DE102009044995A1

DE102009044995A1 - Schneidwerkzeug mit austauschbarem Schneideinsatz

Info

Publication number: DE102009044995A1
Application number: DE102009044995A
Authority: DE
Inventors: Jochen Gruber
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: DE102009044995B4; DE102009044995A8; EP2480363A1; WO2011035774A1; DE102009044995B8

Abstract

Es wird ein drehangetriebenes Schneidwerkzeug 2 mit einem Schneideinsatzträger 4 und einem gegen Lösen gesicherten austauschbaren Schneideinsatz 6, welcher in einem stirnseitig ausgebildeten Schlitz 10 des Schneideinsatzträgers aufgenommen ist, vorgeschlagen. Ferner ist ein zwischengeschaltetes Einspeiseröhrchen 13 vorgesehen, welches teilweise im Endabschnitt 57 eines zentralen Kühlmittelkanals 56 des Schneideinsatzträgers 4 und teilweise in einer im Schneideinsatz 6 vorgesehenen Axialbohrung 7 6 bezüglich des Schneideinsatzträgers 4 zu zentrieren und zentral im Schneideinsatzträger 4 geführtes Kühlmittel an den Schneideinsatz 6 zu übertragen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatzträger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen daran befestigbaren Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10, sowie ein drehangetriebenes Schneidwerkzeug mit einem solchen Schneideinsatzträger und einem solchen Schneideinsatz.
Aus dem Stand der Technik sind Schneidwerkzeuge mit austauschbaren Schneideinsätzen bekannt, bei welchen der Schneideinsatz in eine stirnseitige Nut eines Schneideinsatzträgers eingesetzt und befestigt wird. Die Befestigung des Schneideinsatzes an dem Schneideinsatzträger kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.
So lässt sich der Schneideinsatz z. B. mittels einer Schraubverbindung direkt an den Träger befestigen ( EP 0 625 395 A1 ) oder zwischen den Wangen mittels Madenschrauben festklemmen ( DE 42 39 311 A1 , DE 197 36 608 A1 ). Die Verwendung von Befestigungsschrauben führt jedoch zur Schwächung des Schneidwerkzeugs und lässt sich insbesondere bei Schneidwerkzeugen mit kleinen Durchmessern nur bedingt realisieren. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die quer zur Drehachse verlaufenden Bohrungen und Befestigungsschrauben den eigentlichen Verlauf der Kühlkanäle behindern und die Kühlmittelversorgung auf andere Weise gewährleistet werden muss, z. B. durch vor der Schneidwerkzeugspitze seitlich austretende Kühlmittelkanäle. Dies erfordert nicht nur einen höheren Fertigungsaufwand, sondern führt auch zu einer schlechteren Kühlungsleistung, so dass das Werkzeug insbesondere zu Beginn des Bearbeitungsvorgangs heißlaufen kann.
Es sind jedoch auch Befestigungsarten bekannt, welche ohne die oben erwähnte Schraubenverbindung auskommen. So wird bei dem in WO 96/11079 A1 beschriebenen Bohrer der Schneideinsatz in der Trägernut über radial elastisch vorgespannte Nutflanken kraft- bzw. reibschlüssig eingeklemmt. Ein ähnlicher Klemmsitz ist aus EP 0 984 841 A1 bekannt, bei welchem der Schneideinsatz in axialer Richtung zusätzlich noch über schwalbenschwanzförmige Umfangsflächen gesichert wird. Solche Klemmsitze erfordern jedoch eine hohe Fertigungsgenauigkeit, um einerseits den Klemmsitz überhaupt zu ermöglichen und andererseits nicht Gefahr zu laufen, dass sich dieser im Laufe der Zeit löst. Um die radiale Vorspannkraft auf den Schneideinsatz zu erreichen, werden die Nutflanken nach außen elastisch aufgeweitet, was nicht nur zu Problemen hinsichtlich der Bündigkeit des Außenumfangs von Schneideinsatz und Schneideinsatzträger, sondern auch hinsichtlich der Zentrierung des Schneideinsatzes führen kann ( WO 98/10881 A1 ). Ähnliches gilt für die in EP 1 273 373 A1 gezeigte Schnappverbindung zwischen Schneideinsatz und Werkzeugträger in Umfangsrichtung, bei welcher die Wangen des Trägers radial elastisch ausgelenkt werden.
Eine radiale Abweichung des Schneideinsatzes bezüglich der Drehachse des Schneideeinsatzträgers kann insbesondere auch zu Strömungsverlusten bei der Kühlmittelzufuhr führen, wenn an der Schnittstelle zwischen Schneideinsatz und Schneideinsatzträger die Kühlmittelkanäle nicht völlig in Deckung sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Schneidwerkzeug mit einem Schneideinsatzträger und einem gegen Lösen gesicherten austauschbaren Schneideinsatz zu schaffen, bei welchem unabhängig von der Befestigungsart eine verbesserte Zentrierung des Schneideinsatzes gegenüber dem Schneideinsatzträger und eine verbesserte Kühlmittelversorgung des Schneidwerkzeuges erreicht wird.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Schneideinsatzträgers durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Schneideinsatzes durch die Merkmale des Anspruchs 10 sowie hinsichtlich des Schneidwerkzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 18 gelöst.
Der erfindungsgemäße Schneideinsatzträger weist einen stirnseitig ausgebildeten Schlitz zur Aufnahme eines austauschbaren Schneideinsatzes und einen in dem Schlitz zentral austretenden Kühlmittelkanal auf, wobei ein Endabschnitt des Kühlmittelkanals so ausgebildet ist, dass er eine passgenaue Aufnahme eines den Schneideinsatz zentrierenden und mit Kühlmittel versorgenden Einspeiseröhrchens ermöglicht.
Mittels Zwischenschaltung eines Einspeiseröhrchens zwischen Schneideinsatzträger und Schneideinsatz kann auf einfache Weise stets eine Zentrierung des Schneideinsatzes erreicht werden und zwar unabhängig von der gewählten Befestigungsart. Die Zwischenschaltung des Einspeiseröhrchens wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des vergrößerten Endabschnitts eines zentralen Kühlmittelkanals erreicht, welcher ein passgenaues Einsetzen des Einspeiseröhrchens erlaubt.
Neben der Zentrierung hat das Einspeiseröhrchen noch den zusätzlichen Effekt, dass es zu keinen Strömungsverlusten an der Schnittstelle zwischen Schneideinsatzträger und Schneideinsatz kommt, da der Kühlmittelstrom mittels des Einspeiseröhrchens überbrückt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Schneideinsatzträgers sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorzugsweise ist im eingesetzten Zustand des Schneideinsatzes die eine Hälfte des Einspeiseröhrchens im Endabschnitt des Kühlmittelkanals des Schneideinsatzträgers aufgenommen, so dass die andere Hälfte des Einspeiseröhrchens für den Schneideinsatz zur Verfügung steht und in einer darin vorgesehenen Axialbohrung aufgenommen werden kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass einerseits das Einspeiseröhrchen auch koaxial zur Drehachse des Schneideinsatzträgers ausgerichtet ist und andererseits eine ausreichende Tiefe zur Zentrierung des Schneideinsatzes zur Verfügung steht.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Endabschnitt um eine um die Wandstärke des einzusetzenden Einspeiserörchens vergrößerte zylindrische Ausnehmung, so dass im eingesetzten Zustand des Einspeiseröhrchens dessen Innenfläche an den stromaufwärtigen Abschnitt des Kühlmittelkanals bündig anschließt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich an der Schnittstelle von Kühlkanal zu Einspeiseröhrchen der Strömungsquerschnitt nicht ändert und keinerlei Strömungsverluste auftreten.
Wenn der Schlitz eine im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verlaufende Grundfläche zur axialen Abstützung des Schneideinsatzes aufweist, in welche der Endabschnitt des Kühlmittelkanals mündet, lassen sich Schneideinsatzträger und zugehöriger Schneideinsatz umso einfacher fertigen.
Ferner können in Wangen des den Schneideinsatz aufnehmenden Schlitzes im Wesentlichen axial verlaufende und an der Stirnseite des Schneideinsatzträgers mündende Kühlmittelnuten vorgesehen sein. Wenn der Schneideinsatzträger einen zentralen Kühlmittelkanal aufweist, so ist es notwendig, dass das Kühlmittel radial nach außen zu den Schneiden des Schneideinsatzes geführt wird. Hierfür können im Schneideinsatz radiale Kühlmittelkanäle vorgesehen sein. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass das über den eingesetzten Schneideinsatz geführte und davon radial austretende Kühlmittel zur Werkzeugspitze geleitet wird. Durch das Vorsehen der Längsnuten am Schneideinsatzträger wird ferner eine Schwächung des Schneideinsatzes vermieden. Die Nuten im Schneideinsatzträger erstrecken sich in axialer Länge zumindest so weit, dass sie die Mündungsöffnungen des Schneideinsatzes erfassen. Idealerweise entspricht die Breite der Kühlmittelnuten der Größe der Mündungsöffnungen.
In diesem Fall ist es auch vorteilhaft, dass die Wangen in der Befestigungsstellung mit entsprechenden Seitenflächen des einzusetzenden Schneideinsatzes in Anlage kommen, so dass die Seitenflächen des Schneideinsatzes die Kühlmittelnuten in den Wangen abdecken und durch das Zusammenwirken von Schneideinsatz und Schneideinsatzträger geschlossene Kühlmittelkanäle gebildet werden.
Die Innenflächen der Wangen können parallel zur Drehachse verlaufen, was wiederum die Fertigung von Schneideinsatzträger und zugehörigem Schneideinsatz vereinfacht.
Insbesondere bei Klemm- oder Schnappverbindungen zwischen Schneideinsatzträger und Schneideinsatz kann es notwendig sein, dass der bereits eingesetzte Schneideinsatz zum Schneideinsatzträger verdreht werden muss. Hierfür können die Wangen jeweils einen zurückgenommen oder abgeflachten Abschnitt aufweisen, der dieses Verschwenken erlaubt.
Um das Zusammenwirken von Schneideinsatz und Schneideinsatzträger weiter zu verbessern, dient eine Stirnseite der Wange als Freifläche und ist so ausgebildet, dass sie radial und in Umfangsrichtung bündig mit dem einzusetzenden Schneideinsatz abschließt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird hinsichtlich des Schneideinsatzes durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.
Erfindungsgemäß weist der Schneideinsatz eine Axialbohrung auf, welche in zumindest einer zur Drehachse radial verlaufenden Radialbohrung mündet und zur passgenauen Aufnahme eines den Schneideinsatz bezüglich des Schneideinsatzträgers zentrierenden und mit Kühlmittel versorgenden Einspeiseröhrchens dient. Durch das Vorsehen einer entsprechenden Passung zwischen Axialbohrung und einzusetzenden Einspeiseröhrchen kann das radiale Spiel des Schneideinsatzes bezüglich des Schneideinsatzträgers minimiert werden, so dass der Schneideinsatz über das Einspeiseröhrchen stets koaxial zum Schneideinsatzträger gehalten wird, ungeachtet etwaiger beim Befestigungsvorgang des Schneideinsatzes oder im Arbeitseinsatz auftretenden Radialkräften.
Vorzugsweise ist der Durchmesser der Axialbohrung um die Wandstärke des einzusetzenden Einspeiseröhrchens größer als der Durchmesser der Radialbohrung, so dass keine Kanten im Verschneidungsbereich von dem Einspeiseröhrchen und der Radialbohrung auftreten. Dadurch werden Strömungsverluste weitgehend vermieden.
Vorzugsweise ist die Radialbohrung derart angeordnet, dass sie im eingesetzten Zustand des Schneideinsatzes in eine in der Wange des Schlitzes vorgesehenen Kühlmittelnut mündet. Um die Strömungsverluste an der Schnittstelle zwischen der Seitenwand des Schneideinsatzes und der Wangen des Schneideinsatzträgers gering zu halten, sollte die seitliche Mündungsöffnung der Radialbohrung im Wesentlichen der Breite der Nut entsprechen.
Wenn die Radialbohrung eine senkrecht zur Bohrerachse verlaufende Stichkanalbohrung ist, welche quer durch den Schneideinsatz hindurch verläuft, kann das in der Axialbohrung sitzende Einspeiseröhrchen strömende Kühlmittel radial nach außen geführt werden, um das Kühlmittel aufzuteilen. Eine solche Stichkanalbohrung ist auf einfache Weise als Durchgangsbohrung zu fertigen.
Die Stichkanalbohrung ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie im eingesetzten Zustand des Schneideinsatzes in entsprechende Nuten mündet, welche in Wangen des den Schneideinsatz aufnehmenden Schlitzes des Schneideinsatzträgers vorgesehen sind. Dadurch wird ermöglicht, dass das zentral den Schneideinsatz zugeführte Kühlmittel durch den Schneideinsatz aufgeteilt und radial verteilt wird und zu entsprechenden Kühlmittelkanälen im Schneideinsatzträger zurückgegeben wird, so dass der radiale Abstand der Kühlmittelkanäle von der Schneideinsatzträgerachse und nicht von der Breite des Schneideinsatzes begrenzt wird.
Um sicherzustellen, dass die Radialbohrung des Schneideinsatzes nicht in der Spiralnut austritt, kann die Stichkanalbohrung bezüglich einer Querachse des Schneideinsatzes um einen Winkel von vorzugsweise zwischen 10 und 40°, insbesondere 20°, angestellt sein.
Bei einem einfach zu fertigenden Schneideinsatz verlaufen die Seitenflächen parallel zur Drehachse und die Grundfläche senkrecht zur Drehachse.
Wenn der Schneideinsatz eine Stirnfläche aufweist, welche in der Befestigungsstellung radial und in Umfangsrichtung bündig mit einer entsprechenden Stirnfläche des Schneideinsatzträgers abschließt, kann das Zusammenwirken von Schneideinsatzträger und Schneideinsatz weiter verbessert werden.
Hinsichtlich einer Schneidwerkzeuganordnung mit einem Schneideinsatzträger und einem gegen Lösen gesicherten austauschbaren Schneideinsatz wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 18 gelöst.
Dabei wird ein in einem stirnseitig ausgebildeten Schlitz eines Schneideinsatzträgers aufgenommener Schneideinsatz über ein Einspeiseröhrchen, welches einerseits in einem Endabschnitt eines zentralen Kühlmittelkanals des Schneideinsatzträgers und andererseits in einer zentralen Axialbohrung des Schneideinsatzes passgenau aufgenommen ist, zentriert und mit zentral zugeführtem Kühlmittel versorgt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 ein Schneidwerkzeug mit einem Schneideinsatzträger und einem darin einzusetzenden Schneideinsatz gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 das Schneidwerkzeug mit eingesetztem Schneideinsatz gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Seitenansicht des Schneideinsatzes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Seitenansicht des in 3 gezeigten Schneideinsatzes;
5A eine Draufsicht des in 3 gezeigten Schneideinsatzes;
5B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 3;
6 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3;
7 eine Querschnittsansicht des oberen Abschnitts eines Schneideinsatzträgers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
8 eine Draufsicht des in 7 gezeigten Schneideinsatzträgers;
9 eine Seitenansicht des Schneideinsatzträgers mit eingesetztem Schneideinsatz;
10 eine Draufsicht des in 9 gezeigten Schneideinsatzträgers mit eingesetztem Schneideinsatz;
11 eine Draufsicht eines Schneideinsatzträgers mit eingesetztem Schneideinsatz gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
12 eine perspektivische Ansicht des Schneidwerkzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug 2 mit einem Schneideinsatzträger 4 und einem darin zu befestigenden Schneideinsatz 6 gezeigt. Bei dem Schneideinsatz 6 handelt es sich um eine Wechselplatte mit zwei um 180° zur Drehachse versetzte Schneiden 8. Zum Befestigen des Schneideinsatzes 6 im Schneideinsatzträger 4 wird dieser axial in einen am Schneideinsatzträger 4 stirnseitig ausgebildeten Schlitz 10 eingeführt und anschließend entgegen der Drehrichtung (d. h. im Uhrzeigersinn in 1) so weit gedreht, bis der Schneideinsatz 6 flächig an den Innenseiten der durch den Schlitz 10 definierten Wange 12 in Anlage kommt. Ferner ist aus 1 ersichtlich, dass ein Einspeiseröhrchen 13 zwischen Schneideinsatz 6 und Schneideinsatzträger geschaltet ist. 2 zeigt das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug 2 mit dem im Schneideinsatzträger 4 befestigten Schneideinsatz 6 und dem dazwischen aufgenommenen Einspeiseröhrchen 13. Wie der Schneideinsatz im Einzelnen an dem Schneideinsatzträger 4 befestigt und das Einspeiseröhrchen 13 dazwischen aufgenommen ist, wird weiter unten im Detail beschrieben.
Im Folgenden wird unter Bezugsnahme auf die 3 bis 6 der erfindungsgemäße Schneideinsatz im Detail beschrieben. Bei dem Schneideinsatz handelt es sich um einen bezüglich der Drehachse A drehsymmetrisch ausgebildeten, plattenförmigen Körper 6 mit jeweils zueinander planparallelen Seitenflächen 14 und Außenflächen 16. Der Schneideinsatz weist ferner eine senkrecht zur Drehachse A verlaufende und zur axialen Abstützung in dem Schlitz 10 des Schneideinsatzträgers 4 dienende Grundfläche 18 und zwei der Grundfläche 18 gegenüberliegende Freiflächen 20, welche einen Spitzenwinkel σ von ungefähr 150° einschließen und eine Querschneide 22 definieren. Die Seitenflächen 14 weisen auf der der jeweiligen Schneide 8 gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 24 mit einer zu der Seitenfläche 14 planparallelen Fläche 26 auf. Die Flächen 14 und 26 werden von einer hinterschnittenen Stufe 28 getrennt (6). Die gerade verlaufende Stufe 28 ist bezüglich der Drehachse um einen Winkel α von ca. 20° angestellt und erstreckt sich in Zustellrichtung des Schneideinsatzes 6 nach innen zu. Die Ausnehmung 24 befindet sich auf dem durch die Stufe 28 definierten, radial äußeren Abschnitt des Schneideinsatzes 4. Die Stufe 28 weist, wie bereits oben erwähnt, einen Hinterschnitt auf, um mit einer komplementär ausgebildeten Stufe am Schneideinsatzträger 4 einen Formschluss bilden zu können. Die Stufe 28 weist dabei eine äußere Kante 30 und eine innere Kante 32 auf, welche, wie aus 6 ersichtlich, abgerundet sind.
Eine sich von der Grundfläche 18 aus erstreckende und zur Drehachse A koaxiale Bohrung 70 erstreckt sich bis zu einer im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse A verlaufenden Stichkanalbohrung 72, welche zu beiden Seiten des Schneideinsatzes 6 in den Seitenflächen 14 mündet. Die Stichkanalbohrung 72 verläuft dabei nicht entlang einer Querachse B, sondern ist zu dieser um einen Winkel β von ca. 20° angestellt, wie aus 5B ersichtlich ist.
Zur Vermeidung eines radialen Spiels zwischen der Axialbohrung 70 und dem darin einzusetzenden Einspeiseröhrchens 13 sind die Durchmesser beider Bauteile entsprechend eng toleriert.
Ferner ist der Durchmesser da der Axialbohrung 70 etwa um die Wandstärke w des einzusetzenden Einspeiseröhrchens 13 größer als der Durchmesser d_r der Stichkanalbohrung 72, so dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmittels beim Übergang vom Einspeiseröhrchen 13 zur Stichkanalbohrung 72 gleich bleibt.
Der Schneideinsatz besteht aus Vollhartmetall und weist je nach Anwendungsfall eine entsprechende Beschichtung z. B. aus Titannitrit oder Aluminiumtitannitrit oder ähnlichem auf.
Im Folgenden wird der erfindungsgemäße Schneideinsatzträger 4 im Detail mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. Der Schneideinsatzträger 4 weist an seiner Stirnseite einen Schlitz 10 auf, wie am besten aus 1 ersichtlich ist, welcher quer zur Drehachse A verläuft. Der Schneideinsatzträger 4 weist ferner zwei Wangen 12 auf, welche neben dem Schlitz 10 durch spiralförmige verlaufende Spannuten 34 und dem Außendurchmesser des Schneideinsatzträgers 4 definiert werden. Jede Wange 12 weist eine parallel zur Drehachse A verlaufende Innenfläche 36 auf und einen zu dieser Innenfläche 36 planparallelen Vorsprung 38. Die zwischen dem Vorsprung 38 und der Innenfläche 36 verlaufende Stufe 40 ist bezüglich der Drehachse A um denselben Winkel α angestellt wie die zuvor beschriebene Stufe 28 des Schneideinsatzes 6. Ferner weist die trägerseitige Stufe 40 ebenfalls eine Hinterschneidung und abgerundete Kanten 42 und 44 auf. Jede Wange 12 weist einen senkrecht zur Innenfläche 36 verlaufenden durchgehenden Schlitz 46 auf, welcher achsenparallel zur Drehachse verläuft und eine Schlitztiefe T aufweist, welche zumindest die Länge L der axialen Erstreckung des Vorsprungs 38 hat. Der Schlitz 46 teilt jede Wange in einen inneren Wangenabschnitt 48 und einen äußeren Wangenabschnitt 50, wobei der Vorsprung 38 auf dem äußeren Wangenabschnitt 50 ausgebildet ist. Die Stirnflächen 52 der Wange 12 bilden die Freiflächen des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs 2.
Die Schlitz 10 hat eine senkrecht zur Drehachse verlaufende Grundfläche 54, welche zur axialen Abstützung des Schneideinsatzes 6 im Schneideinsatzträger 4 dient. Ferner weist der Schneideinsatzträger 4 einen zentralen Kühlmittelkanal 56 mit einem vergrößertem Endabschnitt 57 auf, in welchem das Einspeiseröhrchen 13 passgenau eingesetzt werden kann.
Zur Vermeidung eines radialen Spiels zwischen dem Endabschnitt 57 und dem darin einzusetzenden Einspeiseröhrchen 13 sind die Durchmesser beider Bauteile entsprechend eng toleriert.
Der Durchmesser de des Endabschnitts ist etwa um die Wandstärke w des einzusetzenden Einspeiseröhrchens 13 größer als der Durchmesser d_k des Kühlmittelkanals 56, so dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmittels beim Übergang vom Kühlmittelkanal 56 zum Einspeiseröhrchen 13 gleich bleibt und deren Innenflächen bündig aneinander anliegen.
In den Wangen 12 sind halbkreisförmige Kühlmittelnuten 60 vorgesehen, über welche das über den Schneideinsatz 6, d. h. über die Bohrungen 70 und 72, radial nach außen geführte Kühlmittel in Richtung der Spitze des Schneidwerkzeugs 2 geführt wird (siehe 7).
Schneideinsatzträger 4 und Schneideinsatz 6 sind entsprechend aneinander angepasst, so dass die Stichkanalbohrung 72 des Schneideinsatzes 6 auch in den Kühlmittelnuten 60 des Schneideinsatzträgers 4 mündet. Idealerweise entspricht der Durchmesser der Mündungsöffnungen der Breite der Kühlmittelnuten 60.
In den 9 und 10 ist der obere Abschnitt des Schneideinsatzträgers 4 mit eingesetztem Schneideinsatz 6 zu sehen. Wie aus 10 ersichtlich, kommen die Seitenflächen 14 des Schneideinsatzes 6 in flächige Anlage mit den entsprechenden Innenflächen 36 der Wangen 12. Dabei decken die Seitenflächen 14 die Kühlmittelnuten 60 des Schneideinsatzträgers 4 ab, so dass geschlossene Kühlmittelkanäle entstehen.
Ferner greifen die Vorsprünge 38 mit den hinterschnittenen Stufen 40 in die entsprechend im Schneideinsatz 6 ausgebildeten Ausnehmungen 24 und Stufen 28 ein und bilden dadurch einen Formschluss. Wie dieser Formschluss zustande kommt, wird mit Bezug auf eine zweite Ausführungsform dargestellt, welche in den 11 und 12 gezeigt ist.
Das Befestigungsprinzip der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs ist identisch mit dem der ersten Ausführungsform. Die Unterschiede der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform liegen lediglich in der Ausgestaltung der Schneidengeometrie, worauf weiter unten im Detail eingegangen wird.
11 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs 2 mit einem Schneideinsatzträger 4 und einem Schneideinsatz 6. Um den Schneideinsatz 6 an dem Schneideinsatzträger 4 zu befestigen, wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird das Einspeiseröhrchen 13 in den Endabschnitt 57 des Kühlmittelkanals 56 des Schneideinsatzträgers 4 eingesetzt. Das Einspeiseröhrchen 13 hat eine solche Länge, dass es etwa um die Hälfte aus der Grundfläche 58 des Schlitzes 10 hervorsteht. Anschließend wird der Schneideinsatz 6 in den im Schneideinsatzträger 4 hierfür vorgesehenen Schlitz 10 axial eingesetzt. in 11 ist der Zustand gezeigt, in welchem der Schneideinsatz 6 bereits eingesetzt, aber noch nicht mit dem Schneideinsatzträger 4 formschlüssig verbunden ist. Zur Bildung dieses Formschlusses muss der Schneideinsatz 6, wie in der 11 durch Pfeile angedeutet, entgegen der Drehrichtung des Schneideinsatzträgers 4 verdreht werden. Dabei treffen die abgerundeten äußeren Kanten 30 und 42 des Schneideinsatzes 6 bzw. des Schneideinsatzträgers 4 aufeinander. Da die Vorsprünge 38 jeweils auf dem äußeren Wangenabschnitt 50 ausgebildet sind, und dieser Wangenabschnitt aufgrund des Schlitzes 46 von dem inneren Wangenabschnitt 48 getrennt ist, weicht der äußere Wangenabschnitt 50, wie durch die Pfeile und die gestrichelte Linie angedeutet, kurzzeitig senkrecht zum Verlauf des Schlitzes aus, um anschließend, wenn die äußeren Kanten 30 und 42 aneinander vorbei geglitten sind und die Seitenflächen 14 des Schneideinsatzes 6 mit den Innenflächen 36 des Schneideinsatzträgers 4 in Anlage kommen, wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückzukehren und über den gegenseitigen Eingriff der hinterschnittenen Stufen 28 und 40 einen elastisch lösbaren Formschluss zu bilden.
Bei diesem Vorgang spielt das Einspeiseröhrchen 13 eine entscheidende Rolle, da es die zentrale Position des Schneideinsatzes 6 fixiert und verhindert, dass der Schneideinsatz 6 beim Verdrehen gegen die Vorspannung der äußeren Wangenabschnitte 50 in eine radiale Richtung ausweicht.
Da der Schlitz 46 senkrecht zur Innenfläche 36 der Wange 12 und damit senkrecht zur Seitenfläche 14 des Schneideinsatzes 6 verläuft, und die Schnittrichtung SR des Schneideinsatzes 6 in etwa senkrecht zur Seitenfläche 14 verläuft, wird der äußere Wangenabschnitt 50 mit dem darauf ausgebildeten Vorsprung 38 im Wesentlichen senkrecht zur Schnittrichtung SR des Schneideinsatzes 6 elastisch ausgelenkt. Deshalb kann der äußere Wangenabschnitt 50 derart ausgelegt werden, dass er in Schnittrichtung SR biegesteif ist, aber in einer Richtung senkrecht dazu die für den Formschluss notwendige elastische Auslenkung erlaubt. Da in der Befestigungsstellung beide äußeren Wangenabschnitte 50 wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren wollen und sich diese in entgegengesetzte Richtungen bewegen, wird dadurch ein elastischer Formschluss gebildet. Aufgrund von Reibung und Unterschieden in den radialen Rückstellkräften könnte es hierbei jedoch zu radialen Abweichungen kommen. Da jedoch der Schneideinsatz 6 über das Einspeiseröhrchen 13 mit dem Schneideinsatzträger 4 gekoppelt ist, wirkt das Einspeiseröhrchen 13 etwaigen am Schneideinsatz 6 auftretenden radialen Kräften entgegen und zentriert den Schneideinsatz 6 bezüglich des Schneideinsatzträgers 4.
Um den Schneideinsatz 6 gegen einen neuen auszutauschen, wird in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen. Der Schneideinsatz 6 wird gegen den elastischen Widerstand der äußeren Wangenabschnitte 50 relativ zum Schneideinsatzträger 4 in Drehrichtung (entgegen dem Uhrzeigersinn in 11) gedreht, so dass die äußeren Wangenabschnitte 50 kurzzeitig nach außen ausweichen und anschließend den Schneideinsatz 6 freigeben. Auch hierbei verhindert das Einspeiseröhrchen 13 ein radiales Ausweichen des Schneideinsatzes 6. Daraufhin kann der Schneideinsatz 6 axial aus dem Schlitz 10 im Schneideinsatzträger 4 herausgenommen werden und ein neuer Schneideinsatz 6 wie oben bereits beschrieben eingesetzt und arretiert werden.
Um den Schneideinsatz 6 zum Befestigen bzw. Lösen in dem Schlitz 10 schwenken zu können, müssen die Wangen 12 einen zurückgenommenen bzw. abgeflachten Abschnitt 62 aufweisen.
Im Folgenden wird auf die Unterschiede der beiden Ausführungsformen näher eingegangen. Wie aus 11 ersichtlich, hat der Schneideinsatz 6 nicht wie in der ersten Ausführungsform gerade, sondern gebogene Schneiden 8. Ferner weist der Schneideinsatz 6 eine Spanfläche 64 auf, welche bündig in die Spannut 34 des Schneideinsatzträgers 4 übergeht, wie in 12 deutlich zu erkennen ist.
Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug wurde in Bezug auf ein Bohrwerkzeug mit einer Wechselplatte mit zwei Schneiden beschrieben. Die erfindungsgemäße Befestigung eines austauschbaren Schneideinsatzes in einem Schneideinsatzträger ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. So können Schneideinsätze mit drei und mehr Schneiden in Schneideinsatzträgern mit drei und mehr erfindungsgemäßen Wangen eingesetzt werden. Selbstverständlich kann der Schneideinsatz jeden beliebigen Spitzenwinkel und/oder Spitzenanschliff haben. Ferner kann das Material des Schneideinsatzes dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Ferner liegt es im Ermessen des Fachmanns, die zuvor erwähnten Winkelangaben innerhalb eines gewissen Bereichs zu verändern. Der Anstellwinkel α der hinterschnittenen Stufen sollte so gewählt werden, dass über die Stufe gleichzeitig eine axiale Sicherung des Schneideinsatzes gewährleistet wird und andererseits noch ein ausreichender Hebel zum radial elastischen Auslenken des äußeren Wangenabschnitts ermöglicht wird.
Ferner können die axialen Kühlmittelnuten nicht nur am Schneideinsatzträger, sondern zusätzlich oder stattdessen an den Seitenflächen des Schneideinsatzes vorgesehen sein, welche im Zusammenwirken mit den Wangen des Schneideinsatzträgers geschlossene Kühlmittelkanäle bilden, um das Kühlmittel zur Werkzeugspitze zu führen.
Der Vollständigkeit halber soll erwähnt werden, dass das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug für den Mindermengenschmierung(MMS)-Einsatz geeignet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0625395 A1 [0003]
DE 4239311 A1 [0003]
DE 19736608 A1 [0003]
WO 96/11079 A1 [0004]
EP 0984841 A1 [0004]
WO 98/10881 A1 [0004]
EP 1273373 A1 [0004]

Claims

Schneideinsatzträger (4) mit einem stirnseitig ausgebildeten Schlitz (10) zur Aufnahme eines austauschbaren Schneideinsatzes (6) und einem in dem Schlitz zentral austretenden Kühlmittelkanal (56), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkanal (56) einen Endabschnitt (57) zur passgenauen Aufnahme eines den Schneideinsatz (6) zentrierenden und mit Kühlmittel versorgenden Einspeiseröhrchens (13) aufweist.
Schneideinsatzträger (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im eingesetzten Zustand des Schneideinsatzes (6) ein Teil, vorzugsweise die eine Hälfte, des Einspeiseröhrchens (13) im Endabschnitt (57) des Kühlmittelkanals (56) des Schneideinsatzträgers (4) und der andere Teil, vorzugsweise die andere Hälfte, in einer in dem eingesetzten Schneideinsatz (6) vorgesehenen Axialbohrung (70) passgenau aufgenommen ist.
Schneideinsatzträger (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (57) eine um die Wandstärke des einzusetzenden Einspeiserörchens (13) vergrößerte zylindrische Ausnehmung ist, so dass im eingesetzten Zustand des Einspeiseröhrchens (13) dessen Innenfläche an den stromaufwärtigen Abschnitt des Kühlmittelkanals (56) bündig anschließt.
Schneideinsatzträger (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (10) eine im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse (A) verlaufende Grundfläche (54) zur axialen Abstützung des Schneideinsatzes (6) aufweist, in welche der Endabschnitt (57) des Kühlmittelkanals (56) mündet.
Schneideinsatzträger (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Wangen (12) des den Schneideinsatz (6) aufnehmenden Schlitzes (10) im Wesentlichen axial verlaufende und an der Stirnseite des Schneideinsatzträgers (4) mündende Kühlmittelnuten (60) vorgesehen sind, um über den eingesetzten Schneideinsatz (6) geführtes und davon radial austretendes Kühlmittel zur Stirnseite zu leiten.
Schneideinsatzträger (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wangen (12) in der Befestigungsstellung mit entsprechenden Seitenflächen (14) des einzusetzenden Schneideinsatzes (6) in Anlage kommen.
Schneideinsatzträger (4) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Innenflächen (36) der Wangen parallel zur Drehachse (A) verlaufen.
Schneideinsatzträger (4) nach einem Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wangen (12) einen zurückgenommen oder abgeflachten Abschnitt (62) aufweisen, um ein Verschwenken des in den Schlitz (10) eingesetzten Schneideinsatzes (6) um die Drehachse (A) zum Verriegeln bzw. Entriegeln des Schneideinsatzes (6) zu erlauben.
Schneideinsatzträger (4) nach einem Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite (52) der Wange (12) als Freifläche dient und so ausgebildet ist, dass sie radial und in Umfangsrichtung bündig mit dem einzusetzenden Schneideinsatz (6) abschließt.
Schneideinsatz (6) zum Einsetzen in einen stirnseitig ausgebildeten Schlitz (10) eines Schneideinsatzträgers (4) mit: zumindest einem Schneidenabschnitt (8); einer Grundfläche (18) zur axialen Abstützung des Schneideinsatzes (6) in dem Schlitz (10); und Seitenflächen (14) zur seitlichen Abstützung an Wangen (12) des den Schneideinsatz (6) aufnehmenden Schlitzes (10), ferner gekennzeichnet durch eine sich von der Grundfläche (18) aus erstreckende Axialbohrung (70), welche in zumindest einer zur Drehachse (A) radial verlaufenden Radialbohrung (72) mündet und welche zur passgenauen Aufnahme eines den Schneideinsatz (6) bezüglich des Schneideinsatzträgers (4) zentrierenden und mit Kühlmittel versorgenden Einspeiseröhrchens (13) dient.
Schneideinsatz (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d_a) der Axialbohrung (70) um die Wandstärke des einzusetzenden Einspeiseröhrchens (13) größer als der Durchmesser (d_r) der Radialbohrung (72) ist.
Schneideinsatz (6) nach Anspruche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbohrung (72) derart angeordnet ist, dass sie im eingesetzten Zustand des Schneideinsatzes (6) in eine in der Wange (12) vorgesehenen Kühlmittelnut (60) mündet.
Schneideinsatz (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Mündungsöffnung der Radialbohrung (72) der Breite der Kühlmittelnut (60) entspricht.
Schneideinsatz (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbohrung (72) eine senkrecht zur Drehachse (A) verlaufende Stichkanalbohrung ist.
Schneideinsatz (6) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stichkanalbohrung (72) bezüglich einer Querrichtung des Schneideinsatzes (4), vorzugsweise um einen Winkel zwischen 10° und 40°, insbesondere 20°, angestellt ist.
Schneideinsatz (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (14) parallel zur Drehachse (A) verlaufen und die Grundfläche (18) senkrecht zur Drehachse (A) verläuft.
Schneideinsatz (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (6) eine Stirnfläche (20) aufweist, welche in der Befestigungsstellung radial und in Umfangsrichtung bündig mit einer entsprechenden Stirnfläche (52) des Schneideinsatzträgers (4) abschließt.
Drehangetriebenes Schneidwerkzeug (2) mit: einem Schneideinsatzträger (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9; einem Schneideinsatz (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, welcher in einem stirnseitig ausgebildeten Schlitz (10) des Schneideinsatzträgers (4) aufgenommen ist; und einem zwischengeschalteten Einspeiseröhrchen (13), welches teilweise, vorzugsweise zur Hälfte, im Endabschnitt (57) des Kühlmittelkanals (57) des Schneideinsatzträgers (4) und teilweise, vorzugsweise zur Hälfte, in der im Schneideinsatz (6) vorgesehenen Axialbohrung (70) passgenau aufgenommen ist, um den Schneideinsatz (6) bezüglich des Schneideinsatzträger (4) zu zentrieren und zentral im Schneideinsatzträger (4) geführtes Kühlmittel an den Schneideinsatz (6) zu übertragen.