DE69721982T2

DE69721982T2 - Schneidwerkzeuganordnung

Info

Publication number: DE69721982T2
Application number: DE69721982T
Authority: DE
Inventors: Dina Agranovsky; Amir Satran
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: ATE240179T1; PL328616A1; KR20000064665A; CZ292798A3; NO984316D0; JP2000506788A; EP0891240A1; EP0891240B1; ZA972336B; BR9708096A; DE891240T1; NO984316L; WO1997034722A1; SK126698A3; CN1213994A; AR006316A1; TR199801850T2; ES2130101T1; KR100485851B1; AU1937797A

Description

Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein zusammengesetzte Schneidwerkzeuge mit einer Einstelleinrichtung zum Verstellen einer wirksamen Schneidkante nach außen in einer sich im wesentlichen senkrecht zur Schneidkante erstreckenden Einstellrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere Fräswerkzeuge mit einer Einstelleinrichtung zum Verstellen ihrer Schneideinheiten nach außen, um axiale Unrundheiten zu reduzieren.

Hintergrund der Erfindung

Ein Fräswerkzeug weist eine Drehachse und einen Schneidwerkzeugkörper mit einer Umfangsfläche und einer Stirn- oder Endfläche auf, und der Schneidwerkzeugkörper weist mehrere am Umfang ausgebildete Aufnahmetaschen zum lösbaren Aufnehmen einer gleichen Zahl von Schneideinheiten auf. Die Schneideinheiten weisen wirksame Schneidkanten auf, die in der Endfläche im wesentlichen radial angeordnet sind, und von der Endfläche abgewandt angeordnete, sich im wesentlichen radial erstreckende Anlage- oder Gegenflächen. Die wirksamen Schneidkanten eines Fräswerkzeugs erstrecken sich senkrecht zur Drehachse, um eine Werkstückoberfläche planzufräsen, deren Glattheit eine Funktion des axialen Abstands zwischen der axial am wenigsten und am weitesten außen angeordneten wirksamen Schneidkante ist, wobei dieser Abstand als "axiale Unrundheit" bezeichnet wird.
Ein Fräswerkzeug mit mehreren Einstelleinrichtungen zum unabhängigen axialen Einstellen jeder Schneideinheit ist bekannt. Jede Einstelleinrichtung weist eine Schraubeneinrichtung auf, die mit einem Einstellelement in Eingriff steht, das direkt oder indirekt gegen eine Schneideinheit drückt, um die Schneideinheit zwangsweise axial nach außen zu drücken, wenn die Schraubeneinrichtung in eine vorgegebene Richtung gedreht wird. Jegliche axial nach innen gerichtete Verstellung einer Schneideinheit erfordert dagegen eine Anfangsdrehbewegung der Schraubeneinrichtung in die entgegengesetzte Richtung, bevor eine äußere, nach innen gerichtete axiale Kraft ausgeübt wird, die beispielsweise durch leichte Schläge erzeugt werden kann.
Daher ist beim Einstellen der axialen Unrundheit eines Fräswerkzeugs typischerweise, jedoch nicht ausschließlich, eine nach außen gerichtete axiale Verstellung seiner axial am wenigsten außen angeordneten Schneideinheiten vorgesehen, so daß sie mit den anfangs axial am weitesten außen angeordneten Schneideinheiten koplanar sind, wodurch die axiale Unrundheit geeignet auf null reduziert wird. Um zu erreichen, daß Einstelleinrichtungen für mehrere Einstellvorgänge der axialen Unrundheit verwendbar sind, die regelmäßig als Teil eines Wartungsplans einer Werkstatt vorgesehen sein können, müssen sie periodisch zurückgesetzt werden, so daß alle Schneidkanten eines neuen Satzes von Schneideinheiten, die noch axial eingestellt werden müssen, in axialer Richtung relativ innen angeordnet sind.
Es ist wesentlich, daß das Einstellelement geeignet geformt und dimensioniert ist, so daß es in einer in einem Schneidwerkzeugkörper ausgebildeten zylindrischen Öffnung satt anliegend aufgenommen wird und während einer spanabhebenden oder Schneidbearbeitung eine geeignete axiale Stütze für eine daran anliegende Schneideinheit bildet, und daß gleichzeitig seine Sitzfläche während des Auswechselns einer verschlissenen Schneideinheit nicht beeinflußt wird.
Die Verwendung von Differentialschrauben als Schraubeneinrichtung in der Einstelleinrichtung für Fräswerkzeuge ist beispielsweise gemäß der FR-A-2084319 bekannt. In diesem Dokument wird ein zusammengesetztes Schneidwerkzeug mit den Merkmalen der Präambel von Patentanspruch 1 beschrieben. Die wechselseitige Eingriffseinrichtung besteht aus einem mit einem Gewinde der Einstellschraube in Eingriff stehenden Schraubengewinde auf der Bohrungsoberfläche der Einstellein- Richtung. Diese Anordnung ist jedoch insbesondere deshalb nachteilig, weil das Einstellelement für einen glatten und gleichmäßigen Einstellvorgang über den gesamten Einstellbereich hochgradig präzise sein muß. Ähnliche Anordnungen mit dem gleichen Nachteil sind in der EP-A-0282090 und in der US-A-3195376 beschrieben.
In der DE-A-1175963 wird alternativ ein Fräswerkzeug beschrieben, in dem die Verwendung von Differentialschrauben vermieden wird, und das Einstelleinrichtungen aufweist, die jeweils ein halbzylindrisches, längliches, rohrförmiges Einstellelement aufweisen, das beim Hereinschrauben einer daran anliegenden Einstellschraube entlang einer zur End- oder Stirnfläche hin geneigten Stützwand radial nach innen versetzt wird, wodurch veranlaßt wird, daß eine am Einstellelement anliegende Schneideinheit axial nach außen verstellt wird. Es wird jedoch keine nach außen gerichtete radiale Verstellung eines Einstellelements beim Herausschrauben seiner zugeordneten Einstellschraube bereitgestellt, wodurch der Austausch des Einstellelements, falls erforderlich, und das periodische Zurücksetzen des Fräswerkzeugs kompliziert werden.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zusammengesetztes Schneidwerkzeug mit einer Einstelleinrichtung zum Verstellen einer wirksamen Schneidkante nach außen in einer im wesentlichen senkrecht dazu verlaufenden Einstellrichtung bereitzustellen, um eine Werkstückoberfläche derart spanabhebend zu bearbeiten, daß ein glattes Finish erhalten wird.
Erfindungsgemäß wird ein zusammengesetztes Schneidwerkzeug nach Patentanspruch 1 bereitgestellt.
Weil die Einstellschraube sich anfangs gleitend durch das Einstellelement erstreckt und die Schraubenverstellbewegung durch Kontakt übertragen wird, kann die Bohrungsoberfläche des Einstellelements mit einer geringeren Genauigkeit ausgebildet sein als z. B. in der FR-A-2084319 dargestellt.
Erfindungsgemäß kann ein zusammengesetztes Schneidwerkzeug für spanabhebende Bearbeitungen durch eine einzige oder mehrere wirksame Schneidkanten geeignet sein, z. B. für Dreh- oder Fräsbearbeitungen. In Abhängigkeit von der Implementierung weist eine Einstelleinrichtung typischerweise einen vollen Verstell- oder Hubweg von etwa 3 mm-5 mm auf und erzeugt eine nach außen gerichtete Verstellung von etwa 150 um pro mm Hubweg.
Jedes Einstellelement weist vorzugsweise eine gerade zylindrische Gegen- oder Anlagefläche und eine planare Einstellfläche auf, so daß es mit strengen Toleranzen leicht herstellbar ist. Obwohl die Einstellfläche in eine beliebige Richtung geneigt sein kann, erstreckt sich die dadurch erhaltene Differenz in die Drehrichtung der Einstellschraube, die erforderlich ist, um eine nach außen gerichtete Verstellung zu erhalten, wobei die Einstellfläche vorzugsweise derart geneigt ist, daß ihr vorderes Ende, das zum mit Schraubengewinde versehenen vorderen Ende der Einstellschraube hin angeordnet ist, näher an ihrer Längsachse angeordnet ist als ihr hinteres Ende.
Vorzugsweise steht die Anlagefläche einer Schneideinheit durch einen Längsschlitz hervor, um an einer Einstellfläche anzuliegen, so daß ein Schlitz mit geringerer Breite verwendet werden kann, wodurch eine größere winklige Anlage- oder Kontaktfläche zwischen einem Einstellelement und der Halterungswand seiner Aufnahmeöffnung bereitgestellt und ein zuverlässigerer Sitz erhalten werden kann. Eine solche Anlagefläche ist vorzugsweise planar und wird durch ein Paar beabstandete, koplanare Anlageflächen gebildet, um eine exaktere Stützstruktur zu erhalten.
Eine Schneideinheit kann durch einen Schneideinsatz für einen direkten Stützkontakt mit einer Einstellfläche ausgebildet werden oder alternativ, und insbesondere im Fall eines Fräswerkzeugs, durch ein Sitzelement, in dem ein Schneideinsatz lösbar gehalten wird. Solche Sitzelemente sind auf dem Fachgebiet bekannt und werden durch verschiedene Bezeichnungen benannt, wie beispielsweise durch Sitz, Schuh und Kassette.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um darzustellen, wie sie in die Praxis umsetzbar ist, wird nachstehend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Fräswerkzeugs;
Fig. 2 und 3 eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Teils des Fräswerkzeugs von Fig. 1 teilweise im Aufriß; und
Fig. 4 und 5 eine perspektivische Explosionsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht des zusammengesetzten Zustands einer Einstelleinrichtung des Fräswerkzeugs von Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In Fig. 1 weist ein allgemein durch das Bezugszeichen 1 bezeichnetes Fräswerkzeug eine Drehachse 2 und einen Schneidwerkzeugkörper 3 mit einer Umfangsfläche 4 und einer Stirn- oder Endfläche 5 auf, wobei im Schneidwerkzeugkörper 3 mehrere am Umfang angeordnete Einsatzaufnahmetaschen 7 zum lösbaren Aufnehmen einer gleichen Anzahl von Schneideinsätzen 8 ausgebildet sind.
Jeder Schneideinsatz 8 ist durch eine Klemmschraube 9 in einer Einsatzaufnahmetasche 7 gesichert, wodurch eine wirksame Schneidkante 10 zum Planschneiden einer Werkstückoberfläche 11 im wesentlichen radial in der Endfläche 5 und senkrecht zur Drehachse 2 angeordnet ist.
Von der Endfläche 5 abgewandt weist jeder Schneideinsatz 8 eine sich parallel zu seiner Schneidkante 10 erstreckende Anlagefläche 13 auf. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, besteht die Anlagefläche 13 vorzugsweise aus einem Paar koplanaren, geneigten, voneinander beanstandeten Anlageflächen 13A und 13B, wodurch eine präzisere Stütz- oder Anlageflächenstruktur erhalten wird als durch eine einzelne Anlagefläche 13.
In jede Einsatzaufnahmetasche 3 öffnet sich entlang eines relativ schmalen, länglichen Schlitzes 14 eine im wesentlichen radial ausgerichtete gerade zylindrische Bohrung 15 mit einer im wesentlichen vollständigen zylindrischen Stützwand 15A so, daß sie einer Anlagefläche 13 benachbart ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, endet die Bohrung 15 in einem mit Rechtsgewinde versehenen Bohrungsabschnitt 16 mit einer Längsachse 17, die unter einem Neigungswinkel α bezüglich der Werkstückoberfläche 11 ausgerichtet ist.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, ist eine Einstelleinrichtung 19 in der Bohrung 15 satt anliegend angeordnet, wobei die Einstelleinrichtung dazu geeignet ist, in den Schneidwerkzeugkörper 3 herein- und aus dem Schneidwerkzeugkörper herausgeschraubt zu werden, wobei durch ihre nach innen gerichtete radiale Verstellung das axiale Vorsprungmaß des daran anliegenden Schneideinsatzes 8 nach außen entsprechend eingestellt wird. Die Position der Einstelleinrichtung 19 entlang der Bohrung 15 wird durch eine Madenschraube 20 fixiert, die entlang eines senkrecht zur Bohrung 15 ausgerichteten Schraubengewindelochs 21 verstellbar ist (vergl. Fig. 1 und 3).
Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, weist die Einstelleinrichtung 19 ein längliches, rohrförmiges Einstellelement 22 mit einer Längsachse 23 und einer senkrechten zylindrischen Anlagefläche 25 für einen satt anliegenden Gleitkontakt mit der entsprechenden Bohrungsstützwand 15A und eine planare Einstellfläche 26 auf, die dazu vorgesehen ist, mit der Anlagefläche 13 in Kontakt zu kommen. Die Einstellfläche 26 ist bezüglich der Längsachse 23 unter einem Neigungswinkel β geneigt (vergl. Fig. 2 und 5), so daß ihr vorderes Ende radial näher zur Längsachse angeordnet ist als ihr hintere Ende. Weil die Anlageflächen 13A und 13B eines Schneideinsatzes parallel zu seiner vorderen Schneidkante 10 verlaufen, sind die Neigungswinkel α und β notwendigerweise gleich. Typischerweise beträgt der Neigungswinkel β zwischen 8º und 12º, so daß die Einstellfläche 26 ohne Selbstklemmung oder Selbsthemmung entlang den Anlageflächen 13A und 13B verschiebbar ist.
Das Einstellelement 22 ist auf einer Einstellschraube 27 drehbar montiert, die sich anfangs durch das Einstellelement 22 erstreckt und deren Kopf 27A an einer vertieften Schulter 22A anliegt, die im hinteren Ende des Einstellelements ausgebildet und durch eine Halteklemme 28 darauf gehalten wird. Der Kopf 27A weist innere Schlüsseleingriffsflächen 29 auf, durch die die Einstelleinrichtung 19 in den Schneidwerkzeugkörper 2 eingeschraubt und aus dem Schneidwerkzeugkörper herausgeschraubt wird. Während einer Schraubbewegung in Rückwärtsrichtung wird Spiel zwischen der Einstellschraube 27 und dem Einstellelement 22 durch ein Paar Belleville- oder Tellerfedern 31 verhindert, die zwischen der vorderen Endfläche 22B des Einstellelements und der Halteklemme 28 teilweise zusammengedrückt werden.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Anlageflächen 13A und 13B des Schneideinsatzes so dimensioniert und geformt, daß sie durch einen Schlitz 14 hervorstehen. Die entsprechende erforderliche schräge Ausrichtung der Einstellfläche 26 wird durch ihre benachbarte Anlagefläche 25 erreicht, in der eine Längsnut 32 mit sich in Längsrichtung erstreckenden, sich geeignet verjüngenden Seitenwänden 33 zum Aufnehmen der Madenschraube 20 ausgebildet ist. Die Nut 32 ist länglich ausgebildet, um eine radiale Verstellung der Einstelleinrichtung 19 zu ermöglichen.
Um eine minimale axiale Unrundheit des Fräswerkzeugs 1 zu gewährleisten, werden seine Schneideinsätze unabhängig axial nach außen verstellt, indem ihre jeweiligen Einstellschrauben derart nach innen geschraubt werden, daß ihre wirksamen Schneidkanten koplanar mit der anfangs axial am weitesten außen angeordneten Schneidkante des jeweiligen Schneideinsatzes angeordnet sind.
Nach mehreren Einstellvorgängen kann das Fräswerkzeug 1 zurückgesetzt werden, indem die Einstellelemente durch Herausschrauben ihrer jeweiligen Einstellschrauben aus dem Schneidwerkzeugkörper radial nach außen verstellt werden. Gegebenenfalls kann eine oder können mehrere Einstelleinrichtungen vollständig vom Fräswerkzeug 1 entfernt werden, indem es (sie) vollständig aus dem Schneidwerkzeugkörper herausgeschraubt wird (werden).
Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezug auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen beschrieben, innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind jedoch viele Änderungen, Modifikationen und andere Anwendungen möglich. Beispielsweise können andersartige Schneideinsätze verwendet werden, z. B. die in der PCT-Anmeldung IL96/00112 beschriebenen ungerichteten, verwendbaren, quadratischen Schneideinsätze, wobei das Fräswerkzeug 1 in diesem Fall zum Aufnehmen von Schneideinsätzen unter einem flachen Winkel geeignet angepaßt sein muß, um ihre Schneidkanten senkrecht zur Drehachse zu positionieren.

Claims

1. Zusammengesetztes Schneidwerkzeug (1) mit:

einem Schneidwerkzeugkörper (3) mit einer Schneideinheitaufnahmetasche (7) zum lösbaren Aufnehmen einer Schneideinheit (8) mit einer wirksamen Schneidkante (10) und einer davon abgewandt angeordneten Anlagefläche (13);

einer im Schneidwerkzeugkörper (3) ausgebildeten, sich in der Nähe der Anlagefläche (13) in die Aufnahmetasche (7) öffnenden länglichen Bohrung (15);

einer in der Bohrung angeordneten Einstelleinrichtung mit:

einem länglichen rohrförmigen Einstellelement (22), das in der Bohrung (15) in Längsrichtung verstellbar ist und eine in Längsrichtung ausgerichtete Einstellfläche (26) aufweist, die bezüglich seiner Längsachse (23) geneigt ist, um mit der Anlagefläche (13) in Kontakt zu kommen;

einer länglichen Einstellschraube (27), die sich durch das Einstellelement (22) erstreckt, um die Schraube bezüglich des Schneidwerkzeugkörpers (3) in zwei Richtungen zu verstellen; und

einer Einstellelementeingriffeinrichtung zum Übertragen der Bewegung der in zwei Richtungen verstellbaren Schraube auf das Einstellelement, wobei die Schneideinheit durch Verstellen der Schraube in eine vorgegebene Richtung in eine im wesentlichen senkrecht zur wirksamen Schneidkante (10) verlaufende Einstellrichtung nach außen verstellt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einstellschraube (27) sich anfangs gleitend durch das Einstellelement (22) erstreckt und die Einstellschraube (27) die Bewegung der in zwei Richtungen verstellbaren Schraube durch Kontakt auf das Einstellelement (22) überträgt.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das Einstellelement (22) eine im wesentlichen vollständige gerade Zylinderform mit einer ebenen Einstellfläche (26) aufweist.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einstellfläche (26) geneigt ist, so daß ihr vorderes Ende, das zu dem mit Gewinde versehenen vorderen Ende der Einstellschraube hin angeordnet ist, radial näher zur Längsachse der Einstellschraube (27) angeordnet ist als ihr hinteres Ende.

4. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einstelleinrichtung ferner eine Spielunterdrückungseinrichtung (28, 31) zum Synchronisieren der Verstellbewegung ihres Einstellelements (22) mit der Verstellung der in zwei Richtungen verstellbaren Einstellschraube (27) aufweist.

5. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einer Winkelausrichtungseinrichtung (20, 32) zum Ausrichten der Einstellfläche (26) mit der Anlagefläche (13).

6. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einer Sicherungseinrichtung (20) zum Sichern oder Fixieren der Position der Einstelleinrichtung entlang der Bohrung.

7. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anlagefläche (13) durch einen länglichen Schlitz (14) hervorsteht, um mit der Einstellfläche (26) in Kontakt zu kommen.

8. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anlagefläche (13) ein Paar koplanare, voneinander beabstandete Anlageflächen (13A, 13B) aufweist.

9. Fräswerkzeug (1) mit einem zusammengesetzten Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8.