DE69807192T2

DE69807192T2 - Werkzeughalter für schneideinsätze

Info

Publication number: DE69807192T2
Application number: DE69807192T
Authority: DE
Inventors: Bernt Larsson
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2018-02-28
Also published as: CN1251547A; SE9700779D0; SE9700779L; CN1098739C; US5931613A; KR100522982B1; DE69807192D1; WO1998039122A1; EP0964761B1; US6146061A; KR20000075958A; EP0964761A1; SE511390C2; JP2000512917A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für die Befestigung von Schneideinsätzen für die spanformende Bearbeitung von Metallen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unterschiedliche Schneideinsätze und Wendeeinsätze werden auf Werkzeughaltern in unterschiedlichen, bekannten Arten befestigt. Die üblichste Art ist die, daß der Einsatz ein mittiges, durchgehendes Loch hat und daß die Einsatztasche in dem Halter ein Gewindeloch aufweist. Eine Blockier- oder Sperrschraube wird in das Mittenloch des Einsatzes eingeschraubt und wird in das Loch des Halters mit geeignetem Drehmoment eingeschraubt, und oft wird ein Abstandsstück mit einem zentralen Loch zwischen dem Einsatz und der Bodenhaltefläche angeordnet. Gewöhnlich weist die Einsatztausche auch zwei innere, im wesentlichen senkrechte Widerlagerflächen oder drei Widerlagerpunkte für die Widerlage gegen zwei der Einsatzseitenflächen auf. Der Nachteil bei diesem Aufbau besteht darin, daß nach einer Benutzungszeit leicht ein gewisses Spiel auftreten kann. Ein weiterer Nachteil ist der, daß die Schraube leicht übermäßig angezogen werden kann, wodurch die Schraube beschädigt oder zum Bruch veranlaßt wird.
Andere bekannte Einsatzhalter haben eine Klemme oder eine ähnliche Befestigungsanordnung, welche auf die obere Fläche des Einsatzes drückt, um ihn in der Einsatztasche festzuklemmen. Die Klemmkraft kann durch eine Schraube reguliert werden. Solche Ausgestaltungen können zum Beispiel benutzt werden, um Schneideinsätze zu befestigen, die kein Mittelloch haben, was unter anderem beim Erzeugen von Nuten in Einsätzen und beim Teilen derselben der Fall ist.
Um Spiel zu vermeiden und allgemein eine stabilere Befestigung eines Schneideinsatzes zu erreichen, sind Ausgestaltungen vorgeschlagen worden, nach welchen die untere Fläche des Schneideinsatzes und die Bodenstützfläche der Einsatztasche als gerippte Flächen geformt worden sind, die zueinander passen sollen. Solche Ausgestaltungen sind in den US-A-2,140,941 und US-A- 2,453,464 beschrieben. Ein Nachteil bei diesen Ausführungsformen ist es jedoch, daß sie einen beachtlichen Grad des Schleifens der gerippten Flächen entweder des Schneideinsatzes oder des Halters oder beider erfordern. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß selbst wenn der Einsatz in einer Richtung senkrecht zu den Rippen mittels einer Anschlagfläche hinter dem Einsatz festgelegt worden ist, ein vertikales Spiel bei diesen Ausgestaltungen ebenso leicht auftreten kann wie bei jenen mit zwei vollständig ebenen Widerlagerflächen, insbesondere bei maschinellen Arbeiten mit einer Neigung zur Vibration.
Ferner gibt es eine Anzahl von Nachteilen in Verbindung mit der Verwendung einer Anschlagfläche für den Einsatz hinter diesem Einsatz. Zum Beispiel ist es nur möglich, Einsätze zu befestigen, die auf die in Rede stehende Länge präzise angepaßt sind. Ferner muß die Ausgestaltung einer solchen Widerlagerfläche an die Geometrie des Einsatzes angepaßt sein. Diese Oberfläche darf zum Beispiel nicht die Schneidkante beschädigen, welche ihrerseits von dem Werkstück fort gedreht ist. Weiterhin kann eine solche Anschlagfläche in gewissem Maß die Zugänglichkeit des Einsatzes und des Halters zum Werkstück begrenzen.
Ein System zum Festklemmen von Einsätzen auf einem Halter ist in der WO-A-95/29026 beschrieben, welche den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, wobei das System so angeordnet ist, daß es auf der Unterseite des Einsatzes parallele Nuten und auf dem Halter Rippen aufweist, wobei die Rippen in die Nuten passen. Der Einsatz wird in dem Halter festgeschraubt, wodurch eine Keilwirkung zwischen den Rippen und den Nuten erzeugt wird. Dieses Festkeilen und die Reibung zwischen den Flankenflächen der Rippen und Nuten stabilisieren den Einsatz in erheblichem Grad sogar in einer radialen Richtung, wenn aber Schneidkräfte groß sind, ist dieses Festklemmen nicht ganz zuverlässig, und aus diesem Grund muß man gelegentlich eine hintere Anschlagfläche verwenden.
Primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Ausgestaltung eines Klemmsystems mit einem Einsatz und einem Halter, so daß die Verwendung einer rückwärtigen Anschlagfläche vermieden werden kann.
Eine sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ausgestaltung eines Klemmsystems in solcher Weise, daß derselbe Halter verschiedene Einsätze mit unterschiedlichen Grundgeometrien aufnehmen kann.
Ein dritter Gegenstand der Erfindung ist die Optimierung der Zugänglichkeit des Einsatzes und des Halters bezüglich des Werkstücks.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Ausgestaltung eines Klemmsystems, welches in optimaler Weise sowohl radiale als auch axiale Schneidkräfte absorbieren kann.
Diese und andere Gegenstände und Aufgaben werden durch die Ausgestaltung eines Klemmsystems erreicht bzw. gelöst, bei denen solche Merkmale gegeben sind, wie sie in Anspruch 1 stehen.
Zur Klarstellung, nicht aber Begrenzung der Erfindung wird nun eine Ausführungsform derselben in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Diese sind hier kurz zusammengefaßt:
Fig. 1 zeigt einen Einsatz und einen Halter gemäß der Erfindung, direkt von oben gesehen.
Fig. 2 zeigt einen Einsatz und Halter gemäß Fig. 1, direkt von der Seite gesehen.
Fig. 3 zeigt einen Halter gemäß den Fig. 1 und 2 getrennt ohne Einsatz in Perspektive von schräg oben.
Fig. 4 zeigt den Halter gemäß Fig. 3, direkt von oben.
Fig. 5 zeigt den Halter gemäß Fig. 3, direkt von der Seite.
Fig. 6 zeigt einen Einsatz gemäß der Erfindung in Perspektive von schräg oben.
Fig. 7 zeigt den Einsatz gemäß Fig. 6 direkt von unten.
Fig. 8 zeigt den Einsatz gemäß Fig. 6 direkt von der Seite.
Fig. 9 zeigt einen anderen Einsatz gemäß der Erfindung direkt von oben.
In den Fig. 1 und 2 wird ein Einsatz allgemein mit 1 und ein Halter allgemein mit 2 bezeichnet. Der Schneideinsatz wird in den meisten Fällen aus beschichtetem oder unbeschichtetem Sinterkarbid hergestellt. Die Geometrie der Grundform der Schneideinsätze ist nicht wesentliches Merkmal der Erfindung, nicht am allerwenigsten, weil eine der Hauptzielsetzungen bei der Erfindung darin besteht, daß unterschiedliche Einsätze in demselben Halter angeordnet werden können. Somit ist der Schneideinsatz nach den Fig. 6 bis 8 eine Ausführungsform der Erfindung. Charakteristisch für alle die Schneideinsätze gemäß der Erfindung ist jedoch, daß sie ein oder mehrere Nuten 3 aufweisen, deren Flankenseiten 3a, 3b als Kontaktflächen für die Flankenflächen 7a, 7b auf eine äquivalente Anzahl von Rippen 7 wirken. Die Nuten laufen in der Hauptsache in Längsrichtung des Halters 2 und/oder hauptsächlich senkrecht zu der Drehachse des Werkstücks. In Fig. 6 ist ein Einsatz mit nur einer Nut 3 gezeigt, aber der Einsatz kann auch verschiedene Nuten haben (und der Halter eine äquivalente Anzahl von Rippen) gemäß der oben erwähnten Patentveröffentlichung WO-A- 95/29026. Eine im wesentlichen ebene Fläche 4 schließt sich an die zwei Seiten der Nuten an, die im zusammengebauten Zustand eine Luftfläche bilden, da eine Lücke "s" (siehe Fig. 1 und Fig. 2) dann zwischen der Oberfläche 4 und der gegenüberliegenden, im wesentlichen ebenen Bodenfläche 5 im Halter besteht. Die Lücke oder der Spalt "s" kann in zweckmäßiger Weise zwischen 0,02 und 0,03 mm liegen. Die ebene Fläche 4 wird unter anderem von vier Flanken 6 begrenzt, die sich in der Hauptsache parallel zu den Nuten 3 erstrecken. Auf dieselbe Weise wie die Flankenflächen der Nuten 3a, 3b wirken auch diese Flankenflächen 6 als Stützflächen für die äquivalenten Stützflächen 8 in dem Einsatzhalter, welche später Flankenflächen für die erhabenen Teile 9a, 9b in dem Halter bilden. Wenn der Einsatz montiert ist, ruht er folglich nur gegen die Flankenflächen 7a, 7b und 8 des Halters. Es gibt keinen Kontakt zwischen den Oberseiten der Rippen und der Böden der Nuten, wie durch den Spalt "t" in Fig. 1 dargestellt ist. Zweckmäßige Werte für den Winkel der Flankenflächen 7a, 7b (bzw. 3a, 3b) relativ zu der Bodenfläche hat man zwischen 50º und 70º gefunden, vorzugsweise zwischen 55º und 65º.
Weil der Einsatz nur auf den Flanken 7a, 7b und 8 ruht, wird demgemäß eine Klemmkeilfunktion zwischen den Rippen und Nuten möglich. Zusätzlich hat die leichte Oberflächenrauhigkeit der direkt gepreßten Rippen eine positive Wirkung auf die Klemmfunktion. Ein wichtiges Merkmal der in Rede stehenden Erfindung ist jedoch das Ziel letztlich und dauernd sicherzustellen, daß der Einsatz in radialer Richtung nicht verschoben wird, was man dadurch erreicht, daß man Flanken- oder Stützflächen 10 anordnet, die im allgemeinen axial zum Werkstück plus im wesentlichen senkrecht zu den Nuten 3 in Flucht liegen. Die Stützflächen 10 sind dafür vorgesehen, gegen die gegenüberliegenden Oberflächen 11 in dem Werkzeughalter zu liegen. Die passenden Oberflächen 11, äquivalente Stützflächen 12 auf dem erhabenen Teil 9b sollen jedoch nicht als Stützflächen wirken, was durch den Spalt "u" in Fig. 2 veranschaulicht ist. Die Breite der Flanken 10, welche durch die Protuberanz bzw. die Ausstülpung der ebenen Fläche begrenzt wird, ist demgemäß etwas schmaler als die äquivalente Nut zwischen den Flankenflächen 11 und 12. Eine geeignete Größe für den Spalt "u" liegt zwischen 0,05 und 1 mm.
Der in den Fig. 6 bis 8 gezeigte Einsatz hat zwei betrieblich wirksame Schneidkanten 13. Nachdem eine Schneidkante abgenutzt ist, kann der Einsatz gelöst und um eine halbe Umdrehung gedreht werden, um die andere Schneidkante nach vorn zu schalten. Der Einsatz wird in dem Halter mit Hilfe einer Blockierschraube festgeklemmt, die nicht gezeigt ist, durch das glatte Loch 14 geführt und wird in das Gewindeloch 15 in dem Halter festgeschraubt. Wenn der Einsatz umgeschaltet ist, wirken seine anderen zwei Flanken 10 als Stützflächen gegen die Stützflächen 11 des Halters. Wie man aus den Fig. 3 und 4 sehen kann, ist das Gewindeloch 15 in dem Halter mit der Rippe 7 in Linie angeordnet. Der Grund für das Anordnen des Loches auf einer Rippen anstelle zum Beispiel zwischen zwei Rippen ist natürlich der, daß der Einsatz brechen könnte, wenn er einer Kraft zwischen den zwei Stützlinien ausgesetzt wäre. In Fällen, bei welchen der Einsatz verschiedene Rippen 7 hat, um eine symmetrische Klemmkraft auf den Einsatz auf beiden Seiten der zentralen Rippe auszuüben, sind der Einsatz und der Halter mit einer ungleichen Anzahl von Nuten und Rippen ausgestaltet.
Um die Schneidökonomie zu verbessern, wenn man eine maschinelle Bearbeitung mit Einsätzen gemäß dieser Erfindung vornimmt, können diese auch eine Ausgestaltung mit vier betrieblich wirksamen Schneidkanten 13 haben, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Dieser Einsatz kann gegen den Halter ruhen, wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, in derselben Weise wie der Einsatz gemäß Darstellung in den Fig. 6 bis 8. Die eine Nut 3 nimmt die Rippe 7 des Halters auf, während die Nut 3', welche unter rechten Winkeln zu dieser Nut verläuft, leer und offen ist gegen die Bodenfläche 5. Einige der Flankenflächen 10 (zum Beispiel die, welche in Fig. 9 mit 10 bezeichnet sind) arbeiten als Stützflächen gegen die Stützflächen 11 des Halters, während die vier Flankenflächen 6 als Stützflächen gegen die Oberflächen 8 des Einsatzhalters wirken. Wenn der Einsatz um eine Vierteldrehung weiter geschaltet wird, verändern die Flächen 6 und 10 den Platz miteinander, und die Nut 3' nimmt die Rippe 7 auf.
Eine Anzahl von Vorteilen erreicht man über die axial ausgerichteten, interaktiven bzw. wechselseitig wirkenden Stützflächen 10 und 11. Die Größe und Gestalt unterschiedlicher Einsätze braucht nicht einen Einfluß auf die Ausgestaltung des Halters zu haben, weil der Halter nicht eine rückseitige Stützfläche für den Einsatz einschließen muß. Mit anderen Worten erhält man einen größeren Freiheitsgrad, wenn man einen Einsatz ausgestaltet. Bei diesen Einsätzen kann es auch schwierig sein, eine funktionell akzeptable Stützfläche auszugestalten, zum Beispiel wegen der unterschiedlichen radialen Erhöhungen und Vertiefungen. Zusätzlich kann man den Haltern eine nachgiebigere bzw. biegsamere und schlankere Gestalt, ohne irgendwelche Widerlagerflächen hinter dem Einsatz geben.
Wie oben erwähnt wurde, ist der Einsatz gemäß der in Rede stehenden Erfindung ausgestaltet und ausgestattet, sowohl radiale als auch axiale Kräfte zu absorbieren. Berücksichtigt man dies, dann sei schließlich darauf hingewiesen, daß die Ausgestaltung der doppelt arbeitenden Einsätze gemäß den Fig. 6 bis 8 vorteilhaft ist. Wegen der geraden Vorderkante 13 auf diesen Einsätzen und den gekrümmten Seitenkanten 16, die auf beiden Seiten angrenzen, kann dieser Einsatz für das Plandrehen und sogar für axiales Kopieren sowie für das Drehen von Radien verwendet werden. Deshalb kann eine große Zahl unterschiedlicher Konturen erzeugt werden.

Claims

1. Anordnung für die Befestigung eines Schneideinsatzes (1) auf einem Einsatzhalter (2) für die spanbildende Bearbeitung von Metall, wobei die Bodenfläche des Einsatzes eine oder mehrere Nuten (3) aufweist, die sich im wesentlichen in der Längsrichtung des Halters und/oder im wesentlichen unter rechten Winkeln zu der Werkstückdrehachse erstrecken, wobei die Haltefläche (5) des Halters mit einer oder mehreren äquivalenten Rippen (7) gebildet ist, die vorgesehen sind, um in die Nuten (3) zu passen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz aus nicht beschichtetem oder beschichtetem Sinterkarbid hergestellt ist, daß die Unterseite des Einsatzes auch Primärstützflächen (10) aufweist, die im wesentlichen unter rechten Winkeln zu den Nuten (3) verlaufen, und der Halter Sekundärstützflächen (11) aufweist, die im wesentlichen unter rechten Winkeln zu den Rippen (7) verlaufen, wodurch die Primärstützflächen (10) dazu gebracht werden, gegen die Sekundärstützflächen (11) in Auflage zu kommen, wodurch der Einsatz in die Lage gebracht wird, radialen Schneidkräften zu widerstehen, und daß die Flankenflächen (3a, 3b, 7a, 7b) der Rippen und Nuten plus auch die Oberflächen von Seitenflanken (6, 8) einen Winkel relativ zu der Halterfläche auf dem Halter von zwischen 50º und 70º haben.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Unterseite des Einsatzes, abgesehen von einer oder mehreren Nuten (3), auch die Seitenflankenflächen (6) aufweist, die im wesentlichen parallel zu den Nuten verlaufen und dafür vorgesehen sind, gegen die äquivalenten Seitenflankenflächen (8) auf dem Halter in Auflage zu kommen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, wobei der Einsatz in dem Halter nur gegen die Flankenflächen (3a, 3b) der Nuten und auf den Seitenflanken (6) aufliegt.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schneideinsatz auch eine oder mehrere andere Nuten (3') aufweist, die im wesentlichen unter rechten Winkeln zu den Nuten (3) verlaufen.

5. Einsatz für die spanformende Metallbearbeitung mit einer Bodenfläche, die mit einer oder mehreren gegenseitig im wesentlichen parallelen Nuten (3) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche auch Flankenflächen (10) aufweist, die im wesentlichen unter rechten Winkeln zu den Nuten (3) verlaufen, wobei die Flankenflächen dafür vorgesehen sind, gegen äquivalente Flankenflächen auf einem Halter in Auflage zu kommen, um sicherzustellen, daß der Einsatz radialen Schneidkräften widerstehen kann.