WO2010015530A1

WO2010015530A1 - Drehendes schneidwerkzeug mit stützelement

Info

Publication number: WO2010015530A1
Application number: PCT/EP2009/059550
Authority: WO
Inventors: Erkan Hodza; Henry SCHÜTT; Uwe Kretzschmann
Original assignee: Komet Group Gmbh
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2010-02-11
Also published as: CN102105251B; EP2307163A1; US20110116877A1; US8419322B2; JP5478622B2; IL210500A; PL2307163T3; JP2011529801A; IL210500A0; BRPI0916669A2; CN102105251A; DE102008036726A1; EP2307163B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein drehendes Schneidwerkzeug, insbesondere ein Aufbohrwerkzeug für den Einsatz in Werkzeugmaschinen. Das Schneidwerkzeug umfasst mindestens eine als Wendeschneidplatte ausgebildete Schneidplatte (16'), die eine im Bereich einer Plattenecke (25) angeordnete, an ihrem äußeren Ende (28) bei drehendem Einsatz einen Flugkreisradius (R) definierende und mit einer vorgegebenen Schnitttiefe (t) im Bereich eines vorgeformten Rundlochs (30) in ein Werkstück (32) eindringende aktive Hauptschneide (26) aufweist. Weiter ist eine entgegen einer Vorschubrichtung (34) an das äußerste Ende (28) der Hauptschneide (26) anschließende, über die gesamte Länge auf einem gegenüber dem Flugkreisradius (R) der Hauptschneide (26) kleineren Radius angeordnete Nebenschneide (36) vorgesehen, an die sich entgegen der Drehrichtung (37) eine Nebenschneidenfreifläche (38) anschließt. Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Nebenschneidenfreifläche (38) eine im Abstand von der Nebenschneide (36) angeordnete Stützpartie (40) aufweist, deren Umlaufradius um ein Überstandsmaß (Y) größer als der Flugkreisradius R der aktiven Hauptschneide (26) ist.

Description

Drehendes Schneidwerkzeug mit Stützelement

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein drehendes Schneidwerkzeug, insbesondere ein Aufbohrwerkzeug für den Einsatz in Werkzeugmaschinen, mit mindestens einer vorzugsweise als Wendeschneidplatte ausgebildeten Schneidplatte, mit einer im Bereich einer Plattenecke der Schneidplatte angeordneten, an ihrem äußersten Ende bei drehendem Einsatz einen Flugkreisradius definie- renden und mit einer vorgegebenen Schnitttiefe im Bereich eines vorgeformten Rundlochs konzentrisch zu diesem in ein Werkstück eindringenden aktiven Hauptschneide, mit einer entgegen einer Vorschubrichtung an das äußerste Ende der Hauptschneide anschließenden, über ihre gesamte Länge auf einem gegenüber dem Flugkreisradius der Hauptschneide kleineren Ra- dius angeordneten Nebenschneide, mit einer entgegen der Drehrichtung an die Nebenschneide anschließenden Nebenschneidenfreifläche und mit mindestens einem entgegen der Vorschubrichtung im Abstand von der Hauptschneide angeordneten Stützelement.

Das Schneidwerkzeug gemäß der Erfindung wird beim Aufbohrvorgang relativ zu einem im Bereich eines vorgeformten Rundlochs aufzubohrenden Werkstück gedreht. Es kommt dabei nur auf die Relativdrehung zwischen Schneidwerkzeug und Werkstück an. Wenn im Folgenden von einem "drehenden Schneidwerkzeug" die Rede ist, ist damit stets die Relativdrehung gemeint.

Mit dem Stützelement wird bezweckt, dass sich das Werkzeug innerhalb der Bohrung an der Bohrungswand radial abstützt. Stützelemente dieser Art in Form von Stützleisten oder balligen Stützelementen sind an sich bekannt. Üblicherweise sind derartige Stützelemente im Abstand von der Wendeschneidplatte am Grundkörper des Schneidwerkzeugs angeordnet (EP-O 586 423 B1 ). Der Umlaufradius des Stützelements ist dort geringfügig kleiner als der Flugkreisradius der aktiven Hauptschneide, so dass die Stütz- elemente erst beim Durchbohren wirksam werden, wenn die Hauptschneide beim Bohrvorgang aus der Bohrung austritt und ihre Führungsfunktion ver- liert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein drehendes Schneidwerkzeug der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass die Stützelemente schon während des Bohrvorgangs eine Abstützfunktion innerhalb der Bohrung übernehmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprü- chen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, dass das Stützelement nicht wie bisher am Grundkörper, sondern an der Schneidplatte angeordnet ist und beim Bohrbetrieb einen gegenüber dem Flugkreisradi- us größeren Umlaufradius aufweist. Dadurch soll erreicht werden, dass schon während des Bohrvorgangs eine Abstützung des Werkzeugs erfolgt, wodurch zugleich eine Glättung und damit eine Verfeinerung der Werkstückoberfläche im Bereich der Bohrungswand erzielt wird. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Nebenschneidenfreifläche eine entgegen der Drehrichtung im Abstand von der Nebenschneide angeordnete, eines der Stützelemente bildende Stützpartie aufweist, deren Umlaufradius um ein Überstandsmaß größer als der Flugkreisradius der aktiven Hauptschneide ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Nebenschneidenfreifläche durch eine im Abstand entgegen der Drehrichtung von der Nebenschneide angeordnete Verrundung in eine primäre und eine sekundäre Nebenschneidenfreifläche unterteilt ist, wobei die Stützpartie im Bereich der Verrundung angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist die Stützpartie in Vorschubrichtung langgestreckt ausgebildet. Sie weist zweckmäßig die Umrissgestalt eines in Vorschubrichtung langgestreckten Rechtecks oder eines langgestreckten Dreiecks auf. Unterschiedliche Umrissformen lassen sich vor allem durch unterschiedliche Neigungen der Stützpartie gegenüber der Drehachse erzeugen. So kann das langgestreckte Dreieck entweder in der Vorschubrichtung oder entgegen der Vorschubrichtung spitz zulaufen. Das Überstandsmaß der Stützpartie wird vorteilhafterweise < 20 μm, vorzugsweise < 5 μm gewählt, während der axiale Abstand der Stützpartie von der Hauptschneide bevorzugt 0,01 R bis 0,04 R gewählt wird, wobei R den Flugkreisradius der Hauptschneide bedeutet.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei in gleichem Umfangsabstand voneinander angeordnete Schneidplatten vorgesehen sind. Weiter ist es von Vorteil, wenn die als Wendeschneidplatte ausgebildete Schneidplatte mindestens zwei Hauptschneiden mit den zugehörigen Stützpartien aufweist. Die Wendeschneid- platten werden mittels eines Klemm- oder Spannelements in einem Grundkörper fixiert. Das Klemmelement ist dabei zweckmäßig als Klemmschraube ausgebildet.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich an Wendeschneidplatten verwirklichen, die entweder radial liegend, radial stehend oder tangential stehend am Grundkörper angeordnet sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 a eine schaubildliche Darstellung eines Aufbohrwerkzeugs mit vier radial liegend eingebauten Wendeschneidplatten;

Fig. 1 b eine Seitenansicht des Aufbohrwerkzeugs nach Fig. 1 a im Zuge des Bohrvorgangs;

Fig. 1 c eine zweischneidige Wendeschneidplatte für den radial liegenden oder tangential stehenden Einbau in einen Grundkörper gemäß

Fig. 1 a;

Fig. 1d eine schaubildliche Darstellung einer Wendeschneidplatte des

Bohrwerkzeugs nach Fig. 1 a mit angedeuteter Bohrungswand und im Umriss dreieckiger Stützpartie;

Fig. 2a eine schaubildliche Darstellung eines Aufbohrwerkzeugs mit vier tangential stehend eingebauten Wendeschneidplatten;

Fig. 2b eine Seitenansicht des Aufbohrwerkzeugs nach Fig. 2a im Zuge des Bohrvorgangs;

Fig. 3a eine schaubildliche Darstellung eines Aufbohrwerkzeugs mit vier radial stehend eingebauten Wendeschneidplatten;

Fig. 3b eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs nach Fig. 3a im Zuge ei- nes Aufbohrvorgangs;

Fig. 3c eine schaubildliche Darstellung der Wendeschneidplatte des Bohrwerkzeugs nach Fig. 3a und 3b; Fig. 3d eine schaubildliche Darstellung der Wendeschneidplatte nach Fig. 3a mit angedeuteter Bohrungswand und im Umriss langgestreckt rechteckiger Stützpartie;

Fig. 3e eine Darstellung entsprechend Fig. 3d mit im Umriss dreieckiger Stützpartie;

Fig. 4a eine schaubildliche Darstellung eines Aufbohrwerkzeugs mit drei radial stehend eingebauten, im Umriss dreieckigen Wende- schneidplatte;

Fig. 4b eine Seitenansicht des Bohrwerkzeugs nach Fig. 4a im Zuge eines Aufbohrvorgangs;

Fig. 4c eine schaubildliche Darstellung der im Umriss dreieckigen Wendeschneidplatte nach Fig. 4a und Fig. 4b;

Fig. 5 ein Schema der Anschnittgeometrie im Bereich der Nebenschneide und der Nebenschneidenfreiflächen zur Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse beim Aufbohrvorgang.

Die in der Zeichnung dargestellten Schneidwerkzeuge sind durchweg als Aufbohrwerkzeuge ausgebildet, die zum Aufbohren eines Werkstücks im Bereich eines vorgeformten Rundlochs bestimmt sind. Die Schneidwerkzeu- ge bestehen im Wesentlichen aus einem Schaft 10, einem stirnseitig am Schaft angeordneten Grundkörper 12 und einem am rückwärtigen Ende des Schafts 10 angeordneten Kupplungselement 14, mit welchem das Schneidwerkzeug lösbar mit einer Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine kuppelbar ist. Am Grundkörper 12 sind jeweils mehrere, in Umfangshchtung ei- nen Abstand voneinander aufweisende, als Wendeschneidplatten ausgebildete Schneidplatten 16',16",16"',16^IV angeordnet, die im Bereich ihrer akti- ven Hauptschneiden axial und radial über den Grundkörper 12 überstehen. Die an die aktiven Hauptschneiden anschließenden, in den Grundkörper 12 eingeformten Spannuten 18 sorgen dafür, dass die beim Aufbohrvorgang entstehenden Späne aufgenommen und entgegen der Vorschubrichtung 34 abgeführt werden können.

Die Schneidplatten sind bei den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils mit einer Klemmschraube 22 am Grundkörper 12 fixiert. Die Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 4 unterscheiden sich dabei in der Form der Schneidplatten 16',16",16"',16^IV und in der Art ihrer Anordnung und Anbringung am Grundkörper 12, nicht aber in ihrer Funktion.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 a bis d sind vier im Umriss rechteckige Schneidplatten 16' vorgesehen, die radial liegend in Plattensitze 20 am Grundkörper 12 eingesetzt und mittels achsparallel ausgerichteter Klemmschrauben 22 am Grundkörper 12 fixiert sind. An jedem der Plattensitze 20 befindet sich außerdem ein Verstellmechanismus 24 zur radialen Feinverstellung der Schneidplatten 16' in ihrem Plattensitz 20.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a und b sind die im Umriss rechteckigen Schneidplatten 16" tangential stehend in ihre Plattensitze eingesetzt und mittels radial ausgerichteter Klemmschrauben 22 am Grundkörper 12 fixiert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a bis e sind die vier Schneidplatten 16'" radial stehend in ihrer Plattensitze 20 eingesetzt und mittels tangential ausgerichteter Klemmschrauben 22 am Grundkörper 12 fixiert.

Bei dem in Fig. 4a gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier im Umriss drei- eckige Schneidplatten 16^IV vorgesehen, die radial stehend in die zugehöri- gen Plattensitze 20 eingesetzt sind und mittels tangential ausgerichteter Klemmschrauben 22 am Grundkörper fixiert sind.

Allen Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 gemeinsam ist die Anordnung der im eingebauten Zustand der Schneidplatten 16',16",16"',16^IV im Bereich einer Plattenecke 25 befindlichen aktiven Hauptschneide 26, die an ihrem äußersten Ende 28 beim Bohrvorgang einen Flugkreisradius R definiert und mit einer vorgegebenen Schnitttiefe t im Bereich eines vorgeformten Rundlochs 30 in ein zu bearbeitendes Werkstück 32 eindringt. Weiter ist an den Schneidplatten eine entgegen einer Vorschubrichtung (Pfeil 34) an das äußerste Ende 28 der aktiven Hauptschneide 26 anschließende, über ihre gesamte Länge auf einem gegenüber dem Flugkreisradius R der Hauptschneide kleineren Radius angeordnete Nebenschneide 36 vorgesehen. Entgegen der Drehrichtung 37 des Schneidwerkzeugs schließt an die Nebenschneide 36 eine Nebenschneidenfreifläche 38 an, die eine entgegen der Drehrichtung 37 im Abstand X von der Nebenschneide 36 angeordnete Stützpartie 40 aufweist, deren Umlaufradius um ein Überstandsmaß Y größer als der Flugkreisradius der aktiven Hauptschneide ist (Fig. 5). Die Nebenschneidenfreifläche 38 ist durch eine im Abstand X von der Nebenschneide 36 ange- ordnete Verrundung 40', die einen Krümmungsradius r aufweist, in eine primäre Nebenschneidenfreifläche 38' und eine sekundäre Nebenschneidenfreifläche 38" unterteilt, wobei die Stützpartie 40 im Bereich der Verrundung 40' angeordnet ist. Der Krümmungsradius r der Verrundung wird zweckmäßig im Bereich von 0,01 bis 3 mm gewählt.

Die vorstehend beschriebenen geometrischen Verhältnisse der Anschnittgeometrie im Bereich der Nebenschneide 36 und der Nebenschneidenfreifläche 38 sind in Fig. 5 veranschaulicht. Dort ist auch der geometrische Ort 42' des Flugkreises mit dem Radius R eingezeichnet, der in einem aufzuboh- renden Werkstück 32 die Bohrung 42 mit dem Radius R entspricht. In Fig. 5 erkennbar ist, dass die Stützpartie 40 mit dem Überstandsmaß Y über den Flugkreis 42' übersteht und damit beim Aufbohrvorgang innerhalb der Bohrung 42 zu einer Abstützung und Glättung der zuvor von der Hauptschneide erzeugten Bohrungswand 44 führt.

Anhand der Fig. 1 b, 2b, 3b und 4b ist erkennbar, wie das Werkzeug beim Aufbohrvorgang mit einer vorgegebenen Schnitttiefe t im Bereich eines vorgeformten Rundlochs 30 in das Werkstück 32 mit den aktiven Hauptschneiden der Schneidplatten 16',16",16"',16^IV eindringt und dabei das Rundloch 30 um das Maß der Schnitttiefe auf den Radius R aufweitet.

Weiter ist in den Fig. 1d sowie 3d und e angedeutet, wie die Schneidplatten 16', 16'" der betreffenden Schneidwerkzeuge sich mit den Stützpartien 40 an der Bohrungsinnenfläche abstützen und in diesem Bereich zu einer elastischen Verformung und Glättung der Bohrungswand 44 führen. Die über den Flugkreisradius R überstehenden Stützpartien 40 haben je nach Anstellung der betreffenden Schneidplatte 16', 16'" in Bezug auf die Drehachse die Umrissgestalt eines in Vorschubrichtung langgestreckten Rechtecks (Fig. 3d) oder Dreiecks (Fig. 1d und Fig. 3e). Im Falle der Fig. 1d läuft das langgestreckte Dreieck in der Vorschubrichtung 34 und im Falle der Fig. 3e entge- gen der Vorschubrichtung 34 spitz zu. Das Überstandsmaß Y der Stützpartie ist so gewählt, dass die Reibung gering bleibt und eine Glättung der Bohrungswand 44 ohne Riefenbildung möglich ist. Dies wird erreicht, wenn das Überstandsmaß Y kleiner als 5 μm ist.

Der in Umfangshchtung gemessene Abstand X der Stützpartie 40 von der Nebenschneide 36 beträgt ca. 0,01 R bis 0,04 R, wobei R den Flugkreisradius der Hauptschneide 26 bedeutet. Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 3 sind die Schneidplatten 16',16",16'" als Wendeschneidplatten mit jeweils zwei Hauptschneiden 26 und den zugehörigen Stützpartien 40 ausgebildet, während im Falle der Fig. 4 dreieckige Wendeschneidplatten 16^IV mit drei Hauptschneiden 26 und den zugehörigen Stützpartien 40 vor- gesehen sind. Die Bodenfläche 46 und die nicht aktiven Freiflächen dienen zur Abstützung der Wendeschneidplatten in den zugehörigen Plattensitzen 20 oder in nicht dargestellten Plattenkassetten zur Fixierung und Stabilisierung im Grundkörper 12.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf ein drehendes Schneidwerkzeug, insbesondere ein Aufbohrwerkzeug für den Einsatz in Werkzeugmaschinen. Das Schneidwerkzeug umfasst mindestens eine als Wendeschneidplatte ausgebildete Schneidplatte 16', die eine im Bereich einer Plattenecke 25 angeordnete, an ihrem äußeren Ende 28 bei drehendem Einsatz einen Flugkreisradius R definierende und mit einer vorgegebenen Schnitttiefe t im Bereich eines vorgeformten Rundlochs 30 in ein Werkstück 32 eindringende aktive Hauptschneide 26 aufweist. Weiter ist eine entgegen einer Vorschubrichtung 34 an das äußerste Ende 28 der Hauptschneide 26 anschließende, über die gesamte Länge auf einem gegenüber dem Flugkreisradius R der Hauptschneide 26 kleineren Radius angeordnete Nebenschneide 36 vorgesehen, an die sich entgegen der Drehrichtung 37 eine Nebenschneidenfreifläche 38 anschließt. Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Nebenschneidenfreifläche 38 eine im Abstand von der Nebenschneide 36 angeordnete Stützpartie 40 aufweist, deren Umlaufradius um ein Überstandsmaß Y größer als der Flugkreisradius R der aktiven Hauptschneide 26 ist.

Claims

Patentansprüche

1. Drehendes Schneidwerkzeug, insbesondere Aufbohrwerkzeug, für den Einsatz in Werkzeugmaschinen, mit mindestens einer vorzugsweise als Wendeschneidplatte ausgebildeten Schneidplatte (16\16",16"',16^IV), mit einer im Bereich einer Plattenecke (25) der Schneidplatte angeordneten, an ihrem äußersten Ende (28) bei drehendem Einsatz einen Flugkreisradius (R) definierenden und mit einer vorgegebenen Schnitttiefe (t) im Bereich eines vorgefomrten Rundlochs (30) in ein Werk- stück (32) eindringenden aktiven Hauptschneide (26), mit einer entgegen einer Vorschubrichtung (34) an das äußerste Ende (28) der Hauptschneide (26) anschließenden, über ihre gesamte Länge auf einem gegenüber dem Flugkreisradius (R) der Hauptschneide (26) kleineren Radius angeordneten Nebenschneide (36), mit einer entgegen der Drehrichtung (37) an die Nebenschneide (36) anschließenden Nebenschneidenfreifläche (38) und mit mindestens einem entgegen der Vorschubrichtung (34) im Abstand von der Hauptschneide (26) angeordneten Stützelement, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschneidenfreifläche (38) eine entgegen der Drehrichtung (37) im Abstand von der Nebenschneide (36) angeordnete, mindestens ein Stützelement bildende Stützpartie (40) aufweist, deren Umlaufradius um ein Überstandsmaß (Y) größer als der Flugkreisradius (R) der aktiven Hauptschneide (26) ist.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschneidenfreifläche (38) durch eine entgegen der Drehrichtung (37) im Abstand von der Nebenschneide (36) angeordnete Ver- rundung (40") in eine primäre und eine sekundäre Nebenschneidenfreifläche (38', 38") unterteilt ist, wobei die Stützpartie (40) im Bereich der Verrundung (40') angeordnet ist.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützpartie (40) in Vorschubrichtung (34) langgestreckt ist.

4. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Stützpartie (40) die Umrissgestalt eines in Vorschubrichtung (34) langgestreckten Rechtecks oder eines langgestreckten Dreiecks aufweist.

5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Dreieck in oder entgegen der Vorschubrichtung

(34) spitz zuläuft.

6. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Überstandsmaß (Y) der Stützpartie (40) < 20 μm, vorzugsweise < 5 μm beträgt.

7. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der in Umfangsrichtung gemessene Abstand (X) der Stützpartie (40) von der Nebenschneide 0,01 R bis 0,04 R beträgt, wobei R den Flugkreisradius der Hauptschneide (26) bedeutet.

8. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei in gleichem Umfangsabstand voneinander angeordnete Schneidplatten (16';16",16'",16^IV) vorgese- hen sind.

9. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die als Wendeschneidplatten ausgebildeten Schneidplatten mindestens zwei Hauptschneiden (26) mit den zugehö- rigen Stützpartien (40) aufweisen.

10. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeschneidplatten mittels je eines Klemmoder Spannelements (22) im Grundkörper (12) fixiert sind.

11. Schneidwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement als Klemmschraube (22) ausgebildet ist.

12. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeschneidplatten (16;16",16"',16^IV) radial liegend, radial stehend oder tangential stehend am Grundkörper (12) angeordnet sind.