WO2008128911A2 - Schneidwerkzeug zum einstechen und stechdrehen mit auswechselbarer schneidkörperanlage - Google Patents

Schneidwerkzeug zum einstechen und stechdrehen mit auswechselbarer schneidkörperanlage Download PDF

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WO2008128911A2
WO2008128911A2 PCT/EP2008/054460 EP2008054460W WO2008128911A2 WO 2008128911 A2 WO2008128911 A2 WO 2008128911A2 EP 2008054460 W EP2008054460 W EP 2008054460W WO 2008128911 A2 WO2008128911 A2 WO 2008128911A2
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cutting
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clamping
cutting tool
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Wolfgang Zitzlaff
Marian Zintz
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Ceramtec Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/04—Tool holders for a single cutting tool
    • B23B29/043—Tool holders for a single cutting tool with cutting-off, grooving or profile cutting tools, i.e. blade- or disc-like main cutting parts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/22—Cutters, for shaping including holder having seat for inserted tool
    • Y10T407/2272—Cutters, for shaping including holder having seat for inserted tool with separate means to fasten tool to holder

Definitions

  • the invention relates to a cutting tool for cutting mainly metallic materials, with a clamping holder and a clamping holder arranged on the cutting body support on which a cutting body rests, which is pressed by a clamping claw on the Schneid economistlage and to a arranged outside of the cutting body pad contact surface.
  • the state of the art in the machining industry today includes a large number of lancing systems and cutting tools with interchangeable cutting bodies, cutting body underlays and cutting body retainers and other types of cutting body attachment.
  • Many cutting tools are limited to the piercing, usually the grooving of grooves, in which the cutting tool is moved only in the axial direction.
  • the cutting pressure created by the cutting forces during the chip removing lancing process and the chips that run off the cutting body cause heat generation and wear on the cutting body and the components surrounding it.
  • the cutting pressure-absorbing contact surface for the cutting body is usually a flat or prism-like surface on the base support itself. This contact surface, which is attached directly to the base support or also to the cutting body support, is only subject to a limited service life due to the continual cutting pressure and heat load and must be replaced regularly. to ensure a safe machining process and dimensionally stable workpieces.
  • the invention has for its object to improve a cutting tool according to the O- berbegriff of claim 1 so that it has a longer life by replacing wear-prone components.
  • the contact surface is part of a trained as a separate component cutting body system, which is attached exchangeably on the clamp.
  • the cutting body system can be fastened on the clamping holder in at least two installation directions, wherein a contact surface for the cutting body is available in each installation direction. The complete replacement of a cutting body system is required only when all contact surfaces of the cutting body system are worn.
  • the cutting body system has two end faces, wherein on each end face a contact surface is arranged and by turning the cutting body system on the clamping holder in each case a contact surface for the cutting body is available.
  • the cutting body system is cuboid.
  • the cutting body system is preferably fastened by screws to the clamping holder.
  • the cutting body system can be positioned accurately on the clamping holder via a tongue and groove connection. As a result, the cutting body system can not slip on the clamp holder during replacement and also in the application.
  • the cutting body system is located on a stop surface of the clamping holder and are introduced into the stop surface two threaded holes for screwing the cutting body system on the clamp and is arranged between the threaded holes, the groove / spring connection.
  • the cutting body system preferably consists of the following or a combination of the following materials: highly alloyed and tempered steel, hot-work steel or ceramic.
  • elements with special properties for the heat conduction, the damping, or the electrical or thermal insulation are arranged between the cutting body system and the clamping holder.
  • these may be low thermal conductivity elements.
  • the cutting body pad, the cutting body system and the clamping claw on the clamp holder with a tongue and groove connection are made precisely. As a result, they are always in the required position.
  • the cutting body system is arranged in the same axial direction as the cutting body pad, whereby both parts are optimally aligned with the cutting plate.
  • the cutting body and the Schneid stresses- are led ments on the cutting body pad, wherein the cutting body pad on its side facing the cutting body and the cutting body plant a guide strip and the cutting body and the cutting body system on its side facing the cutting body substrate each have an adapted to the guide bar engaging element, or vice versa. This allows optimal alignment of these parts.
  • the guide bar is a groove-like depression and the engaging elements are spherical projections.
  • the clamping holder has a groove and has the cutting body pad on its side facing the clamping holder on a spring, wherein the cutting body pad is guided over the engaging in the groove spring accurately on the clamp holder.
  • the groove threaded holes are introduced and has the cutting body pad adapted to the number of threaded holes through holes and are for fixing the cutting body pad on the clamp screws, the cutting body pad protruding, screwed into the threaded holes.
  • the cutting body pad protruding, screwed into the threaded holes.
  • the cutting body pad and the cutting body system are guided on the same side of the clamping holder.
  • the clamping claw is on the one hand out and experienced on the other hand when mounting on the clamp holder a pulling movement away from the cutting body.
  • the inclined plane formed as a spring is formed by individual support points.
  • the inclined plane formed as a groove is bounded laterally on the one hand by a guide surface on the clamping holder and on the other hand by the cutting body system.
  • the angle y is preferably between 75 ° and 85 ° and is preferably 80 °.
  • the inclined plane is inclined in one embodiment at an angle z surface of the clamping holder and the angle z is less than 30 ° and greater than 1 ° and is particularly preferably less than 10 ° and is advantageously 3 °.
  • a cutting body system according to the invention for a clamping holder of a cutting tool for cutting mainly metallic materials according to the invention has at least two contact surfaces for a cutting body, a groove or a fitting piece for tongue and groove connection of the cutting body with the clamp holder and with two through holes for attachment of the cutting body with Provided screws on the clamp holder.
  • the invention relates to a cutting tool 1 (see figures), which can be used in its basic design equally for grooving, tapping and grooving. It always consists of a basic carrier, referred to below as clamping holder 2, of an exchangeable cutting body base 3, of a novel interchangeable cutting-body installation 4 and of an exchangeable cutting-material holding device, hereinafter clamping claw 5 Nannt.
  • Cutting body pad 3, cutting body system 4 and the clamping claws 5 form the so-called clamping system and are inventively adapted to the shape and function of the cutting body 6 used, or adaptable.
  • the advantage of this invention is the use of a replaceable cutter body 4 and the multi-functional design of all components coming to use to meet the changing in the case of use cases and to ensure the user as simple as possible selection and installation of the components. Standardization and modular system are in the foreground here.
  • the used and replaceable cutter body 4 to call. It has one or more, the adjacent cutting body 6 adapted ends, hereinafter referred to contact surfaces 7, and is mainly fixed by screws 8 to the contact surface 9 of the clamping holder 2.
  • This cutting body system 4 is arranged in the same axial direction as the cutting body support 3.
  • the clamping holder 2 (see Fig. 4) has in the same axial direction a groove or guide groove 10 and mounting holes or threaded holes 11. Perpendicular to the guide groove 10 is located in the middle between two threaded holes 11 of the cutting body pad 3, a groove or guide groove 12 and on both sides to the associated mounting holes or threaded holes 13 for the interchangeable cutting body system. 4
  • the contact surfaces 7 of the cutting body system 4 have a prismatic shape for the positive connection between the cutting body 6 and the cutting body system 4 (see, for example, FIG. 3).
  • the lateral forces occurring during piercing are absorbed and the vertical rigidity of the connection prevents the cutting body 6 from rotating and tilting away.
  • the cutting body 6 is guided by a further prism-shaped connection, also referred to as a guide strip 14, between the underside of the cutting body 6 and the top of the cutting body pad 3.
  • Possible shape and Positional errors of the interacting components are compensated by the same axial alignment of the components and the coordinated tolerances of the systems, guides and prisms in the technical sense of a clearance fit.
  • the cutting body unit 4 can be brought to further use by turning it through 180 ° with an unworn end or an unworn contact surface 7.
  • the tongue and groove connection and an abutment surface 15 between the base body, i. Clamping holder 2 and cutting body system 4 ensure a precise re-positioning when turning the cutting body system 4.
  • the Schneidköperstrom 4 can thus be used multiple times and offers the user a cost life extension of the entire lancing system and high process reliability.
  • the simple interchangeability of the components allows the use of different cutting body systems 4 with differently shaped ends, or contact surfaces 7, widths and lengths. Particularly noteworthy is that the differently shaped contact surfaces 7 are adapted to the different shapes, widths and lengths of the required cutting body 4. It is naturally also possible, according to the invention, to use identical or differently shaped abutment surfaces 7 on a cutting-body installation 4.
  • the cutting body system 4 can also be made of different materials. For example, normal tempering steels in normal applications, high-speed cutting steels or hot working steels under high loads due to high cutting pressures or heat development, which occur in different ways when cutting different materials with ceramic, mixed ceramic, cubic boron nitride, polycrystalline diamond or carbide cutters.
  • This hold-down also known as a clamping claw 5
  • This hold-down also known as a clamping claw 5
  • the clamping claw 5 is usually in a position-determining form, hereinafter referred to as guide surface 18, out (see Fig. 5).
  • the clamping force of the fastening screw 17 exerts via the contact points 19 (see FIG. 6) between the rearwardly beveled upper side 16 of the clamping holder 2 and the clamping claw 5 and the contact zone 20 (in a special embodiment a nose on the clamping claw) between the cutting body 6 and the clamping claw 5 Clamping force on the cutting body 6 from.
  • the special design of the bearing (16 and 18) of the clamping claw 5 is formed by a backwardly inclined inclined plane 16 on the clamp holder 2.
  • the underside 21 of the clamping claw 5 is formed similarly obliquely and also has in the vicinity of the outer edges defined support points 19 (see Figure 6).
  • About this support points 19 is exercised by the incipient clamping force, which is referred to by tightening the mounting screw 17, also known as a clamping screw, a rectilinear motion of the cutting body 6 away to the rear, applied parallel to the position of the components.
  • a lateral guide in the form of a further tongue and groove connection through the guide surface 18 and the inner side 22 of the cutting body system 4 prevents the rotation of the clamping claw 5 in this clamping operation.
  • the clamping nose or contact zone 20 has a shape adapted to the cutting body surface. This shape is usually determined in width, length and surface by the cutting body 6. Possible shapes are smooth and prismatic shapes as well as hollows and special round or oval hollows or double hollows. A preferred well is described in EP 1 536 903 B1 (referred to as double well).
  • the width-to-height ratio of the clamping nose is at least 1: 2 in order to achieve sufficient bending and torsional rigidity.
  • Another inventive feature (see Fig. 8) of this clamping system is the obliquely at an angle y axis 23 of the mounting hole or threaded bore 24 for the mounting screw 17 of the clamping claw 5.
  • This angle y is according to the invention between 75 ° and 85 °, wherein 80 ° proves to be particularly effective in exerting the intentional to the rear acting force components.
  • the surface z which slopes at an angle z, and / or inclined plane 16 of the clamping holder 2, which forms the bearing surface for the clamping claw 5, is also clearly visible.
  • the plan view of the clamping holder 2 can be seen again, which again shows the position and shape of the groove or guide groove 12.
  • the shape, together with the shape of the cutting body installation, is a tongue-and-groove joint, which, as shown, can be designed as a dovetail guide or simply at right angles.
  • the cutting body 6 is preferably provided with a clamping recess, as described in WO 03/013770 A1.
  • This clamping recess is circular and has a spherical or circular elevation in the middle.
  • the survey is above the trough bottom and below the Cutting body top.
  • the clamping claw 5 engages with an adapted molded nose positively into the recess of the cutting body 6.
  • This trough is used for form-fitting tension on the clamping holder 2.
  • this cutting body 6 offers itself with the special trough.
  • EP 1 536 903 B1 describes a cutting body 6 for clamping into a cutting tool for machining cast materials with a cutting body top, a first clamping trough for clamping into the cutting tool and a cutting edge for machining. So that lapping or grinding operations of the upper side of the cutting body do not influence the clamping properties of the cutting body, a second clamping recess is arranged coaxially to the first clamping recess, wherein the first clamping recess is arranged lower than the second clamping recess and both lower than the cutting body upper side.
  • the clamping claw of the tool rests on the second clamping recess and, for example, engages with a nose in the first clamping recess.
  • the cutting body 6 can be made of PCBN or a CBN composite material, wherein the cutting body a
  • the clamping trough can be circular and have a spherical or circular elevation in the middle.
  • Contour of the clamping recess is preferred over a corresponding shape of the
  • Green body introduced and the green body thus prepared is then dried and sintered.
  • the cutting body can also be provided with a coating.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug (1) zur Zerspanung von hauptsächlich metallischen Werkstoffen, mit einem Klemmhalter (2) und einer am Klemmhalter (2) angeordneten Schneidkörperunterlage (3) auf der ein Schneidkörper (6) aufliegt, der von einer Spannpratze (5) auf die Schneidkörperunterlage (3) und an eine außerhalb der Schneidkörperunterlage (3) angeordneten Anlagefläche (7) gedrückt wird. Erfindungsgemäß wird zur Verlängerung der Standzeit des Klemmhalters vorgeschlagen, dass die Anlagefläche (7) Teil einer als separates Bauteil ausgebildeten Schneidkörperanlage (4) ist, die am Klemmhalter (2) austauschbar befestigt ist.

Description

Schneidwerkzeug zum Einstechen und Stechdrehen mit auswechselbarer
Schneidkörperanlage
Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug zur Zerspanung von hauptsächlich metallischen Werkstoffen, mit einem Klemmhalter und einer am Klemmhalter angeordneten Schneidkörperunterlage auf der ein Schneidkörper aufliegt, der von einer Spannpratze auf die Schneidkörperunterlage und an eine außerhalb der Schneidkörperunterlage angeordneten Anlagefläche gedrückt wird.
Zum Stand der Technik in der zerspanenden Industrie gehören heute eine Viel- zahl von Stechsystemen und Schneidwerkzeugen mit auswechselbaren Schneidkörpern, Schneidkörperunterlagen und Schneidkörperniederhaltern bzw. Spannpratzen und anderen Arten der Schneidkörperbefestigung. Viele Schneidwerkzeuge beschränken sich dabei auf das Einstechen, meist das Stechen von Nuten, bei dem das Schneidwerkzeug nur in axialer Richtung bewegt wird. Der durch die Schnittkräfte entstehende Schnittdruck während des spanabtragenden Stechvorganges und die ablaufenden Späne auf dem Schneidkörper verursachen Wärmeentwicklung und Verschleiß am Schneidkörper und den ihn umgebenden Komponenten. Die schnittdruckaufnehmende Anlagefläche für den Schneidkörper ist meist eine ebene oder prisma-ähnliche Fläche am Grundträ- ger selbst. Diese direkt am Grundträger oder auch an der Schneidkörperunterlage angebrachte Anlagefläche unterliegt durch die fortwährende Schnittdruck- und Wärmebelastung nur einer eingeschränkten Lebensdauer und muss regelmäßig ersetzt werden, um einen sicheren Zerspanungsprozess und maßhaltige Werkstücke zu gewährleisten.
Wenn nun im Anwendungsfall zur üblichen axialen Bewegung noch eine radiale Bewegung des Schneidwerkzeuges hinzukommt, dies ist zum Beispiel beim Gewindedrehen oder Profil- und Konturdrehen der Fall, wirken die auftretenden Schnittkräfte zusätzlich auch seitlich auf das gesamte Stech- und Spannsystem. Durch das meist ungünstige Breite- zu Länge Verhältnis der Schneidkörper entsteht dadurch eine Hebelbewegung auf den Schneidkörper, die ihn aus seiner fixierten Position bewegen will. Diese Bewegung führt oftmals zum Versagen des gesamten Spannsystems. Eine Prozesssicherheit ist somit gefährdet, ein Bruch des Schneidkörpers mit unvorhergesehenen Schäden an Mensch und Material kann die Folge sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug nach dem O- berbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass er durch Austausch verschleißanfälliger Komponenten eine längere Standzeit aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Anlagefläche Teil einer als separates Bauteil ausgebildeten Schneidkörperanlage ist, die am Klemmhalter austauschbar befestigt ist. Durch Austausch der Schneidkörperanlage bei Verschleiß ist der Klemmhalter weiter einsatzbereit und braucht nicht ersetzt zu werden.
In erfinderischer Ausgestaltung ist die Schneidkörperanlage auf dem Klemmhalter in zumindest zwei Einbaurichtungen befestigbar, wobei in jeder Einbaurichtung eine Anlagefläche für den Schneidkörper zur Verfügung steht. Der vollständige Austausch einer Schneidkörperanlage ist dadurch erst dann erforderlich, wenn alle Anlageflächen der Schneidkörperanlage verschlissen sind.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Schneidkörperanlage zwei Stirnseiten auf, wobei auf jeder Stirnseite eine Anlagefläche angeordnet ist und durch Wenden der Schneidkörperanlage auf dem Klemmhalter jeweils eine Anlagefläche für den Schneidkörper zur Verfügung steht. Bevorzugt ist die Schneidkörperanlage quaderförmig ausgebildet.
Bevorzugt ist die Schneidkörperanlage durch Schrauben auf dem Klemmhalter befestigt. In erfinderischer Ausgestaltung ist die Schneidkörperanlage über eine Nut/Feder-Verbindung passgenau auf dem Klemmhalter positionierbar. Hierdurch kann beim Austausch und auch im Einsatzfall die Schneidkörperanlage auf dem Klemmhalter nicht verrutschen.
In Weiterbildung der Erfindung liegt die Schneidkörperanlage auf einer Anschlagfläche des Klemmhalters auf und sind in der Anschlagfläche zwei Gewindebohrungen zur Verschraubung der Schneidkörperanlage auf dem Klemmhalter eingebracht und ist zwischen den Gewindebohrungen die Nut/Feder- Verbindung angeordnet.
Bevorzugt besteht die Schneidkörperanlage aus folgenden oder einer Kombination aus folgenden Materialien: hoch legierter und vergüteter Stahl, Warmar- beitsstahl oder Keramik.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen der Schneidkörperanlage und dem Klemmhalter Elemente mit besonderen Eigenschaften für die Wärme- leitung, die Dämpfung, oder die elektrische oder thermische Isolierung angeordnet. Zum Beispiel können dies Elemente mit geringer Wärmeleitfähigkeit sein.
In erfinderischer Weiterbildung sind die Schneidkörperunterlage, die Schneidkörperanlage und die Spannpratze auf dem Klemmhalter mit einer Nut/Feder- Verbindung passgenau geführt. Hierdurch befinden sich diese immer in der er- forderlichen Position.
Bevorzugt ist die Schneidkörperanlage in gleicher axialer Richtung wie die Schneidkörperunterlage angeordnet, wodurch beide Teile optimal zur Schneidplatte ausgerichtet sind.
In erfinderischer Ausgestaltung sind der Schneidkörper und die Schneidkörper- anläge auf der Schneidkörperunterlage geführt, wobei die Schneidkörperunterlage an ihrer zum Schneidkörper und zur Schneidkörperanlage gewandten Seite eine Führungsleiste aufweist und der Schneidkörper und die Schneidkörperanlage an ihrer zur Schneidkörperunterlage gewandten Seite jeweils ein an die Führungsleiste angepasstes Eingriffselement, oder umgekehrt, aufweisen. Dies ermöglicht eine optimale Ausrichtung dieser Teile.
Sinnvollerweise ist die Führungsleiste eine rinnenartige Vertiefung und sind die Eingriffselemente sphärische Auskragungen.
In erfinderischer Ausgestaltung weist der Klemmhalter eine Nut auf und weist die Schneidkörperunterlage an ihrer zum Klemmhalter gewandten Seite eine Feder auf, wobei die Schneidkörperunterlage über die in die Nut eingreifende Feder passgenau auf dem Klemmhalter geführt ist.
Bevorzugt sind in der Nut Gewindebohrungen eingebracht und weist die Schneidkörperunterlage an die Anzahl der Gewindebohrungen angepasste durchgehende Bohrungen auf und sind zur Befestigung der Schneidkörperunterlage auf dem Klemmhalter Schrauben, die Schneidkörperunterlage durchragend, in die Gewindebohrungen eingedreht. Hierdurch ist eine einfache und feste Verbindung hergestellt.
Bevorzugt sind die Schneidkörperunterlage und die Schneidkörperanlage auf derselben Seite des Klemmhalters geführt.
In einer erfinderischen Ausgestaltung ist auf dem Klemmhalter eine nach hinten, d. h. weg vom Schneidkörper geneigte, als Nut ausgebildete schiefe Ebene angeordnet und liegt die Spannpratze mit einer als Feder ausgebildeten ähnlich schiefen Ebene auf dieser in der Art einer Nut/Feder- Verbindung auf. Hierdurch ist die Spannpratze einerseits geführt und erfährt andererseits beim Befestigen auf dem Klemmhalter eine ziehende Bewegung weg vom Schneidkörper.
Bevorzugt ist die als Feder ausgebildete schiefe Ebene durch einzelne Auflagepunkte ausgebildet. Die als Nut ausgebildete schiefe Ebene ist seitlich einerseits von einer Führungsfläche auf dem Klemmhalter und andererseits von der Schneidkörperanlage begrenzt.
In der als Nut ausgebildeten schiefen Ebene ist eine in einem Winkel y zur schiefen Ebene verlaufende Befestigungsbohrung eingebracht, in die eine die Spannpratze durchragende Schraube zur Befestigung der Pratze auf dem Klemmhalter eingreift.
Der Winkel y liegt bevorzugt zwischen 75° und 85° und beträgt vorzugsweise 80°.
Die schiefe Ebene ist in einer Ausgestaltung in einem Winkel z Oberfläche des Klemmhalters geneigt ist und der Winkel z ist kleiner als 30° und größer als 1 ° und ist besonders bevorzugt kleiner als 10° und beträgt vorteilhaft 3°.
Eine erfindungsgemäße Schneidkörperanlage für einen Klemmhalter eines Schneidwerkzeugs zur Zerspanung von hauptsächlich metallischen Werkstoffen weist erfindungsgemäß mindestens zwei Anlageflächen für einen Schneidkörper, eine Nut oder ein Passstück zur Nut/Feder-Verbindung der Schneidkörperanlage mit dem Klemmhalter auf und ist mit zwei Durchgangsbohrungen zur Befestigung der Schneidkörperanlage mit Schrauben am Klemmhalter versehen.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Figuren gezeigt, die nachfolgend beschrieben sind.
Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug 1 (siehe Figuren), welches in seiner Grundkonzeption gleichermaßen zum Einstechen, Gewindeschneiden und Stechdrehen verwendet werden kann. Es besteht immer aus einem Grundträger, im Folgenden Klemmhalter 2 genannt, einer auswechselbaren Schneidkörperun- terlage 3, einer neuartigen auswechselbaren Schneidkörperanlage 4 und einem auswechselbaren Schneidkörperniederhalter, im Folgenden Spannpratze 5 ge- nannt. Schneidkörperunterlage 3, Schneidkörperanlage 4 und die Spannpratze 5 bilden das so genannte Spannsystem und sind erfindungsgemäß an die Form und Funktion des verwendeten Schneidkörpers 6 angepasst, bzw. anpassbar. Der Vorteil dieser Erfindung liegt in der Verwendung einer auswechselbaren Schneidkörperanlage 4 und die multifunktionelle Ausführung aller zur Verwendung kommenden Komponenten, um den bei der Zerspanung wechselnden Einsatzfällen gerecht zu werden und dem Anwender eine möglichst einfache Auswahl und Montage der Komponenten zu gewährleisten. Standardisierung und Baukastensystematik stehen hier im Vordergrund.
Als besonderes erfinderisches Merkmal ist hierbei die verwendete und austauschbare Schneidkörperanlage 4 zu nennen. Sie besitzt ein oder mehrere, dem anliegenden Schneidkörper 6 angepassten Enden, im Folgenden Anlageflächen 7 genannt, und ist vorwiegend durch Schrauben 8 an der Kontaktfläche 9 des Klemmhalters 2 befestigt. Diese Schneidkörperanlage 4 ist in gleicher axi- aler Richtung wie die Schneidkörperunterlage 3 angeordnet. Der Klemmhalter 2 (siehe Fig. 4) weist in gleicher axialer Richtung eine Nut oder Führungsnut 10 und Befestigungsbohrungen oder Gewindebohrungen 11 auf. Rechtwinklig zur Führungsnut 10 befindet sich in der Mitte zwischen beiden Gewindebohrungen 11 der Schneidkörperunterlage 3 eine Nut oder Führungsnut 12 und beidseitig dazu die zugehörigen Befestigungsbohrungen oder Gewindebohrungen 13 für die auswechselbare Schneidkörperanlage 4.
Die Anlageflächen 7 der Schneidkörperanlage 4 weisen eine Prismenform auf zur formschlüssigen Verbindung zwischen Schneidkörper 6 und Schneidkörperanlage 4 (siehe z. B. Fig. 3). Hierdurch werden die beim Stechdrehen auftreten- den Querkräfte aufgefangen und durch die vertikale Steifigkeit der Verbindung ein Verdrehen und Wegkippen des Schneidkörpers 6 verhindert. Zusätzlich wird der Schneidkörper 6 durch eine weitere prismenförmige Verbindung, auch als Führungsleiste 14 bezeichnet, zwischen der Unterseite des Schneidkörpers 6 und der Oberseite der Schneidkörperunterlage 3 geführt. Mögliche Form- und Lagefehler der miteinander wirkenden Komponenten werden durch die gleiche axiale Ausrichtung der Komponenten und die aufeinander abgestimmten Toleranzen der Anlagen, Führungen und Prismen im technischen Sinne einer Spielpassung kompensiert.
Erfindungsgemäß kann die Schneidkörperanlage 4 nach Langzeiteinsatz und Verschleiß des im Einsatz befindlichen Endes, bzw. der Anlagefläche 7, durch Drehen um 180° wieder mit einem unverschlissenen Ende, bzw. einer unverschlissenen Anlagefläche 7 zum weiteren Einsatz gebracht werden. Die Nut/Feder Verbindung und eine Anschlagfläche 15 zwischen Grundkörper, d.h. Klemmhalter 2 und Schneidkörperanlage 4 gewährleisten beim Drehen der Schneidkörperanlage 4 eine passgenaue erneute Positionierung. Die Schneidköperanlage 4 kann somit mehrfach verwendet werden und bietet dem Anwender eine kostengünstige Lebensdauerverlängerung des gesamten Stechsystems und eine hohe Prozesssicherheit.
Die einfache Auswechselbarkeit der Komponenten ermöglicht die Verwendung verschiedenster Schneidkörperanlagen 4 mit unterschiedlich geformten Enden, bzw. Anlageflächen 7, Breiten und Längen. Besonders hervorzuheben ist, dass die unterschiedlich geformten Anlageflächen 7 an die unterschiedlichen Formen, Breiten und Längen der benötigten Schneidkörper 4 angepasst sind. Es ist er- findungsgemäß natürlich auch möglich, gleiche oder unterschiedlich geformte Anlageflächen 7 an einer Schneidkörperanlage 4 zu verwenden. Die Schneidkörperanlage 4 kann zudem aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Zum Beispiel normale Vergütungsstähle bei Normalanwendungen, Hoch- leistungsschnellschnittstähle oder Warmarbeitsstähle bei hohen Belastungen durch hohe Schnittdrücke oder Wärmeentwicklungen, die bei der Zerspanung von unterschiedlichen Materialien mit Schneidkörpern aus Keramik, Mischkeramik, kubischem Bornitrit, polykristallinen Diamanten oder Hartmetall in unterschiedlicher Weise auftreten. Ein weiteres erfinderisches Merkmal ist die besondere Ausführung und Lagerung des Niederhalters. Dieser Niederhalter, auch als Spannpratze 5 bekannt, wird meist auf der Oberseite 16 des Grundkörpers 2 durch z. B. eine Befestigungsschraube 17 befestigt. Die Spannpratze 5 wird meist in einer positionsbe- stimmenden Form, nachfolgend als Führungsfläche 18 bezeichnet, geführt (siehe Fig. 5). Die Spannkraft der Befestigungsschraube 17 übt über die Kontaktpunkte 19 (siehe Figur 6) zwischen der nach hinten geschrägten Oberseite 16 des Klemmhalters 2 und der Spannpratze 5 und die Kontaktzone 20 (in spezieller Ausführungsform eine Nase an der Spannpratze) zwischen Schneidkörper 6 und Spannpratze 5 eine Spannkraft auf den Schneidkörper 6 aus. Durch diese Spannkraft wird der Schneidköper 6 in das Prisma, bzw. die Führungsleiste 14 auf die Schneidkörperunterlage 3 gedrückt.
Die besondere Ausführung der Lagerung (16 und 18) der Spannpratze 5 wird durch eine nach hinten geneigte schiefe Ebene 16 auf dem Klemmhalter 2 ge- bildet. Die Unterseite 21 der Spannpratze 5 ist ähnlich schief ausgebildet und hat zudem in der Nähe der Außenkanten definierte Auflagepunkte 19 (siehe Figur 6). Über diese Auflagepunkte 19 wird durch die beginnende Spannkraft, die durch Anziehen der Befestigungsschraube 17, auch als Spannschraube bezeichnet, ausgeübte wird, eine geradlinige Bewegung vom Schneidkörper 6 weg nach hinten, parallel zur Lage der Komponenten ausgeübt. Eine seitliche Führung in Form einer weiteren Nut-Feder Verbindung durch die Führungsfläche 18 und die Innenseite 22 der Schneidkörperanlage 4 verhindert das Verdrehen der Spannpratze 5 bei diesem Spannvorgang. Durch die resultierenden Kräfte und die kraft- oder formschlüssige Verbindung zwischen Spannpratzennase, bzw. Kontaktzone 20 und der Oberfläche des Schneidkörpers 6 wird der Schneidkörper 6 formschlüssig an das eine Ende, bzw. an die Anlagefläche 7 der Schneidplattenanlage 4 gezogen. Es entsteht eine erfindungsgemäß optimale Verbindung der den Schneidkörper 6 umgebenden Komponenten. Die Spannpratzennase bzw. Kontaktzone 20 hat zudem im Kontakt- und Eingriffsbereich zum Schneidköper 6 eine, der Schneidkörperoberfläche angepass- te Form. Diese Form ist üblicherweise in Breite, Länge und Oberfläche durch den Schneidkörper 6 bestimmt. Mögliche Formen sind glatte und prismatische Formen sowie Mulden und spezielle runde oder ovale Mulden oder Doppelmulden. Eine bevorzugte Mulde ist in der EP 1 536 903 B1 (als Doppelmulde bezeichnet) beschrieben.
Erfindungsgemäß beträgt das Breite- zu Höhe Verhältnis der Spannpratzennase mindestens 1 :2 um eine ausreichende Biege- und Verwindungssteifigkeit zu er- zielen. Eine weitere erfinderischen Besonderheit (siehe Fig. 8) dieses Spannsystems ist die unter einem Winkel y schräg verlaufende Achse 23 der Befestigungsbohrung bzw. Gewindebohrung 24 für die Befestigungsschraube 17 der Spannpratze 5. Dieser Winkel y liegt erfindungsgemäß zwischen 75° und 85°, wobei sich 80° als besonders wirkungsvoll beim Ausüben der gewollt nach hin- ten wirkenden Kraftkomponenten erweist. In dieser Schnittdarstellung ist auch noch einmal deutlich die im Winkel z nach hinten schräg verlaufende Oberfläche, bzw. schiefe Ebene 16 des Klemmhalters 2 zu sehen, die die Auflagefläche für die Spannpratze 5 bildet. Beide Winkel (y und z) führen und die damit verbunden Funktionen üben eine kraftresultierende Komponente aus, die gezielt über alle wirkenden Komponenten den Schneidkörper 6 fest in der angepassten Ausnehmungen (7 und 14) fixiert. Im rechten Bild der Fig. 8 ist nochmals die Draufsicht auf den Klemmhalter 2 zu sehen, der noch einmal die Lage und Form der Nut oder Führungsnut 12 zeigt. Die Form ist zusammen mit der Form der Schneidkörperanlage eine Nut-Feder Verbindung, die wie gezeigt als Schwal- benschwanzführung oder auch einfach recht-winklig ausgeführt sein kann.
Der Schneidkörper 6 ist bevorzugt mit einer Spannmulde versehen, wie sie in der WO 03/013770 A1 beschrieben ist. Diese Spannmulde ist kreisförmig ausgebildet und weist in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung auf. Bevorzugt liegt die Erhebung oberhalb des Muldenbodens und unterhalb der Schneidkörperoberseite. Zum Einspannen auf dem Klemmhalter 2 greift die Spannpratze 5 mit angepasster geformter Nase formschlüssig in die Mulde des Schneidkörpers 6 ein. Diese Mulde dient zur formschlüssigen Spannung auf dem Klemmhalter 2. Besonders für ziehende Schnitte, bei dem der Schneidkör- per durch die wirkenden Schnittkräfte aus seinem Sitz gezogen werden könnte, bietet sich dieser Schneidkörper 6 mit der besonderen Mulde an.
EP 1 536 903 B1 beschreibt, wie schon weiter oben beschrieben, einen Schneidkörper 6 zum Einspannen in ein Schneidwerkzeug zum Zerspanen von Gusswerkstoffen mit einer Schneidkörperoberseite, einer ersten Spannmulde zum Einspannen in das Schneidwerkzeug und einer Schneidkante zur spanabhebenden Bearbeitung. Damit Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Schneidkörperoberseite die Klemmeigenschaften des Schneidkörpers nicht beeinflussen, ist koaxial zur ersten Spannmulde eine zweite Spannmulde angeordnet, wobei die erste Spannmulde tiefer als die zweite Spannmulde und beide tiefer als die Schneidkörperoberseite angeordnet sind. Beim Klemmen dieses Schneidkörpers in einem Werkzeug liegt die Spannpratze des Werkzeugs auf der zweiten Spannmulde auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Spannmulde ein.
Wie in der WO 2005/021192 A1 beschrieben, kann der Schneidkörper 6 aus PCBN oder einem CBN-Verbundwerkstoff sein, wobei der Schneidkörper eine
Spannmulde aufweist. Die Spannmulde kann kreisförmig ausgebildet sein und in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung aufweisen. Die entsprechende
Kontur der Spannmulde ist bevorzugt über eine entsprechende Formgebung des
Grünkörpers eingebracht und der so hergestellte Grünkörper wird dann getrock- net und gesintert.
Der Schneidkörper kann auch mit einer Beschichtung versehen sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Schneidwerkzeug (1 ) zur Zerspanung von hauptsächlich metallischen Werkstoffen, mit einem Klemmhalter (2) und einer am Klemmhalter (2) angeordneten Schneidkörperunterlage (3) auf der ein Schneidkörper (6) aufliegt, der von einer Spannpratze (5) auf die Schneidkörperunterlage (3) und an eine außerhalb der Schneidkörperunterlage (3) angeordneten Anlagefläche (7) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (7) Teil einer als separates Bauteil ausgebildeten Schneidkörperanlage (4) ist, die am Klemmhalter (2) austauschbar befestigt ist.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörperanlage (4) auf dem Klemmhalter (2) in zumindest zwei Einbaurichtungen befestigbar ist, und in jeder Einbaurichtung eine Anlagefläche (7) für den Schneidkörper (6) zur Verfügung steht.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörperanlage (4) zwei Stirnseiten aufweist, auf jeder Stirnseite eine
Anlagefläche (7) angeordnet ist und durch Wenden der Schneidkörperanlage (4) auf dem Klemmhalter (2) jeweils eine Anlagefläche (7) für den Schneidkörper (6) zur Verfügung steht.
4. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich- net, dass die Schneidkörperanlage (4) durch Schrauben (8) auf dem Klemmhalter (2) befestigt ist.
5. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörperanlage (4) über eine Nut/Feder-Verbindung passgenau auf dem Klemmhalter (2) positionierbar ist.
6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörperanlage (4) auf einer Anschlagfläche (15) des Klemmhalters (2) aufliegt, in der Anschlagfläche (15) zwei Gewindebohrungen (13) zur Ver- schraubung der Schneidkörperanlage (4) auf dem Klemmhalter (2) eingebracht sind und zwischen den Gewindebohrungen (13) die Nut/Feder- Verbindung angeordnet ist.
7. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörperanlage (4) aus folgenden oder einer Kombination aus folgenden Materialien besteht: hoch legierter und vergüteter Stahl, Warmarbeitsstahl oder Keramik.
8. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich- net, dass zwischen der Schneidkörperanlage (4) und dem Klemmhalter (2)
Elemente mit besonderen Eigenschaften für die Wärmeleitung, die Dämpfung, oder die elektrische oder thermische Isolierung angeordnet sind.
9. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörperunterlage (3), die Schneidkörperanlage (4) und die Spannpratze (5) auf dem Klemmhalter (2) mit einer Nut/Feder-
Verbindung passgenau geführt sind.
10. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörperanlage (4) in gleicher axialer Richtung wie die Schneidkörperunterlage (3) angeordnet ist.
1 1 . Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkörper (6) und die Schneidkörperanlage (4) auf der Schneidkörperunterlage (3) geführt sind, wobei die Schneidkörperunterlage (3) an ihrer zum Schneidkörper (6) und zur Schneidkörperanlage (4) gewandten Seite eine Führungsleiste (14) aufweist und der Schneidkörper (6) und die Schneidkörperanlage (4) an ihrer zur Schneidkörperunterlage (3) gewandten Seite jeweils ein an die Führungsleiste (14) angepasstes Eingriffselement, oder umgekehrt, aufweisen.
12. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsleiste (14) eine rinnenartige Vertiefung und die Eingriffselemente sphärische Auskragungen sind.
13. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Klemmhalter (2) eine Nut (10) aufweist und die Schneidkörperunterlage (3) an ihrer zum Klemmhalter (2) gewandten Seite eine Feder aufweist, wobei die Schneidkörperunterlage (3) über die in die Nut (10) eingreifende Feder passgenau auf dem Klemmhalter (2) geführt ist.
14. Schneidwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut Gewindebohrungen (1 1 ) eingebracht sind und die Schneidkörperunterlage (3) an die Anzahl der Gewindebohrungen (1 1 ) angepasste durchgehende Bohrungen aufweist und zur Befestigung der Schneidkörperunterlage (3) auf dem Klemmhalter (2) Schrauben (25) die Schneidkörperunterlage (3) durchragend in die Gewindebohrungen (1 1 ) eingedreht sind.
15. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörperunterlage (3) und die Schneidkörperanlage (4) auf derselben Seite des Klemmhalters (2) geführt sind.
16. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Klemmhalter (2) eine nach hinten, d. h. weg vom Schneidkörper (6) geneigte, als Nut ausgebildete schiefe Ebene (16) angeordnet ist und die Spannpratze (5) mit einer als Feder ausgebildeten ähnlich schiefen Ebene auf dieser in der Art einer Nut/Feder- Verbindung aufliegt.
17. Schneidwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die als Feder ausgebildete schiefe Ebene (16) durch einzelne Auflagepunkte (19) ausgebildet ist.
18. Schneidwerkzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die als Nut ausgebildete schiefe Ebene (16) seitlich einerseits von einer Führungsfläche (18) auf dem Klemmhalter (2) und andererseits von der Schneidkörperanlage (4) begrenzt ist.
19. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der als Nut ausgebildeten schiefen Ebene (16) eine in einem Winkel y zur schiefen Ebene (16) verlaufende Befestigungsbohrung (24) eingebracht ist, in die eine die Spannpratze (5) durchragende Schraube (17) zur Befestigung der Spannpratze (5) auf dem Klemmhalter (2) eingreift.
20. Schneidwerkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel y zwischen 75° und 85° liegt und vorzugsweise 80° beträgt.
21 . Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die schiefe Ebene (16) in einem Winkel z zur Oberfläche des Klemmhalters (2) geneigt ist und der Winkel z kleiner als 30° und größer als 1 ° ist und besonders bevorzugt kleiner als 10° ist und vorteilhaft 3° beträgt.
22. Schneidkörperanlage (4) für ein Schneidwerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , mit mindestens zwei Anlageflächen (7) für einen Schneidkörper, einer Nut oder einem Passstück (26) zur Nut/Feder-Verbindung der Schneidkörperanlage (4) mit einem Klemmhalter (2) und mit zwei Durch- gangsbohrungen (27) zur Befestigung der Schneidkörperanlage (4) mit
Schrauben (8) am Klemmhalter (2).
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