DE69919032T2

DE69919032T2 - Werkzeug und schneidkopf für spanabhebende bearbeitung

Info

Publication number: DE69919032T2
Application number: DE69919032T
Authority: DE
Inventors: Christer Rydberg; Jorma Koskinen
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: SE512053C2; KR100675921B1; CZ295011B6; CN1329529A; SE9804459L; JP2002532272A; KR20020020676A; WO2000037204A1; CZ20012280A3; EP1152858B1; SE9804459D0; CN1092553C; EP1152858A1; US6241433B1; DE69919032D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug und einen Schneidkopf gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Stand der Technik
Durch die US-A-5,947,660 ist bereits ein Werkzeug der oben beschriebenen Art bekannt. Werkzeuge mit geringen Abmessungen haben sich als nicht ausreichend stark oder stabil bei der Kopplung zwischen dem Schneidkopf und dem Werkzeugkörper erwiesen.
Ziele der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kopplung zweier Werkzeugteile bereitzustellen, wodurch eine große Belastungsmenge übertragen werden kann.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeug bereitzustellen, welches ununterbrochen stabil ist.
Ein wiederum anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeug mit einer hohen Präzision bereitzustellen.
Diese und andere Ziele wurden durch ein Werkzeug und einen Schneidkopf erreicht, wie es in den beigefügten Ansprüchen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen definiert wird.
Beschreibung der Zeichnungen
1A zeigt einen Abschnitt aus hartem Metall für einen der vorliegenden Erfindung entsprechenden Schneidkopf in einem Längsschnitt gemäß I-I in 1B.
1B zeigt den Abschnitt in einer Endansicht.
2 zeigt einen Einsatz zum Zusammenwirken mit dem Abschnitt.
3A zeigt einen Schneidkopf gemäß der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht.
4 zeigt, teilweise in einem Längsschnitt, eine vordere Endoberfläche eines Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt das Werkzeug in einer Explosionsdarstellung.
6A zeigt einen Abschnitt aus hartem Metall für eine alternative Ausführungsform eines der vorliegenden Erfindung entsprechenden Schneidkopfes in einem Längsquerschnitt.
6B zeigt den Abschnitt in einer Endansicht.
7 zeigt einen Einsatz zum Zusammenwirken mit dem Abschnitt.
8 zeigt einen Schneidkopf gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Längsschnitt.
9A zeigt einen Abschnitt aus hartem Metall für eine alternative Ausführungsform eines der vorliegenden Erfindung entsprechenden Schneidkopfes in einem Längsschnitt.
9B zeigt den Abschnitt in einer Endansicht.
10 zeigt einen Einsatz zum Zusammenwirken mit dem Abschnitt.
11 zeigt einen Schneidkopf gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Längsschnitt.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Die 1A und 1B zeigen einen bevorzugt stranggepreßten Abschnitt 10 aus hartem Metall gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Abschnitt 10 aus hartem Metall hat eine zylindrische Basisform und umfaßt eine Basis oder einen Trägerabschnitt 11, welcher mit einem Schaftabschnitt oder einem mittleren Teil 12 verbunden ist, welcher seinerseits mit einem Schneidkantenabschnitt 13 verbunden ist, der sich an dem freien Ende des Abschnitts 10 befindet. Die Basis 11 hat einen Durchmesser D1, welcher wesentlich größer ist als die beiden Durchmesser D2 des mittleren Teils 12 und Durchmesser D3 des Schneidkantenabschnitts 13. Der Durchmesser D3 ist etwas größer als der Durchmesser D2, um Raum für Späne beim Bohren oder Fräsen zu erzeugen. Der Abschnitt 13 hat bei diesem Beispiel die Form einer Rotationsfeile mit einer Reihe von gekrümmten Schneidkanten, kann aber alternativ eine Bohrgeometrie haben, bei der sich nur zwei Kanten zu der Drehachse CL hin erstrecken. Im Falle eines vorhandenen Bohrers ist es ein Vorteil, wenn auch der Teil 12 Spannuten hat. Die Basis 11 ist mit dem mittleren Teil 12 über einen leicht abgerundeten Schulterabschnitt 14 verbunden. Der axiale Abstand X zwischen dem Schulterabschnitt 14 und dem Schneidkantenabschnitt 13 begrenzt die maximale Bearbeitungstiefe.
Ein Sackloch 15 ist symmetrisch um die Drehachse CL herum und zentral in der Basis 11 geschaffen. Das Loch 15 endet in einer Trägeroberfläche 16 und hat eine axiale Tiefe d. Das Loch 15 hat den Querschnitt eines Schwalbenschwanzes, was bedeutet, daß der größte Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Öffnung, so daß ein Boden 17 des Loches 15 mit einer Wand 18 des Loches in einem spitzen Winkel verbunden ist. Das Sackloch und die Schneidkanten sind integraler Bestandteil des Abschnitts aus hartem Metall.
Die Trägerfläche 16 hat eine ringartige Basisform und umfaßt zwei Nutenteile. Jeder Nutenteil bedeckt im wesentlichen die gesamte Trägerfläche 16 und umfaßt eine Reihe voneinander getrennten, identischen Rinnen oder Nuten 19A, 19B. Die Nuten in den Nutenteilen haben zwei Hauptrichtungen, welche senkrecht zueinander sind. Jede Nut 19A, 19B überschneidet im wesentlichen die Mantelfläche 20 der Basis 11 an zwei Stellen. Jede Nut 19A, 19B ist länglich und hat einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt. Jede Nut hat zwei Flanken, die über einen scharfen oder abgerundeten Übergang mit einem Boden verbunden sind. Die Flanken bilden einen spitzen Winkel miteinander. Der Winkel liegt in dem Intervall von 40° bis 80°, bevorzugt 55° bis 60°. Die Anzahl an Nuten in jedem Nutenteil hängt davon ab, wie die Vorderfläche des Halters geformt ist und welche Anzahl aus dem Intervall von 5 bis 30 gewählt wird. Die Ausgestaltung der Nutenteile ergibt eine bedeutend höhere spezifische Oberfläche als wenn diese eben wäre. Die Nutenteile decken wenigstens 80%, bevorzugt 90–100% des zugänglichen Bereiches der Trägerfläche 16 ab. Die Funktion der Trägerfläche 16 wurde näher in der PCT/SE98/01146 im Hinblick auf das unten beschriebene Zusammenwirken zwischen der Trägerfläche 16 und einer Vorderfläche eines Schaftes beschrieben, wobei die Kopplung zwei zusammenwirkende Oberflächen und eine Einrichtung für das Zusammenbringen umfaßt. Die Oberflächen sind mit Nuten profiliert, um zu erlauben, daß sie sich mittels der Form gegenseitig blockieren.
Eine Muffe oder ein Einsatz 21 aus einem Material, das weicher als stranggepreßtes Hartmetall ist, wird in 2 gezeigt. Die Muffe besteht aus Stahl und hat eine zylindrische Basisform und hat eine bestimmte Abmessung (Dimension) h in der axialen Richtung. Die Mantelfläche der Muffe umfaßt eine Reihe sich umfänglich erstreckender Nuten oder Segmente 22. Die Muffe umfaßt eine erste 23 und eine zweite Endoberfläche. Die Endoberflächen 23 und 24 sind bevorzugt parallel zueinander und senkrecht zu der Drehachse CL. Alle Segmente, außer ein zylindrisches Segment, das am nächsten zu der ersten Endoberfläche 23 liegt, bestehen aus gestutzten kegelförmigen Teilen, deren imaginäre Spitzen nach außen in Richtung auf die Endfläche 23 gerichtet sind. Jedes der Basissegmente hat einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des engsten Teils des verbundenen Segments, wodurch ein scharfer umfänglicher Flansch gebildet wird. Die Endfläche 23 begrenzt den größten Durchmesser der Muffe, der kleiner ist als der kleinste Durchmesser des Loches 15. Die Muffe hat eine zentral durchgehende, mit feinem Gewinde versehene Bohrung 25. Mit dem Ausdruck "mit feinem Gewinde versehen" ist hier gemeint, daß die Gewindesteigung des Gewindes geringer ist als die für grob oder normal gemäß ISO-Standard, was bedeutet, daß die Gewindesteigung "normal" für M5 entsprechend dem Standard 0,8 mm beträgt, während die Gewindesteigung "fein" 0,5 mm beträgt.
Die Herstellung eines der vorliegenden Erfindung entsprechenden Schneidkopfes 26 aus dem Abschnitt harten Metalls und er Muffe gestaltet sich wie folgt. Die Muffe 21 wird so in das Sackloch eingeführt, daß die Endfläche 23 an den Boden 17 anstößt, wonach geschmolzenes Lötmaterial radial außerhalb der Muffe eingeführt wird. Anschließend wird das Lötmaterial so gekühlt, daß die Muffe zentral in dem Sackloch 15 fixiert ist, siehe 3A. Zu bemerken ist, daß, da die Höhe h der Muffe kleiner ist als die Tiefe d des Loches, sich ein Spalt zwischen der Endfläche 24 und der Ebene der Trägerfläche 16 ergeben wird.
In den 4 und 5 wird ein der vorliegenden Erfindung entsprechendes Werkzeug 27 gezeigt. Das Werkzeug 27 für das Fräsen umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen Halter 28, den mehrkantigen Schneidkopf 26 und eine Schraube oder eine andere Klemmeinrichtung 29.
Der Halter 28 kann aus Stahl, Hartmetall oder Schnellstahl bestehen. Ein freies Ende des Halters 28 ist dafür vorgesehen, in einer (nicht gezeigten) drehbaren Spindel befestigt zu werden, wohingegen die entgegengesetzte andere freie Endfläche eine Vorderfläche 30 und ein gewindeloses Loch 31 umfaßt. Die Vorderfläche 30 hat eine runde Basisform und umfaßt zwei Nutenteile 32a, 32b. Jeder Nutenteil bedeckt im wesentlichen zur Hälfte die Vorderfläche 30 und umfaßt eine Reihe voneinander getrennte, identische Rinnen oder Muten. Die Nuten in den Nutenteilen haben zwei Hauptrichtungen, die senkrecht zueinander sind. Ein zweiter Nutenteil 32A wird durch einen ersten Nutenteil 32B abgegrenzt. Im wesentlichen jede Nut in dem ersten Nutenteil 32B überschneidet die Mantelfläche des Halters an zwei Stellen, während im wesentlichen jede Nut in dem zweiten Nuten teil 32A die Mantelfläche des Halters an einer Stelle überschneidet. Jede Nut ist länglich und hat einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt.
Das mit feinem Gewinde versehene Loch 25 der Muffe ist für die Aufnahme der Schraube 29 vorgesehen. Die Schraube ist als eine innere Zugstange mit einem mit Gewinde versehenen freien Ende ausgebildet. Dadurch wird eine Möglichkeit erzielt, Schneidkanten in Richtung auf die Drehachse CL für das Bohren und Fräsen bereitzustellen. Bei der gezeigten Ausführungsform wurden die Nutenteile 19, 32 durch direktes Pressen und Sintern oder durch Schleifen hergestellt.
Das Werkzeug 27 wird montiert, indem man von Hand die Trägerfläche 16 des Schneidkopfes 26 gegen die Vorderfläche 30 des Halters 28 in eine von vier möglichen Positionen drückt. Dadurch werden die Nuten 19, 26 aufeinander ausgerichtet. Die Schraube 29 wird gegen das mit Gewinde versehene Loch 25 gebracht. Bei Drehung der Schraube 29 über einen Schlüssel, welcher in Eingriff mit einem Schlüsselgriff in einem axial hinteren Teil des Halters steht, wird der Schneidkopf fest gegen die Vorderfläche herangezogen, d. h. die Position gemäß 4 wurde erreicht. Der Schneidkopf 26 ist nun in zufriedenstellender Weise an dem Halter 28 verankert. Die Lücke zwischen der Endfläche 24 der Muffe und der Vorderfläche 30 verhindert nicht die elastische Bewegung der Muffe beim zusätzlichen Festziehen der Schraube. Daher ist die Muffe härter in dem Schwalbenschwanzloch verkeilt. Das feine Gewinde 25 in Eingriff mit dem feinen Gewinde der Schraube 29 gestattet eine relativ große Traktion in der Verbindungsstelle.
Der Grund dafür, daß nur eine Oberfläche ein Waffelmuster über seine gesamte Fläche hinweg haben sollte, ist der, daß das Werkzeug einen deutlich entschiedeneren Verriegelungseffekt erzielt, als wenn die beiden Oberflächen mit Waffelmuster ausgestattet wären. Es ist innerhalb des Erfindungsgedankens auch möglich, ebene zusammenwirkende Oberflächen, anstatt der beschriebenen profilierten Oberflächen zu nutzen.
Wenn der Schneidkopf 26 ausgetauscht werden soll, wird der Montagevorgang umgekehrt, wonach der Schneidkopf aus dem Halter 28 entfernt und ausgetauscht werden kann. Dadurch kann auch die Geometrie des Schneidkopfes auf andere Ausführungsformen verändert werden, welche alle in den gleichen Halter passen. So kann zum Beispiel ein spanteilender zylindrischer Endfräskopf oder ein Gewindeschaftfräser, ein zylindrischer Kopf ohne Spanteilung zum Beispiel für das Schaftfräsen oder Aufreiben, ein Kopf für die Nutenbildung und ein abgestumpfter kegelförmiger Kopf für das Schaftfräsen von Schwalbenschwanzschlitzen verwendet werden. All diesen Werkzeugen ist gemein, daß sie herkömmliche Schaftfräser aus Schnellstahl ersetzen, wo kleinere Abmessungen (2 bis 15 mm im Durchmesser) oft wünschenswert sind.
Die 6A–8 zeigen alternative Ausführungsformen eines Abschnitts 10' aus hartem Metall für einen Schneidkopf, eine Muffe 21' für das Zusammenwirken mit dem Abschnitt sowie einen Schneidkopf 26' gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Abschnitt 10' aus hartem Metall ist äußerlich wie oben beschrieben. Was von dem vorherigen Beispiel abweicht, ist, daß die Muffe 21' und das Sackloch 15' über ein äußeres Gewinde 22' beziehungsweise ein innere Gewinde 18' zusammenwirken. Dies bedeutet, daß bei der Herstellung des Schneidkopfes 10' Lötmaterial in die Gewinde eingeführt, daß die Muffe gegen den Boden des Sackloches 15' geschraubt wird, wonach das Lötmaterial erhitzt und gekühlt wird.
Die 9A–11 zeigen alternative Ausführungsformen eines Abschnitts 10'' aus hartem Metall für einen Schneidkopf, eine Muffe 21'' für das Zusammenwirken mit dem Abschnitt als auch einen Schneidkopf 26'' gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Abschnitt 10'' aus hartem Metall ist äußerlich wie oben beschrieben. Was sich in Bezug auf das vorherige Beispiel unterscheidet ist, daß die Muffe 21'' in dem Sackloch 15'' festgekeilt ist. Dies wird bewerkstelligt, indem das Sackloch mit einem hervorragenden zentralen, kegelförmigen Vorsprung 17'' versehen wird, dessen Spitze auf die Öffnung des Loches 15'' hin ausgerichtet ist. Der Vorsprung wird zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden zentralen, kegelförmigen Ausnehmung 23'' der Muffe gebracht. Dadurch wird die Muffe in dem Loch 15'' radial nach außen gedrückt und an der Wand 18'' plastifiziert. In diesem Falle ist es möglich, das Loch mit einem Schwalbenschwanzprofil wie gerade oben beschrieben, zu versehen.
Die Muffe 21–21'' in den oben beschriebenen Ausführungsformen wird so in dem Sackloch 15–15'' befestigt, daß der Einsatz durch die Wirkung der Schraube gegen die Bohrwand 18–18'' getrieben wird. Dies ist offensichtlich, da die Gewinde in der Schraube und dem Einsatz bei axialer Belastung die Muffe wegdrängt, welche dann noch härter gegen die Bohrwand gedrückt wird.
Auf diese Weise betrifft die vorliegende Erfindung eine Kopplung von zwei Werkzeugteilen, so daß eine große Traktion von der Schraube auf den Schneidkopf übertragen werden kann, ein Werkzeug, welches ununterbrochen starr während der Nutzung speziell kleinerer Werkzeugabmessungen ist und gleichzeitig eine hohe Präzision bei der Montage beibehält.

Claims

Schneidkopf als Teil eines Schneidwerkzeugs für die Schneidbearbeitung, der in Bezug auf ein Werkstück drehbar ist, wobei der Schneidkopf eine Stützfläche (16) hat, die lösbar an einen Halter anstößt, wobei der Schneidkopf (26–26'') aus Hartmetall besteht und wenigstens eine Schneidkante und ein mittiges Sackloch (15–15'') umfaßt, um mit einer Einrichtung für die Befestigung zusammenzuwirken und wobei das Sackloch und die Schneidkante integrierende Bestandteile des Schneidkopfes (26–26'') sind, wobei die Einrichtung für die Befestigung dafür vorgesehen ist, den Schneidkopf in einer Richtung zu der vorderen Oberfläche über das Sackloch hinweg zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahleinsatz (21–21'') in dem Sackloch (15–15'') befestigt ist, wobei der Stahleinsatz (21–21'') eine Einrichtung (25) für das Zusammenwirken mit der Einrichtung für die Befestigung umfaßt.
Schneidkopf nach Anspruch 1, bei welchem der Einsatz (21–21'') so in dem Sackloch (15–15'') befestigt ist, daß der Einsatz bei dem Betrieb der Einrichtung für die Befestigung radial nach außen getrieben wird.
Schneidkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Schneidkopf (26–26'') ein freies Ende hat, welches einen größten Durchmesser (D3) hat und bei welchem die Stützfläche (16) einen größten Durchmesser (D1) begrenzt, welcher sehr viel größer ist als der größte Durchmesser (D3) des freien Endes.
Schneidkopf nach einer der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das Sackloch (18–18'') einen kleinsten Durchmesser hat, welcher größer ist als der größte Durchmesser (D3) des freien Endes.
Schneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Einsatz (21–21'') in dem Sackloch verkeilt und/oder daran angelötet ist.
Schneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Einsatz (21–21'') eine axiale Ausdehnung (h) hat, welche kleiner ist als die Tiefe (d) des Sacklochs (18–18'').
Schneidkopf nach Anspruch 1 oder 6, bei welchem die Stützfläche (16) Vorsprünge und Ausnehmungen umfaßt.
Werkzeug für die Schneidbearbeitung, das in Bezug auf ein Werkstück drehbar ist und einen Schneidkopf (26–26'') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einen Halter (28) und eine Einrichtung (29) für die Befestigung des Schneidkopfes an dem Halter umfaßt, wobei der Halter eine vordere Oberfläche (30) und eine Stützfläche (16) hat, die in einer im wesentlichen radialen Ebene lösbar aneinander anstoßen.