DE8634747U1 - Turning tool - Google Patents
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Description
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datum! 23.12.86date! 23.12.86
Karl-Heinz HollerKarl-Heinz Holler
Lessingstraße 17Lessingstrasse 17
6361 Reicheisheim 16361 Reicheisheim 1
DrehmeißelTurning tool
Die Erfindung betrifft einen Drehmeißel zum Stirnstechen, bestehend aus einem Werkzeugschaft mit einem an seinem vorderen Ende durch einen kreiszylindrischen, in seiner Krümmung dem S;irnstechdurchmesser angepaßten Wandabschnitt gebildeten Schweif und einer an dem Schweif lösbar befestigten, auswechselbaren Schneide, deren Breite größer ist als die Wanddicke des Schweifs.The invention relates to a turning tool for face grooving, consisting of a tool shaft with a tail formed at its front end by a circular cylindrical wall section, the curvature of which is adapted to the face grooving diameter, and a replaceable cutting edge detachably attached to the tail, the width of which is greater than the wall thickness of the tail.
Bei bekannten Drehmeißeln der angegebenen Art wird die aus einem besonderen Schneidwerkstoff hergestellte Schneide auf der Oberseite des Schweifs durch einen Spannfinger festgehalten, der den Schweif übergreift und durch eine Spannschraube mit dem Werkzeugschaft verbunden ist.. ZurIn known turning tools of the type specified, the cutting edge made of a special cutting material is held on the upper side of the tail by a clamping finger that overlaps the tail and is connected to the tool shaft by a clamping screw.
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seitlichen Zentrierung der Schneide weist die Oberseite des Schweifs eine prismatische Längsnut auf, in die die entsprechend geformte Schneidenunterseite eingreift. Dieser bekannte Drehmeißel ist nicht für größere Stirnstechtiefen geeignet, da die Haltekräfte des Spannfingers bei den gegebenen Platzverhältnissen mit zunehmender Länge des Schweifes stark abnehmen. Auch in Hinsicht auf die Breite und den Durchmesser eines stirnseitigen Einstichs sind dem bekannten Drehmeißel nach unten durch die Form der Schneidenhalterung erhebliche Grenzen gesetzt.For lateral centering of the cutting edge, the top of the tail has a prismatic longitudinal groove into which the correspondingly shaped underside of the cutting edge engages. This well-known turning tool is not suitable for greater face-cutting depths, since the holding forces of the clamping finger decrease significantly with the length of the tail in the given space conditions. The shape of the cutting edge holder also places considerable lower limits on the width and diameter of a face-cutting depth for the well-known turning tool.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Drehmeißel zum Stirnstechen der eingangs genannten Art zu schaffen, der für Stirnstiche großer Tiefe, geringer Breite und geringer Durchmesser geeignet ist und der sich einfach und kostengünstig herstellen läßt.The invention is therefore based on the object of creating a turning tool for face grooving of the type mentioned at the outset, which is suitable for face grooving of great depth, small width and small diameter and which can be manufactured simply and inexpensively.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Befestigung der Schneide der Schweif mit einer Stufenbohrung versehen ist, deren Mittelachse in der Mitte der Wand des Schweifs und parallel zu seiner Zylinderachse* verläuft und deren vorderer in der Stirnfläche des Schweifs mündender Bohrungsabschnitt im Durchmesser größer ist und deren hinterer Bohrungsabschnitt im Durchmesser kleiner ist als die Wanddicke des Schweifs, daß die Schneide mit den Wandflächen der Stufenbohrung angepaßten Zylinderflächen in beide Bohrungsabschnitte der Stufenbohrung eingreift und durch Spannmittel im hinteren Bohrungsabschnitt festspannbar ist und daß der Schweif im Bereich der Spanfläche der Schneide bis auf einen kleinen, die Schneide übergreifenden Teil des vorderen Bohrungsabschnitts verkürzt bzw. ausgespart ist.The object is achieved according to the invention in that, in order to fasten the cutting edge, the tail is provided with a stepped bore, the central axis of which runs in the middle of the wall of the tail and parallel to its cylinder axis* and the front bore section which opens into the front face of the tail is larger in diameter and the rear bore section which is smaller in diameter than the wall thickness of the tail, that the cutting edge engages in both bore sections of the stepped bore with the cylinder surfaces adapted to the wall surfaces of the stepped bore and can be clamped in the rear bore section by means of clamping means and that the tail is shortened or recessed in the area of the cutting edge's chip surface except for a small part of the front bore section which extends over the cutting edge.
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geschaffen, bei dem die Halterung der auswechselbaren Schneide ausschließlich im Bereich des vorderen Endes des Schweifs angeordnet ist, so daß die Tiefe des Einstichs nur durch die Länge und Steifigkeit des Schweifs und nicht durch die Mittel zur Halterung der Schneide begrenzt ist. Der erfindungsgemäße Drehmeißel ist daher für große Einstichtiefen geeignet. Die Halterung seiner Schneide in einer zylindrischen Stufenbohrung hat weiterhin den Vorteil, daß sie bei hoher Stabilität nur geringen Bauraum benötigt, so daß auch tiefe Stirnstiche von geringer Breite hergestellt werden können. In der Praxis wurden Einstichbreiten von 3 mm realisiert. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Schneidenhalterung und die dadurch bedingte zylindrische Ausgangsform der Schneide die Herstellung von Stirnstichen kleiner Durchmesser von etwa 14 mm. Die erfindungsgemäße Schneidenhalterung ist einfach herstellbar, indem vor der endgültigen Fertigstellung der Mantelflächen des Schweifes die Stufenbohrung zur Aufnahme der Schneide hergestellt und feingebohrt wird. Anschließend werden durch Bohren, Drehen oder Schleifen die inneren und äußeren Mantelflächen des Schweifes so weit nachgearbeitet, daß von dem Bohrungsabschnitt größeren Durchmessers lediglich die in ümfangsrichtung weisenden Bereiche der Bohrungswand erhalten bleiben,während die radial nach innen und radial nach außen weisenden Wandbereiche entfernt wurden. Die aus einem zylindrischen Rohling gleichen Durchmessers geschliffene Schneide steht aus den entfernten Wandbereichen der Stufenbohrung hervor, wodurch sich eine Einstechbreite ergibt, die geringfügig größer ist als die Wanddicke des Schweifes. Die Zylinderflächen der Schneide lassen sich ebenfalls sehr genau herstellen, so daß die Schneide praktisch spielfrei in die Stufenbohrung eingreift, wodurch sich eine stabile und schwingungsfreie Halterung der Schneide und eine gute übercreated in which the holder of the replaceable cutting edge is arranged exclusively in the area of the front end of the tail, so that the depth of the cut is only limited by the length and rigidity of the tail and not by the means for holding the cutting edge. The turning tool according to the invention is therefore suitable for large cutting depths. The holder of its cutting edge in a cylindrical stepped bore has the further advantage that it requires only a small installation space while being highly stable, so that even deep face cuts of small width can be produced. In practice, cut widths of 3 mm have been achieved. Furthermore, the cutting edge holder according to the invention and the resulting cylindrical initial shape of the cutting edge enable the production of face cuts with small diameters of around 14 mm. The cutting edge holder according to the invention is easy to manufacture by producing and finely drilling the stepped bore to accommodate the cutting edge before the final completion of the lateral surfaces of the tail. The inner and outer surfaces of the tail are then reworked by drilling, turning or grinding to such an extent that only the areas of the bore wall pointing in the circumferential direction of the bore section of the larger diameter remain, while the wall areas pointing radially inwards and radially outwards are removed. The cutting edge, ground from a cylindrical blank of the same diameter, protrudes from the removed wall areas of the stepped bore, resulting in a cutting width that is slightly larger than the wall thickness of the tail. The cylindrical surfaces of the cutting edge can also be manufactured very precisely, so that the cutting edge engages in the stepped bore with practically no play, which ensures a stable and vibration-free mounting of the cutting edge and good over
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tragung der Schnittkräfte von der Schneide auf den Werkzeugschaft ergibt. transfer of cutting forces from the cutting edge to the tool shank.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß der Schweif sich über einen ümfangswinkel von wenigstens 180° erstreckt. Auf diese Weise erhält der Schweif eine außerordentlich große Steifigkeit, so daß auch bei geringen Einstechbreiten und kleinen Einstechdurchmessern große Einstechtiefen in einer verhältnismäßig kurzen Bearbeitungszeit hergestellt werden können. Der Freiraum oberhalb des Schweifes dient zur Aufnahme und Ableitung der Drehspäne .According to the invention, it is further provided that the tail extends over a circumferential angle of at least 180°. In this way, the tail is given an extraordinarily high degree of rigidity, so that even with small cutting widths and small cutting diameters, large cutting depths can be produced in a relatively short processing time. The free space above the tail serves to collect and remove the turning chips.
Eine noch größere Steifigkeit läßt sich erzielen, wenn der Schweif durch einen geschlossenen Kreiszylinder gebildet ist, der eine an die Spanfläche der Schneide angrenzende Aussparung für die Spanableitung aufweist.Even greater rigidity can be achieved if the tail is formed by a closed circular cylinder that has a recess adjacent to the cutting surface of the cutting edge for chip evacuation.
Eine für das Stirnstechen günstige Spanform wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Spanfläche der Schneide durch eine Hohlkehle gebildet ist, deren Krümmungsachse etwa senkrecht auf der Schneidenkante steht. An die Hohlkehle kann sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung eine von der Hohlkehle aus nach oben ansteigende und schräg zur Mittelachse des Schweife» verlaufende Spanleitfläche anschließen, um das Herausgleiten der Späne aus dem Ringspalt des Einstichs zu erleichtern.A chip shape that is favorable for face grooving is achieved according to the invention by the chip surface of the cutting edge being formed by a groove, the axis of curvature of which is approximately perpendicular to the cutting edge. According to a further proposal of the invention, the groove can be followed by a chip guide surface that rises upwards from the groove and runs diagonally to the center axis of the tail in order to facilitate the sliding out of the chips from the annular gap of the groove.
Als Spannmittel zum Festhalten der Schneide in der Stufenbohrung und zum Sichern der Schneide gegen Verdrehen kann erfindungsgemäß eine Spannschraube in einer Gewindebohrung vorgesehen sein, die senkrech1 In den hinteren Stufenabschnitt einmündet. Je nach Ausbildung des Schweifes kann die Spannschraube radial oder tangential zum Schweif an-According to the invention, a clamping screw can be provided in a threaded hole that opens vertically into the rear step section as a clamping device for holding the cutting edge in the stepped bore and for securing the cutting edge against twisting. Depending on the design of the tail , the clamping screw can be positioned radially or tangentially to the tail.
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- 5 geordnet sein.- 5 in order.
Die Schneide ist erfindungsgemäß vorzugsweise aus einem Abschnitt aus Rundmaterial hergestellt, an das nach dem Rundschleifen des abgestuften Außendurchmessers im Bereich des im Durchmesser größeren Abschnitts die zur Bildung der Schneide erforderlichen Frei- und Spanflächen angescbiiffen sind. Auf diese Weise ist die Herstellung der Schneide außerordentlich einfach und es wird kein formgesintertes Ausgangsmaterial benötigt. Als Werkstoff zur Herstellung der Schneide kommen Sonderstähle, Hartmetalle, Karbide, sowie andere keramische und metallische Schneidwerkstoffe in Frage.According to the invention, the cutting edge is preferably made from a section of round material onto which, after the stepped outer diameter has been round-ground, the clearance and chip surfaces required to form the cutting edge are ground in the area of the section with the larger diameter. In this way, the production of the cutting edge is extremely simple and no sintered starting material is required. Special steels, hard metals, carbides and other ceramic and metallic cutting materials can be used to produce the cutting edge.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigenFurther advantages and details of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment, which is shown in the drawing.
Figur 1 eine perspektivische Darstellung des vorderen Endes eines erfindungsgemäßen Drehmeißels zum Stirnstechen,Figure 1 is a perspective view of the front end of a turning tool according to the invention for face grooving,
Figur 2 eine Seitenansicht des Drehmeißels gemäß Figur 1,Figure 2 is a side view of the turning tool according to Figure 1,
Figur 3 eine Vorderansicht des Drehmeißels gemäß Figur 1 undFigure 3 is a front view of the turning tool according to Figure 1 and
Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Stirnstechvorgangs mit einem erfindungsgemäßen Drehmeißel. Figure 4 is a perspective view of a face grooving process with a turning tool according to the invention.
Der in der Zeichnung dargestellte Drehmeißel besteht aus The turning tool shown in the drawing consists of
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einem stabförmigen Werkzeugschaft 1 von rechteckigem Querschnitt, der beispielsweise auf einem Werkzeughalter einer Drehbank oder in einem Drehautomat befestigbar ist. An der Stirnseite 2 des Werkzeugschafts 1 ist ein Schweif 3 ausgebildet, der die Form eines Wandabschnitts eines Kreishohlzylinders hat und sich über einen ümfangswinkel von etwas mehr als 180° erstreckt. In der Wand des Schweifs ist. parallel zu seiner Zylinderachse eine Stufenbohrung mit einem hinteren im Durchmesser kleineren Bohrungsabschnitt 4'und einem vorderen im Durchmesser größeren Bohrungsabschnitt 5 ausgebildet. Der Durchmesser des Bohrungsabschnitnts 4 ist geringer als die Wanddicke des Schweifs 3, so daß dieser Bohrungsabschnitt vollständig ausgebildet ist. Der Durchmesser des Bohrungsabschnitts ist dagegen größer als die Wanddicke des Schweifs 3 , so daß die radial nach innen und radial nach außen weisenden Wandbereiche des Bohrungsabschnitts 5 nicht ausgebildet sind. Weiterhin weist der Schweif 3 im Bereich des Bohrungsabschnitts 5 einen stufenförmigen Absatz auf. durch den der nach oben weisende Wandbereich 6 des Bohrungsabschnitts 5 bis auf einen Bruchteil der Länge des nach unten weisenden Wandbereichs 7 des Bohrungsabschnitts 5 verkürzt ist. Der Bohrungsabschnitt 5 der Stufenbohrung wird somit lediglich durch die Wandbereiche 6, 7 verkörpert. Nach oben wird der Schweif 3 durch ebene Flächen 8, 9 begrenzt. Die Fläche 8 schließt sich unmittelbar an die obere Fläche des Werkzeugschafts 1 an. Die Fläche 9 befindet sich etwa auf gleicher Höhe wie die Stufenbohrung und endet an der Stirnseite 2 . Von der Fläche 8 verläuft im Innern des Schweifs 3 eine Gewindebohrung 10 etwa in tangentialer Richtung nach unten, bis sie im rechten Winkel in den Bohrungsabschnitt 4 mündet. In die Gewindebohrung ist eine Spannschraube 11 eingeschraubt. a rod-shaped tool shaft 1 with a rectangular cross-section, which can be fastened, for example, to a tool holder of a lathe or in an automatic lathe. A tail 3 is formed on the front side 2 of the tool shaft 1, which has the shape of a wall section of a circular hollow cylinder and extends over a circumferential angle of slightly more than 180°. In the wall of the tail, parallel to its cylinder axis, a stepped bore is formed with a rear bore section 4' with a smaller diameter and a front bore section 5 with a larger diameter. The diameter of the bore section 4 is smaller than the wall thickness of the tail 3, so that this bore section is completely formed. The diameter of the bore section, on the other hand, is larger than the wall thickness of the tail 3, so that the wall areas of the bore section 5 pointing radially inwards and radially outwards are not formed. The tail 3 also has a stepped shoulder in the area of the bore section 5. by which the upward-facing wall region 6 of the bore section 5 is shortened to a fraction of the length of the downward-facing wall region 7 of the bore section 5. The bore section 5 of the stepped bore is thus only embodied by the wall regions 6, 7. The tail 3 is limited at the top by flat surfaces 8, 9. The surface 8 is directly adjacent to the upper surface of the tool shank 1. The surface 9 is located approximately at the same height as the stepped bore and ends at the front side 2. From the surface 8, inside the tail 3, a threaded bore 10 runs approximately tangentially downwards until it opens into the bore section 4 at a right angle. A clamping screw 11 is screwed into the threaded bore.
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Die Bohrungsabschnitte 4, 5 nehmen eine Schneide 12 auf, die aus einem in den Bohrungsabschnitt 4 eingreifenden zylindrischen Zapfen 13 und einem Schneidenkörper 14 besteht, der aus einem zylindrischen Rohling hergestellt ist, dessen Außendurchiaesser paßgenau dem Innendurchmesser des Bohrungsabschnitts 5 entspricht. An diesen Rohling sind Freiflächen 15, 16, eine hohlkehlförmige Spanfläche 17 und eine Spanleitfläche 18 angeschliffen. Die Frriflache 15 und die Spanfläche 17 bilden die Schneidenkante 19, deren Breite die Wanddicke des Schweifs 3 übersteigt. Im Bereich der Wandbereiche 6, 7 ist die Zylinderwandfläche des Rohlings des Schneidenkörpers 14 unverändert vorhanden, so daß der Schneidenkörper 14 paßgenau zwischen die Wandbereiche 6, 7 einschiebbar ist und die beim Zerspanen auf den Schneidenkörper einwirkenden Kräfte an den Wandbereichen 6, 7 abgestützt werden. Die Schneide 12 wird mit Hilfe der Spannschraube 11, die gegen den Zapfen 13 spannbar ist, in ihrer Einbaulage gehalten und gegen Verdrehen gesichert.The bore sections 4, 5 accommodate a cutting edge 12, which consists of a cylindrical pin 13 engaging in the bore section 4 and a cutting edge body 14, which is made from a cylindrical blank, the outer diameter of which corresponds precisely to the inner diameter of the bore section 5. On this blank, flanks 15, 16, a concave chip surface 17 and a chip guide surface 18 are ground. The chip surface 15 and the chip surface 17 form the cutting edge 19, the width of which exceeds the wall thickness of the tail 3. In the area of the wall areas 6, 7, the cylinder wall surface of the blank of the cutting body 14 remains unchanged, so that the cutting body 14 can be inserted precisely between the wall areas 6, 7 and the forces acting on the cutting body during machining are supported on the wall areas 6, 7. The cutting edge 12 is held in its installed position and secured against twisting with the aid of the clamping screw 11, which can be clamped against the pin 13.
Der Drehvorgang mit Hilfe des erfindungsgemäßen Drehmeißels ist in Figur 4 der Zeichnung veranschaulicht. Hierbei weist der Drehmeißel zur Vereinfachung der Darstellung einen weniger gekrümmten Schweif auf, der sich nur über einen Umfangswinkel von ca. 45° erstreckt. Zur Erzeugung des Stirneinstichs wird der Drehmeißel in Richtung der Drehachse des in Drehung versetzten Werkstücks gegen dessen Stirnseite bewegt, wobei die Schneide in das Werkstück eindringt und den Werkstoff im Bereich einer kreisringförmigen Ausnehmung zerspant. Die Darstellung zeigt, daß die axiale Länge des Schweifs für die Tiefe des herstellbaren Einstichs maßgebend ist. Die erfindungsgemäße Befestigung der Schneide ist von der axialen Länge des Schweifes unabhängig, so daß die Grenzen der Einstichtiefe nur noch in der Steifigkeit des Schweifs liegen. The turning process using the turning tool according to the invention is illustrated in Figure 4 of the drawing. To simplify the illustration, the turning tool has a less curved tail that only extends over a circumferential angle of approx. 45°. To produce the face recess, the turning tool is moved in the direction of the axis of rotation of the workpiece that is set in rotation against its face, whereby the cutting edge penetrates the workpiece and cuts the material in the area of a circular recess. The illustration shows that the axial length of the tail is decisive for the depth of the recess that can be produced. The fastening of the cutting edge according to the invention is independent of the axial length of the tail, so that the limits of the recess depth are only in the stiffness of the tail.
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Diese kann/ wie das in den Figuren 1-3 dargestellte AusfUhrungsbeispiel zeigt, durch eine Erstreckung des Schweifs über einen Umfangswinkel von mehr als 180° erheblich vergrößert werden, so daß sich auch bei verhältnismäßig kleinen Stirnstichdurchmessern Stirnstichtiefen von mehr als dem doppelten des Stirnstichdurchmessers erreichen lassen.As the embodiment shown in Figures 1-3 shows, this can be increased considerably by extending the tail over a circumferential angle of more than 180°, so that even with relatively small front stitch diameters, front stitch depths of more than twice the front stitch diameter can be achieved.
Der beschriebene Drehmeißel kann in einer abgewandelten Ausführuhgsform, in der der zylindrische Schweif durch ein ebenes,als Platte ausgebildetes Schwert ersetzt ist, auch vorteilhaft zum radialen Einstechen verwendet werden, wenn beispielsweise tiefe radiale Einstiche hergestellt werden sollen, die eine geringe Breite haben. Ebenso ist ein solcher Drehmeißel zum Abstechen vorteilhaft einsetzbar, um den Verlust an zerspantem Material klein zu halten.The turning tool described can also be used advantageously for radial grooving in a modified version in which the cylindrical tail is replaced by a flat sword in the form of a plate, if, for example, deep radial grooves are to be produced that have a small width. Such a turning tool can also be used advantageously for parting off in order to keep the loss of machined material small.
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Cited By (1)
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1986
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