-
Die
Erfindung betrifft ein Werkzeughalter für eine oder mehrere Schneidplatten,
wobei der Werkzeughalter einen Grundkörper und eine an dem Grundkörper befestigbare
Kassette umfasst. In der Kassette wiederum ist eine Aufnahme für mindestens eine
Schneidplatte vorgesehen. Solche Kassetten werden üblicherweise
mithilfe von einer oder mehreren Befestigungsschrauben an dem Grundkörper befestigt.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeughalter mit Grundkörper und
Kassette hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit und Handhabbarkeit
vor allem beim Wechseln der Kassette weiter zu verbessern.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem
Werkzeughalter für
eine Schneidplatte, umfassend einen Grundkörper und eine an dem Grundkörper befestigbare
Kassette, und wobei die Kassette zur Aufnahme einer Schneidplatte
ausgebildet ist, dadurch gelöst,
dass zwischen Grundkörper
und Kassette eine Linearführung
ausgebildet ist.
-
Durch
die erfindungsgemäße Linearführung wird
die Kassette in dem Grundkörper
gehalten, selbst wenn die Befestigungsschraube mit der die Kassette
am Grundkörper
befestigt wird, gelöst
wurde. Dadurch werden auch in ungewöhnlichen und schwer zugänglichen
Einbaulagen Schäden
an der Schneidplatte durch Herunterfallen vermieden und die Handhabung
erleichtert.
-
Die
erfindungsgemäße Linearführung ist
besonders bevorzugt orthogonal zu einer Längsachse des Grundkörpers angeordnet.
Dadurch ist es möglich,
die Linearführung
in der normalen Einbaulage des Grundkörpers von oben auf den Grundkörper aufzuschieben.
-
Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Linearführung ist darin zu sehen, dass
nur passende Grundkörper
und Kassetten miteinander verwendet werden und der fehlerhafte Zusammenbau
zweier nicht zusammengehörender
Bauteile vermieden wird. Die Linearführung positioniert die Kassette
relativ zum Grundkörper.
-
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Linearführung als
formschlüssige
Linearführung,
insbesondere als formschlüssige Schwalbenschwanzführung, ausgebildet.
-
Eine
solche Schwalbenschwanzführung lässt sich
durch eine entsprechende Führungsnut
im Grundkörper
und ein in der Kassette ausgebildetes Führungselement durch Fräsen herstellen,
so dass die Linearführung
kein Umspannen oder einen des Grundkörpers beziehungsweise der Kassette
bei der Herstellung derselben erfordert. Es ist vielmehr möglich, bei
einer CNC-gesteuerten Fertigung die Führungsnut und das Führungselement
ohne nennenswerte zusätzliche
Kosten herzustellen.
-
Die
Anforderungen an die Genauigkeit und Spielfreiheit der Linearführung sind
relativ gering, da die Linearführung
eine formschlüssige
Verbindung zwischen Kassette und Grundkörper herstellen soll. Die exakte
Positionierung und die Kraftübertragung zwischen
Kassette und Grundkörper
während
des Zerspanvorgangs erfolgt jedoch nicht über die Linearführung, sondern über Anschlagflächen und
Auflageflächen,
die im Grundkörper
und in der Kassette ausgebildet sind.
-
Um
die Positionierung der Kassette, aber auch die Kraftübertragung
von der Kassette auf den Grundkörper
bestmöglich
und reproduzierbar zu gewährleisten,
ist an einem vorderen Ende des Grundkörpers eine erste Anlagefläche ausgebildet,
wobei die erste Anlagefläche
parallel zu einer von einer Längsachse
und einer Y-Achse des Grundkörpers aufgespannten
Ebene verläuft.
-
Diese
erste Anlagefläche
dient dazu, dass Querkräfte,
die beim Zerspanen auftreten, flächig von
der Kassette in den Grundkörper
eingeleitet werden. Zu diesem Zweck ist am vorderen Ende der Kassette
eine mit der ersten Anlagefläche
des Grundkörpers
zusammenwirkende Gegenfläche
ausgebildet.
-
Durch
den flächigen
Kontakt können
auch große
Seitenkräfte
ohne Schäden
der Kassette oder des Grundkörpers
sicher übertragen
werden.
-
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an einem
vorderen Ende des Grundkörpers
eine erste Auflagefläche
ausgebildet, wobei die erste Auflagefläche mit einer von einer Längsachse und
einer X-Achse des Grundkörpers
aufgespannten Ebene, einen von Null verschiedenen Winkel α, insbesondere
zwischen 5° und
15°, besonders
bevorzugt von 10°,
einschließt.
-
Diese
erste Auflagefläche überträgt einerseits
die bei der Zerspanung auftretenden Schnittkräfte in der Hauptschnittrichtung
von der Kassette auf den Grundkörper.
Durch die Schrägstellung
der ersten Auflagefläche,
wird die Kassette von der Schnittkraft seitlich gegen die erste
Anlagefläche
des Grundkörpers
gepresst, so dass auch bei schwerster Belastung die Kassette fest
mit dem Grundkörper verbunden
bleibt und keine Relativbewegung zwischen Kassette und Grundkörper stattfindet.
-
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an einem
hinteren Ende der Kassette eine Anschlagfläche ausgebildet, wobei die
Anschlagfläche
mit einer von der Y-Achse
und der X-Achse des Grundkörpers
aufgespannten Ebene einen von Null verschiedenen Winkel, insbesondere zwischen
5° und 15° einschließt.
-
Entsprechend
ist an dem Grundkörper
eine mit der Anschlagfläche
der Kassette zusammenwirkende Gegenfläche ausgebildet.
-
Diese
Anschlagfläche
dient dazu, die Vorschubkraft zwischen Grundkörper und Kassette zu übertragen.
Durch die gegenüber
der Vorschubrichtung schräggestellte
Anschlagfläche
wird auch hier wieder die Kassette abhängig von der Vorschubkraft gegen
die erste Anlagefläche
gepresst und dadurch mit zunehmender Belastung eine zunehmend festere Verbindung
zwischen Kassette und Grundkörper
hergestellt.
-
Um
die Kassette mit dem Grundkörper
verschrauben zu können,
ist in dem Grundkörper
mindestens eine Gewindebohrung und in der Kassette mindestens eine
entsprechend positionierte Befestigungsbohrung vorgesehen. Durch
die Befestigungsbohrung kann eine Befestigungsschraube in das Befestigungsgewinde
des Grundkörpers
geschraubt und angezogen werden. Dabei verläuft die Befestigungsbohrung
beziehungsweise das Befestigungsgewinde orthogonal zu der ersten
Anlagefläche,
so dass auch die Befestigungsschrauben die Kassette gegen die erste
Anlagefläche
pressen.
-
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind an der Kassette
mindestens eine Aufnahme für
eine Schneidplatte ausgebildet.
-
Des
Weiteren können
in der Kassette Kühlmittelkanäle ausgebildet
sein. Die Kühlmittelkanäle können im
Bereich der ersten Anlagefläche
beginnen und über
verschiedene Querbohrungen an das vordere Ende der Kassette geführt werden.
Dort gibt es eine oder mehrere Austrittsöffnungen, wobei diese Austrittsöffnungen
bevorzugt unterhalb und/oder seitlich der Aufnahme für die Schneidplatte
angeordnet sind und so ausgerichtet sind, dass die Schneidplatte
von unten und/oder von der Seite mit Kühlschmierstoff gekühlt und
geschmiert wird.
-
Dadurch
ist es möglich,
die Schneidplatte effizient zu kühlen,
obwohl an der Schneidkante, ohne dass die Kühlung durch den an der Oberseite
der Schneidplatte vorhandenen Späne
beeinträchtigt wird.
-
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüche offenbarten Merkmale
können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich
sein.
-
Zeichnung
-
Es
zeigen:
-
1 bis 3 verschiedene
Ansichten und Schnitte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In
der 1 wird in drei verschiedenen Ansichten
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters
dargestellt.
-
In
den verschiedenen Ansichten gemäß 1 sind die X-, Y- und Z-Achsen eines kartesischen Koordinatensystems
eingezeichnet. Die Längsachse
des erfindungsgemäßen Werkzeughalters 1 entspricht
der X-Achse des Koordinatensystems.
-
Der
erfindungsgemäße Werkzeughalter
besteht aus einem Grundkörper 3 und
einer darin eingesetzten Kassette 5. Wie man der Seitenansicht
gemäß 1b entnehmen
kann, ist in der Kassette 5 eine Schneidplatte 7 eingeklemmt.
Eine Schneidkante (ohne Bezugszeichen) der Schneidplatte 7 stellt das
vordere Ende des erfindungsgemäßen Werkzeughalters 1 dar.
Die Schneidplatte 7 wird mittels einer Klemmschraube 9 in
einer entsprechend geformten Aufnahme (ohne Bezugszeichen) der Kassette 5 gespannt
und dient in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
zum Stechdrehen.
-
Da
beim Stechdrehen die Baubreite der Schneidplatte 7 in aller
Regel möglichst
gering sein soll, kommt der Steifigkeit der Kassette 5 unterhalb der
Schneidplatte 7 gerade beim Stechdrehen erhöhte Bedeutung
zu.
-
Aus
der 1b ist ersichtlich, dass die Kassette 5 unterhalb
der Schneidplatte 7 eine sehr große Bauhöhe B aufweist, so dass sie
demzufolge trotz der geringen Breite eine hohe Festigkeit hat und
somit die beim Drehen auf die Schneidplatte 7 wirkenden
Kräfte
sehr gut aufnehmen kann. Die Bauhöhe unterhalb der Schneidplatte 7 ist
in der 1b mit dem Bezugszeichen B angedeutet.
Entsprechend den beim Zerspanen auftretenden Belastungen kann die
Kassette in dem Bereich unterhalb der Schneidplatte 7 gestaltet
werden. So kann die Bauhöhe
B bei Bedarf erhöht
werden und/oder es kann die Kassette gekrümmt ausgeführt sein, was insbesondere
beim Plan-Stechdrehen von Vorteil ist.
-
Die
Draufsicht gemäß 1a zeigt,
dass in dem Grundkörper 3 eine
schwalbenschwanzförmige Nut 11 ausgebildet
ist, die mit einem entsprechend schwalbenschwanzförmig geformten Führungselement 13 eine
formschlüssige
Linearführung
bildet. Diese formschlüssige
Linearführung
hat zur Folge, dass die Kassette 5 nur von oben, das heißt in Richtung
der Z-Achse in den Grundkörper 3 eingesetzt werden
kann und mit dem Grundkörper 3 formschlüssig verbunden
ist, sobald sich die Kassette 5 in der 1 dargestellten
Position befindet. In dieser Position kann die Kassette 5 nicht
mehr aus dem Grundkörper 3 herausfallen,
selbst wenn die Befestigungsschrauben 15 entfernt wurden.
Somit bietet die erfindungsgemäße Linearführung eine
hohe Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Herausfallen der Kassette 5 beim
Wechsel der Kassette beziehungsweise dem erneuten Einsetzen der
Kassette. Selbst wenn der Grundkörper 3 hängend in
einer Werkzeugmaschine befestigt wird, ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Linearführung 11, 13 immer
noch möglich,
die Kassette seitlich in den Grundkörper 3 einzuführen und dadurch
sofort formschlüssig
mit dem Grundkörper 3 zu
verbinden.
-
Anschließend können die
Befestigungsschrauben 15 durch die Kassette 5 gesteckt
und in ein entsprechendes Muttergewinde im Grundkörper 3 geschraubt
werden. Erst wenn diese Befestigungsschrauben 15 mit dem
vorgeschriebenen Drehmoment angezogen wurden, ist die Kassette 5 ausreichend
fest und präzise
in dem Grundkörper 3 befestigt
und erst dann mit der Zerspanung begonnen werden kann.
-
Damit
die Kassette 5 auch unter schwerster Belastung stets unverändert relativ
zum Grundkörper 3 positioniert
bleibt, sind verschiedene Flächen
am Grundkörper 3 und
entsprechende Gegenflächen
an der Kassette 5 ausgebildet.
-
An
dem vorderen Ende des Grundkörpers 3 ist
eine erste Anlagefläche 17 ausgebildet,
die mit einer ersten Gegenfläche 19 der
Kassette 5 zusammenwirkt. Die Anlagefläche 17 verläuft parallel
zu einer von der X- und Z-Achse aufgespannten Ebene. Dadurch wird
die Kassette 5 in Richtung der Y-Achse relativ zum Grundkörper 3 positioniert.
Auch können Seitenkräfte, die
beim Zerspanen auftreten, über
die Anlagefläche 17 beziehungsweise
die erste Gegenfläche 19 sicher
von der Kassette 5 auf den Grundkörper 3 übertragen
werden. Die Befestigungsschrauben 15 dienen auch dazu,
die erforderliche Anpresskraft aufzubringen.
-
Die
Stirnseite des ebenfalls schwalbenschwanzförmigen Führungselements 13 liegt
nicht auf der Grundfläche
der schwalbenschwanzförmigen Nut 11 auf,
sondern hat etwas Spiele, so dass die Positionierung in Richtung
der Y-Achse ausschließlich über die
Anlagefläche 17 und
die erste Gegenfläche 19 erfolgt.
-
Die
Grundfläche
der Führungsnut 11 ist ebenso
wie die Stirnfläche
des Führungselements 13 in
aller Regel parallel zur Anlagefläche 17 ausgebildet.
-
Damit
die beim Zerspanen vor allem in Richtung der Z-Achse wirkenden Schnittkräfte sicher
von der Kassette 5 auf den Grundkörper 3 übertragen werden,
ist an dem vorderen Ende des Grundkörpers 3, wie sich
aus dem Schnitt entlang der Linie A-A ergibt, eine Auflagefläche 21 ausgebildet.
Entsprechend ist in der Kassette 5 eine zweite Gegenfläche 23 ausgebildet.
-
Wie
sich aus dem Schnitt entlang der Linie A-A ergibt, sind die Auflagenfläche 21 und
die zweite Gegenfläche 23 relativ
zu einer von Y- und X-Achse aufgespannten Ebene schräg gestellt.
Der Winkel zwischen der durch die X- und Y-Achse aufgespannte Ebene
und der Auflagefläche 21 beziehungsweise der
zweiten Gegenfläche 23 beträgt vorzugsweise zwischen
5° und 15°, besonders
bevorzugt 10°.
Dabei sind die Auflagefläche 21 und
die zweite Gegenfläche 23 so
schräg
gestellt, dass die Kassette 5 durch Kräfte, die in Richtung der negativen
Z-Achse von der Kassette 5 auf den Grundkörper 3 übertragen werden,
gegen die Anlagefläche 17 gepresst
wird. Dadurch wird eine sichere Kraftübertragung auch bei größten Schnittkräften erreicht.
-
Wenn
man die Draufsicht gemäß 1a betrachtet,
wird deutlich, dass an dem hinteren Ende der Kassette 5 eine
Anschlagfläche 25 ausgebildet ist,
die mit einer entsprechenden dritten Gegenfläche 27 des Grundkörpers 3 zusammenwirkt.
Die dritte Gegenfläche 27 und
die Anschlagfläche 25 schließen mit
einer von der Z- und Y-Achse aufgespannten Ebene einen Winkel ein,
der von Null verschieden ist. Durch diese Schrägstellung der dritten Gegenfläche 27 beziehungsweise
der Anschlagfläche 25 wird
ein ähnlicher Effekt
wie bei der schräg
gestellten Auflagefläche 21 erzielt.
Wenn nämlich
die Vorschubkraft, die ja in Richtung der X-Achse von der Kassette 5 in den
Grundkörper 3 eingeleitet
werden muss, über
die dritte Gegenfläche 27 abgeleitet
wird, wird gleichzeitig die Kassette 5 gegen die Anlagefläche 17 gepresst
und somit zunehmend fester und sicherer in dem Grundkörper 3 positioniert.
-
In
der 2 sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Kassette
dargestellt. Aus diesen Ansichten ohne Grundkörper 3 können die verschiedenen
Flächen
und Bereich der Kassette 5 nochmals deutlicher dargestellt
werden. Für
gleiche Bauteile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet und
es gilt ansonsten das bezüglich
der anderen Figuren Gesagte entsprechend.
-
In
der 2a ist die erste Gegenfläche sehr gut
zu sehen. Es wird auch deutlich, dass das Führungselement 13,
welches schwalbenschwanzförmig ausgebildet
ist, bezogen auf die gesamte Bauhöhe der Kassette 5,
relativ geringe Höhe
H einnimmt. Dies ist deshalb von Vorteil, weil dadurch die erste Gegenfläche 19 maximiert
wird. Die schwalbenschwanzförmige
und/oder formschlüssige
Linearführung
dient als Sicherung gegen das unbeabsichtigte Herausfallen der Kassette 5 aus
dem Grundkörper 3, wenn
die Befestigungsschrauben 15 während eines Kassettenwechsels
entfernt wurden. Da die Linearführung
während
des Zerspanens keine Kräfte übertragen
muss, ist eine vergleichsweise geringe Höhe H des Führungselements 13 ausreichend.
-
Des
Weiteren ist zum Beispiel in der 2c, beziehungsweise 2d die schräg gestellte Anschlagfläche 25 zu
erkennen.
-
In
der Ansicht von vorne gemäß 2b wird deutlich, dass unterhalb der Schneidplatte 7 insgesamt
vier Austrittsöffnungen 29 ausgebildet
sind, die schräg
von unten auf die Schneidplatte 7 gerichtet sind. Durch
diese Austrittsöffnungen
kann Kühlschmiermittel
von unten auf die Schneidplatte 7 gerichtet werden und
dadurch die Kühlung
der Schneidplatte 7 wirkungsvoll und ohne Beeinträchtigungen durch
den Span, der ja naturgemäß auf der
Oberseite der Schneidplatte 7 abfließt, sicherstellen.
-
In
der 3 sind verschiedene Schnitte durch die Kassette
dargestellt, aus denen sich der Verlauf der für die Austrittsöffnungen 29 der
Kühlmittelbohrungen
erforderlichen Kanäle 31 ersichtlich wird.
Die Kühlmittelkanäle 31 werden über den Grundkörper 3 mit
Kühlmittel
versorgt. Dazu ist in dem Grundkörper 3 (nicht
dargestellt) ein Kühlmittelkanal
ausgebildet, der bei montierter Kassette 5 eine hydraulische
Verbindung zu dem Kühlmittelkanal 31.1 der
Kassette 5 herstellt (siehe 3).
-
Über diesen
Kühlmittelkanal 31.1 werden
die Austrittsöffnungen 29 über einen
Kühlmittelkanal 31.2 mit
Kühlmittel
versorgt.
-
Durch
die erfindungsgemäße Schrägstellung der
Kühlmittelkanäle 29 wird
der Kühlmittelstrom
von unten auf die Schneidplatte 7 gerichtet.