinsatzes überein. Auf diese Weise hat zum Beispiel ein Einsatz mit einer sechseckigen Basisgeometrie sechs sich radial ausbauchende Abschnitte ("Blütenblätter") 17. Alternativ dazu stimmt die Anzahl an "Blütenblättern" mit der Anzahl an Wendepositionen für einen runden Einsatz überein. Entsprechend diesen Figuren erstreckt sich der gleichmäßig rotationsasymmetrische Abschnitt 16 durch das Loch zu der unteren Öffnung des Einsatzloches. Dieser Abschnitt kann aber auch vor der unteren Öffnung enden. Der Abschnitt 16 braucht sich dementsprechend auch nicht bis zur äußersten Radiusfläche 13 zu erstrecken.
Fig. 3 zeigt den Schneideinsatz genau von unten, wobei der Querschnitt der nicht vollständig festgezogenen Schraube 11 (vergleiche Fig. 4) in der Ebene der Bodenfläche des Schneideinsatzes gezeigt ist. Dadurch ist zu sehen, wie der wenigstens teilweise mit Gewinde versehene Abschnitt 21 der Schraube an zwei vertikalen Widerlagerlinien 18 anliegt, welche Bruchlinien zwischen zwei anliegenden Ausbauchungen 17 darstellen. Dieses gut begrenzte zweilinige Widerlager wird bewerkstelligt durch die beiden sich ausbauchenden Abschnitte, die kleinere Krümmungsradien haben als die Schraube. Durch das Loch in Fig. 3 hindurch ist die Bodenseite des Schraubenkopfes 15 erkennbar. Die versteckte obere Öffnung 19 ist gestrichelt dargestellt. Die radial nach außen gehende Normale zu einer vertikalen Mittellinie einer Ausbauchung ist im wesentlichen so ausgerichtet, daß der Einsatz in eine richtige Position in dem Einsatzsitz mittels der Widerlagerlinien 18 ausgerichtet wird, während die Feststellschraube abwärts geschraubt wird, um schließlich den Einsatz in jener Position zu verklammern.
In Fig. 4 wird ein Querschnitt durch die Mittelachse eines Einsatzloches gezeigt, wobei die Lochgestaltung in diesem Falle sechs sich ausbauchende Abschnitte 17 aufweist. Durch die erfindungsgemäße spezielle Lochgestaltung wird der Einsatz in dem Einsatzsitz lokalisiert und zu einer richtigen Position geführt, d. h. die Oberflächen, die als Widerlagerflächen für den Einsatz vorgesehen sind, werden mit entsprechenden Trägeroberflächen in dem Einsatzsitz in voreinstellende Beziehung gebracht. Die Beziehung zwischen dem Abstand zwischen dem mit Gewinde versehenen Loch 6 des Einsatzsitzes und den Trägeroberflächen 4 beziehungsweise 5 einerseits und der Größe des Loches des Einsatzes beziehungsweise des Einsatzloches andererseits ist so gewählt, daß der Einsatz nicht über eine Bruchlinie 18 hinweg gedreht werden kann, wenn der Einsatz gegen die untere Trägeroberfläche anliegt. Es ist nur möglich, den Einsatz zu drehen und durch Wenden eine neue wirksame Schneidkante zu erhalten, wenn man den Einsatz ein wenig von dem Einsatzsitz anhebt, so daß die Widerlagerflächen des Einsatzes über den Trägeroberflächen des Einsatzsitzes zu liegen kommen. Es ist richtig, daß vor allem die Trägeroberflächen des Einsatzsitzes eine Rotation des Einsatzes verhindern werden, wenn er auf der unteren Trägeroberfläche zum Ruhen kommt, für vollständig runde Einsätze werden aber nur die Bruchlinien 18 diese Rotation verhindern.
Wenn der Einsatz zu der richtigen Position gedreht worden ist, wird er in dieser Position festgeklemmt, indem man die Feststellschraube gemäß Fig. 5 festdreht. Die kegelförmige untere Seite 20 des Schraubenkopfes wird auf herkömmliche Art und Weise dazu gebracht, an der Radiusfläche 13 anzuliegen, ein 1-Punkt-Widerlager, wobei alternativ ein einliniges Widerlager in einer vertikalen Richtung zwischen Schraube und Einsatz erhalten wird. Diese Lagerung stellt einerseits ein horizontales Kraftelement dar, das den Einsatz in den Einsatzsitz hineintreibt und andererseits ein vertikales Kraftelement dar, welches den Einsatz nach unten gegen die untere Trägeroberfläche des Einsatzsitzes preßt. Durch die Kraft des Gegendrucks gegen die Unterseite des Schraubenkopfes von der Radiusoberfläche 13 wird die Schraube, wenn der Einsatz gegen die Trägeroberflächen des Einsatzsitzes preßt, ein wenig gebogen, wodurch sie von dem rotationssymmetrischen Lochabschnitt distanziert wird, und die Lagerung gegen die Bruchlinien 18 endet.
Fig. 6 zeigt die Lochgestaltung von der unteren Seite eines Schneideinsatzes, was im Prinzip eine teilweise Veranschaulichung von Fig. 3 ist. Sie erläutert, wie ein Schneideinsatz zu der richtigen Position mittels des führenden Lagers gegen die Bruchlinien 18 geführt wird, entweder mit einem Schneideinsatz mit einer sechseckigen Basisform oder einem runden Einsatz, welcher in sechs verschiedene vorbestimmte Positionen, die gleichmäßig um den Umfang des Einsatzes herum verteilt sind, gerastet werden soll.
Analog zu Fig. 6 zeigt Fig. 7, wie die Lochgestaltung entweder für einen Einsatz mit einer achteckigen Basisform oder für einen runden Einsatz mit acht vorbestimmten Einrastpositionen geformt ist.
Analog zu den Fig. 6 und 7 zeigt Fig. 8 die Form der Lochgestaltung entweder für einen Einsatz mit einer quadratischen Basisform, wie etwa zum Beispiel den Wendeschneideinsatz gemäß Fig. 9, oder für einen runden Schneideinsatz mit vier vorbestimmten Einrastpositionen.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen auf der Hand. Der Benutzer erreicht ein vorbestimmtes Vorpositionieren in der richtigen Einsatzposition in dem Einsatzsitz, schon bevor der Einsatz festgeklemmt wird. Dies bedeutet eine große Hilfe, besonders wenn es viele Schneidkanten gibt, wie etwa bei sechseckigen und achteckigen Wendeschneideinsätzen, bei denen ein Schneideinsatz durch einen Fehler in eine falsche Position gedrückt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Positionierung von runden Schneideinsätzen in vorbestimmten Positionen.

Claims

1. Werkzeug für spanbrechende Metallbearbeitung mit einem Werkzeughalter (1) mit einem Einsatzsitz, einem Schneideinsatz (7) mit einem Durchgangsloch (12) zur Aufnahme einer Klemmschraube (11), die so angeordnet ist, daß sie einen Schneideinsatz gegen eine Basisoberfläche und wenigstens zwei Innenoberflächen (4, 5) klemmt, wobei diese Schraube einen Kopf (15) und einen Schaft hat und das Durchgangsloch einen rotationsasymmetrischen Abschnitt (16) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchgangsloch (12) und der Schraubenschaft mehrfache Berührung entlang zweier vertikaler Linien in einer Anfangsphase des Klemmverfahrens haben und daß das Durchgangsloch (12) und der Schraubenkopf (15) eine Punkt- oder Einlinienberührung während einer Endphase des Klemmverfahrens haben, wobei diese vertikalen Linien von den Übergangsstegen (18) zwischen vertikalen konkaven Segmenten (17), die in dem rotationsasymmetrischen Abschnitt (16) des Durchgangsloches (12) vorliegen, gebildet werden.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrfache Berührung dadurch zustande kommt, daß der zylindrische, mit Gewinde versehene Teil (21) des Klemmschraubenschaftes in Berührung mit einer Innenoberfläche des Durchgangsloches (12) steht, worin mehrere konkave Segmente (17) Übergangsstege (18) an ihren Verbindungslinien bilden, wobei diese Stege paarweise gegen den mit Gewinde versehenen Teil (21) anliegen und so vorgesehen sind, daß sie den Einsatz (7) in die richtige Rotationsposition führen.

3. Schneideinsatz (7) für spanbrechende Metallbearbeitung mit einer oberen Spanfläche, einer unteren Bodenfläche, welche im wesentlichen planparallel zu der Spanfläche ist, wobei sich eine oder mehrere Seitenflächen zwischen der Spanfläche und der Bodenfläche erstrecken, und einem Durchgangsloch (12) zur Aufnahme einer Klemmschraube (11), wobei dieses Durchgangsloch einen rotationsasymmetrischen Abschnitt (16) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationsasymmetrische Abschnitt (16) mehrere vertikale konkave Segmente (17) und zwischen ihnen vertikale Übergangsstege (18), die sich entlang der Innenoberfläche des Durchgangsloches erstrecken, umfaßt.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des rotationsasymmetrischen Lochabschnittes (16) die Form einer Anzahl untereinander verbundener konkaver Segmente (17) hat, die sich radial nach außen erstrecken, und daß die Übergangsstege (18) zwischen diesen Segmenten (17) paarweise als Widerlager und Führungslinien für den Einsatz (7) fungieren.

5. Schneideinsatz (7) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der oberen oder Spanfläche des Schneideinsatzes (7) oberhalb des rotationsasymmetrischen Lochabschnittes (16) eine rotationssymmetrische konvexe Radiusoberfläche (13) angeordnet ist, die dazu bestimmt ist, gegen die Klemmschraube (11) mit Hilfe eines Punkt- oder Linienkontaktes anzuliegen.

6. Schneideinsatz (7) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine sechseckige, achteckige oder runde Grundform hat.