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Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für Innen-
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Einstecharbeiten in Bohrungen, mit mindestens einem einen Schneidkörper
aus Hartmetall aufweisenden Werkzeugträger mit zylindrischem Schaft, der in einer
zylindrischen Aufnahmebohrung des Werkzeughalters angeordnet und durch eine senkrecht
zur Aufnahmebohrung im Werkzeughalter angeordnete Halteschraube gehalten ist.
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Bei einem bekannten Werkzeughalter dieser Art ist der Schneidkörper
aus Hartmetall auf einem verjüngten Ansatz des Werkzeugträgers aufgelötet. Zur Halterung
des Werkzeugträgers in der Aufnahmebohrung dient eine direkt auf den Schaft einwirkende
Halteschraube. Irgendwelche Einstellvorrichtungen zur Einstellung des Schneidkörpers
in radialer Richtung sind bei dem bekannten. Werkzeughalter nicht vorgesehen. Die
üblicherweise verwendeten, fest aufgelöteten Schneidkörper haben den Nachteil, daß
sie durch das häufig erforderliche Nachschleifen an Profilgenauigkeit verlieren.
Man ist deshalb nicht nur darauf angewiesen, eine große Bevorratung zu treiben,
sondern man muß auch Nachschleifeinrichtungen beschaffen und unterhalten. Die bekannte
Art der Anbringung und Befestigung des Werkzeugträgers in dem Werkzeughalter ist
auch für eine moderne Fertigung auf Bearbeitungszentren und NC-gesteuerten Maschinen,
sowie auf Sondermaschinen und Mehr-Stationen-Maschinen wenig geeignet, da derartige
Maschinen Werkzeuge vorraussetzen, die möglichst einfach und schnell herstellbar,
einstell- und nachstellbar, sowie leicht mit anderen Werkzeugen kombinierbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter für
Innen-Einstecharbeiten in Bohrungen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei
dem der Schneidkörper auswechselbar und radial in dem Werkzeughalter verstellbar
gehalten ist, wobei der Schneidkörper selbst und die Teile
seiner
Aufnahme möglichst kleine Bauabmessungen aufweisen und einfach herstellbar sind.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Werkzeugträger
eine sich achsparallel erstreckende, zur Halteschraube hin offene Nut zur Aufnahme
eines in der Nut verschiebbar gelagerten, auswechselbaren Schneidkörpers aufweist,
welcher nur den unteren Teil der Nut ausfüllt, daß in dem verbleibenden oberen Teil
der Nut ein Klemmstück vorgesehen ist, das sich unter Wirkung der Halteschraube
mit seiner der Oberseite des Schneidkörpers angepaßten Unterseite auf dessen Oberseite
abstützt und daß die Aufnahmebohrung in dem Werkzeughalter eine Sackbohrung ist
und in ihrer Verlängerung eine sich parallel zur Achse der Sackbohrung erstreckende
Stellschraube vorgesehen ist, an deren vorderen Ende sich der Schneidkörper abstützt.
Die neue Art der Anordnung und Befestigung des Schneidkörpers ist äußerst einfach
im Aufbau und erfordert so wenig Platz, daß sie beispielsweise für einen Werkzeughalter
verwendet werden kann. der in eine, im Durchmesser nur 20 mm große Bohrung eines
Werkstückes paßt. Die Sackbohrung im Werkzeughalter und die Gewinde zur Aufnahme
der Halteschraube bzw. der Stellschraube sind mit einfachen Mitteln herstellbar,
so daß sich auch der Anwender derartiger Werkzeughalter diese selbst herstellen
kann. Da der Schneidkörper auswechselbar ist, entfallen Nachschleifarbeiten und
die damit verbundenen Ungenauigkeiten. Außerdem ist der Schneidkörper in seiner
Längsrichtung mittels der von außen her zugänglichen Stellschraube bequem und genau
einstellbar.
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Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn an einem Werkzeughalter
mehrere Schneidkörper vorgesehen werden sollen, deren Schneiden gegenüber dem Werkzeughalter
genau positioniert werden müssen. Es ist daran gedacht, daß der Werkzeugträger,
die Schneidkörper und die Klemmstücke, deren Herstellung eine gewisse Präzision
erfordert, in einer darauf spezialisierten Werkzeugfabrik hergestellt werden, während
der Werkzeughalter selbst von dem Anwender der Werkzeuge
gefertigt
werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich daß der Werkzeughalter zusammen
mit dem übrigen Teil von einer Werkzeugfabrik gefertigt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter sind die Schneidkörper auswechselbar.
Entscheidend bei derartigen auswechselbaren Schneidkörpern ist es, daß sie einerseits
möglichst billig herstellbar sind und andererseits auch sicher in dem Werkzeughalter
befestigt werden können. Ferner müssen Werkzeuge, die der Innenbearbeitung von engen
Bohrungen dienen einen besonders guten Spanabfluß besitzen. Um diese Bedingungen
zu erfüllen, weist der Schneidkörper Schneiden an seinen beiden Enden auf, der Schneidkörper
besitzt ferner einen sich zu seiner Oberseite erweiternden trapezförmigen Querschnitt
und die die Spanfläche bildende Oberseite des Schneidkörpers ist kreisbogenförmig
konkav gekrümmt, wobei der Radius dieser Krümmung den Spanwinkel bestimmt und die
beiden Schneiden symmetrisch zu dem Krümmungsmittelpunkt angeordnet sind. Da der
Schneidkörper Schneiden an seinen beiden Enden aufweist, kann er nach Abnutzung
einer Schneide einfach umgedreht und nochmal verwendet werden. Das teure Hartmetall
wird damit bestens ausgenutzt. Der trapezförmige Querschnitt des Schneidkörpers
hat in Kombination mit der kreisbogenförmig konkav gekrümmten Oberseite des Schneidkörpers
eine mehrfache Funktion. Zunächst läßt sich der Schneidkörper dank dieses trapezförmigen
Cuerschnittes in einer entsprechenden trapezförmigen Nut des Werkzeugträgers spielfrei
anordnen. Durch die konkave Krümmung der Oberseite verjüngt sich die Spanfläche
des Schneidkörpers von der Schneide weg zu dessen Zentrum. Hierdurch ist sichergestellt,
daß der Schneidkörper immer nur mit seiner vordersten Schneide an dem Werkstück
anliegt tnd seine Flanken nirgends mit dem Werkstück in Beriiilrung stehen. Die
gekrümmte Oberseite des Schneidkörpers läßt sich mittels einer Umfangschleifscheibe,
deren Drehachse senkrecht gegenüber der Längsmittelebene des Schneidkörpers verläuft,
leicht herstellen, indem die Schleifscheibe von oben her kommend die Oberseite des
Schneidkörpers
bearbeitet. Hierbei entstehen Schleifriefen, die
sich senkrecht zur Schneidkante und damit in Richtung des Spanabflusses erstrecken.
Diese in Richtung des Spanabflusses verlaufenden Schleifriefen begünstigen den Spanabfluß
ganz wesentlich.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen
Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen in folgendem näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch den Werkzeughalter in etwa
5-facher Vergrößerung nach der Linie I/I der Fig. 2 Fig. 2 eine Teilansicht desselben
in Richtung II der Fig. I Fig. 3 eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles
Fig. 4 eine Seitenansicht des Schneidkörpers im Maßstab 10 : 1 Der in der Zeichnung
dargestellte Werkzeughalter 1 besitzt einen zylindrischen Querschnitt. An einer
gewünschten Sielle weist er eine radial verlaufende Sackbohrung 2fln der Sackbohrung
2 ist ein Werkzeugträger 3 mit im wesentlichen zylindrischen Schaft angeordnet.
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Der Werkzeugträger 3 kann nach seiner Bearbeitung und seinem Einsetzen
in die Sackbohrung 2 in dieser durch einen Fixierstift 4 gegen Herausfallen und
Verdrehung gesichert werden. In dem Werkzeughalter 1 ist ferner eine Halteschraube
6 vorgesehen, deren Achse senkrecht zu der Achse der Sackbohrung verläuft.
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Der Werkzeugträger 3 weist eine sich achsparallel zu seinem Schaft
erstreckende, durchgehende Nut 9 auf,
die zur Halteschraube 6 hin
offen ist. Diese §!# 9,besitzt zweckmäßig einen sich zur Halteschraube #eiternden'trapezförmigen
Querschnitt, wobei die Seitenwände der Nut zweckmäßig in einem Winkel von etwa 50
gegenüber der Längsmittelebene geneigt sind. In der Nut 9 ist ein Schneidkörper
8 aus Hartmetall angeordnet, der einen entsprechenden, sich zu seiner Oberseite
7 hin trapezförmigen Querschnitt besitzt. Der Schneidkörper 8 füllt nur den unteren
Teil der Nut 9 aus. In dem verbleibenden oberen Teil der Nut ist ein Klemmstück
10 vorgesehen, das sich unter Wirkung der Halteschraube 6 mit seiner Unterseite
los auf der Oberseite 7 des Schneidkörpers 8 abstützt. Die Unterseite loa des Klemmstückes
ist der Oberseite 7 des Schneidkörpers 8 angepaßt. Das Klemmstück lo weist an seiner
der Halteschraube 6 zugekehrten Oberseite eine V-förmige Nut 11 auf, in welche das
konisch verjüngte Ende 6a der Halteschraube 6 eingreift.
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In Verlängerung der Sackbohrung 2 ist eine sich parallel zu der Achse
der Sackbohrung oder auch koaxial hierzu erstreckende Stellschraube 13 vorgesehen,
an deren konisch verjüngten vorderen Ende 13a sich der Schneidkörper 8 abstützt.
Das hintere Ende 13b der Stellschraube 13 ist durch die Gewindebohrung 14 im Schaft
1 von außen her frei zugänglich. Damit die Stellschraube 13 frei in den Werkzeugträger
3 eingreifen kann, weist dieser eine Ausdrehung 12 auf. Mittels der Stellschraube
13 kann der radiale Abstand der jeweils außen liegenden wirksamen Schneide 8a des
Schneidkörpers von der Achse des Werkzeughalters 1 genau eingestellt werden. Danach
wird die Halteschraube 6 fest angezogen und durch das Klemmstück 1o ist der Schneidkörper
8 sicher gehalten. Es sei darauf hingewiesen, daß alle Teile des erfindungsgemäßen
Werkzeughalters in den Fig. 1 und 2 etwa in 5-facher Vergrößerung dargestellt sind.
In Wirklichkeit sind diese Teile also 5 mal kleiner'und die zur Aufnahme des Werkzeugtrögers
3 erforderliche Sackbohrung 2 weist beispielsweise
nur einen Durchmesser
von 9 mm auf. Der Durchmesser des Werkzeughalters 1 beträgt 18 mm. Der Schneideinsatz
8 könnte gegenüber seiner in Fig. 1 dargestellten Position noch weiter nach rechts
verschoben werden so daß der Werkzeughalter mit dem Schneidkörper in eine Bohrung
eines Werkstückes mit nur 20 mm Durchmesser einführbar ist und an beliebiger Stelle
dieser Bohrung die gewünschte Einstechnut herstellbar ist. Die kleinen Abmessungen
ermöglichen nicht nur die Herstellung eines Werkzeughalters mit auswelchselbarem
und nachstellbarem Schneidkörper für sehr kleine Bohrungen, sondern man kann den
Werkzeugträger zusammen mit Schneidkörper und Klemmstück auch an Spezialwerkzeugen
wie z. B. Bohrstangen anbringen, die gleichzeitig mehrere Werkzeuge tragen. Durch
die kleinen Abmessungen von Werkzeugträger Schneidkörper und Klemmstück ist ihre
Anbringung in unmittelbarer Nähe von anderen Bearbeitungsçerkzeugen möglich und
außerdem wird der Querschnitt des Werkzeughalters bzw. der Bohrstange durch eine
Sackbohrung von nur 9 mm Durchmesser kaum geschwächt.
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In Fig. 4 ist der vorteilhaft in Kombination mit dem erfindungsgemäßen
Werkzeughalter verwendete Schneidkörper 8 in etwa lo-facher Vergrößerung dargestellt.
Dieser Schneidkörper 8 kann unter Umständen auch mit Vorteil bei andersausgebildeten
Werkzeugen verwendet werden, jedoch eignet er sich dank seiner kleinen Abmessungen
und seiner sonstigen Ausgestaltung besonders zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen
Werkzeughalter. Der Schneidkörper 8 besitzt Schneiden 8a und 8b an seinen beiden
Enden. Ferner weist er, wie bereits erwähnt. einen sich zu seiner Oberseite erweiterndenotrapezförmigen
Querschnitt auf, der in Fig. 4 um 900 verdreht strichpunktiert eingezeichnet ist.
Die Oberseite 7 des Schneidkörpers 8 ist kreisbogenförmig konkav gekrümmt. Hierbei
kann die Oberseite des Schneidkörpers 8 durch drei Kreisbogenteile gebildet sein.
Zwei Kreisbogenteile 7a und 7b, die an die Schneiden 8a und 8b angrenzen und deren
Krümmungsradius R1 den Spanwinkel y bestimmt, sind durch einen
mittleren
Kreisbogenteil 7 mit etwas kleinerem Krümmungsradius R2 verbunden. Der Radus R1
beträgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 25 mm und der Radius R2 18 mm. Die
Krümmungsmittelpunkte beider Radien R1 und R2 liegen auf einer Linie s, die symmetrisch
zu den beiden Schneiden 8a und 8b angeordnet ist. Gegebenenfalls wäre es auch möglich,
die Oberseite des Schneidkörpers mit einer einzigen Krümmung auszubilden} deren
Radius den Spanwinkel Y bestimmt.
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Die obere Seite 7 bezw. 7a wird mittels Umfangschleifscheiben bearbeitet,
deren Drehachsen senkrecht gegenüber der Längsmittelebene des Schneidkörpers verlaufen.
Der Radius der zum Schleifen der Oberseite verwendeten Schleifkörper entspricht
dabei zweckmäßig den gewünschten Krümmungsradien R1 und R2. Durch eine derartige
Bearbeitung der Oberseite mittels Umfangschleifscheiben,verlaufen die Schleifriefen
in Richtung des Spanabflusses und begünstigen damit den Spanabluß. Durch die trapezförmige
Ausgestaltung des Querschnittes des Schneidkörpers 8 und die Krümmung an seiner
Oberseite verjüngen sich sowohl die Spanfläche, als auch die Freifläche von der
Schneide weg zum Zentrum des Schneidkörpers zuseiner Unterseite hin. Diese Verjüngung
reicht aus, daß beide Schneiden 8a und 8b, die nacheinander zum Einsatz kommen,
immer frei schneiden.
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Um jeweils den dem zu zerspanenden Werkstoff angepaßten günstigsten
Spanwinkel #zu erhalten, kann man nicht nur, wie oben beschrieben, eine Schleifscheibe
mit einem Radius R1 verwenden, der diesen Spanwinkel ergibt, sondern man kann auch
eine Schleifscheibe mit einem kleineren Radius R2 verwenden, deren Drehachse in
dem gwünschten Winkel in längsrichtung des Schneidkörpers verschoben wird.
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Wie bereits erwähnt, spielt die Spanabfuhr gerade bei engen Bohrungen
von Werkstücken eine große Rolle. Um diese Spanabfuhr noch zu verbessern, ist es
zweckmäßig, wenn die
beiden äußeren Kreisbogenteile der Oberseite
des Schneidkörpers 8'. wie es in Fig. 3 dargestellt ist, gegenüber seiner Lingsmittelebene
M in entgegengesetzten Richtungen etwas geneigt sind, so daß auch die Schneidkanten
8'a und 8'b in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel verlaufen also die Mantellinien der
beiden äußeren Kreisbogenteile, die den Kreisbogenteilen 7a, 7b des vorangegangenen
Ausführungsbeispieles entsprechen, nicht senkrecht, sondern etwas schräg zur Längsmittelebene
M. Die Schneidkanten 8'a und 8'b erfahren somit eine entgegengesetzte Neigung. Hierdurch
werden die Späne gemäß Fig. 3 nach rechts zum offenen Ende der Werkstückbohrung
hin abgelenkt. Dreht man den Schneideinsatz 8' um, so nimmt die vorher nicht benützte
Schneide 8'b gegenüber der LÄngsmittelebene M die gleiche Neigung ein wie vorher
die Schneidkante 8'a. Man kann die unterschiedliche Neigung der Schneidkanten 8'a
und 8'b und der daran anschließenden, durch die äußeren Kreisbogenteile bestimmten
Spanflächen dadurch erzielen, daß man die Mittelachse der die Spanflächen erzeugenden
Schleifscheibe innerhalb einer Ebene, welche senkrecht zur Längsmittelebene M verläuft,
etwas verschwenkt.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Werkzeugträger
nur eine Nut zur Aufnahme eines Schneidkörpers auf. Sollen dicht nebeneinander jedoch
zwei Einstiche in einem Werkstück in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden
, so wäre es auch denkbar, bei etwas größeren Abmessungen des Werkzeugträgers zwei
parallele Nuten in diesem vorzusehen. Entsprec#hend wären dann auch in dem Werkzeughalter
jeweils zwei in Achsrichtung zueinander versetzte parallele Halte- und Stellschrauben
anzuordnen.