OSTERTAG, Alfred (Kantor-Schmidt-Str. 20, Celle, 29229, DE)
| Patentansprüche: 1. Schneidplatte (500), insbesondere Wendeschneidplatte, zum Innenschälen, insbesondere zum Innenschälen metallischer Rohre (290) mittels einer Zerspanungsvorrichtung, wobei die Schneidplatte eine erste Stirn und eine zweite Stirn sowie einen sich dazwischen entlang einer Erstreckungsrichtung erstreckenden Mantel aufweist, wobei der Mantel eine erste Schneide aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (500) eine Befestigungsaufnahme (9, 9a) zum Fixieren der Schneidplatte (500) in der Erstreckungsrichtung während des Innenschälens aufweist. 2. Schneidplatte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnen jeweils eine Befestigungsaufnahme (9, 9a, 9b) aufweisen. 3. Schneidplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnen jeweils eine Stirnfläche aufweisen. 4. Schneidplatte (500), insbesondere Wendeschneidplatte, zum Innenschälen, insbesondere zum Innenschälen metallischer Rohre (290), mittels einer Zerspanungsvor- richtung, welche insbesondere ein schwimmend angeordnetes Schälmesser aufweist, in dem die Schneidplatte anordenbar ist, wobei die Zerspanungsvorrichtung eine Vorschubrichtung (240) und die Schneidplatte eine erste Schneide aufweisen, welche insbesondere durch eine erste Spanfläche (19) und eine erste Schneidestützfase (20) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (500) in der Vorschubrichtung eine erste Befestigungsaufnahme (9, 9a, 9b) und entgegengesetzt zur Vorschubrichtung eine zweite Befestigungsaufnahme (9, 9a, 9b) aufweist, sodass eine Befestigung der Schneidplatte sowohl in die Vorschubrichtung als auch in einer Drehrichtung (250) erhaltbar ist, wobei eine Drehachse (242) der Drehrichtung (250) achsparallel zur Vorschubrichtung ausgerichtet ist. 5. Schneidplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Befestigungsaufnahme an einer ersten Stirnseite und die zweite Befestigungsaufnahme an einer zweiten Stirnseite angeordnet sind. 6. Schneidplatte nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Befestigungsaufnahme als eine V-förmige Nut (9a) und/oder eine kegelförmige Nut (9b) ausgestaltet sind. 7. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Befestigungsaufnahme konkav oder konvex kegelförmig (29), konkav oder konvex kegelstumpfförmig, konkav oder konvex ellipsoidförmig (52) ausgestaltet ist und/oder, dass die erste und/oder die zweite Befestigungsaufnahme eine konkave oder konvexe sphärische Fläche (30) aufweist. 8. Schälmesser (5), insbesondere zum Innenschälen von Zylinderrohren für Hydraulikzylinder, gekennzeichnet durch eine axiale Schneidplattenspannung, insbesondere zum Spannen einer Schneidplatte nach einem der vorherigen Ansprüche. 9. Schälmesser (5), insbesondere zum Innenschälen von Zylinderrohren für Hydraulikzylinder, gekennzeichnet durch ein erstes Befestigungsmittel (10) und ein zweites Befestigungsmittel (10), welche derart ausgestaltet sind, dass eine lösbar feste Verbindung mit der ersten und zweiten Befestigungs aufnähme einer Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausbildbar ist. 10. Schälmesser nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine V- förmige, eine konvexe oder konkave kegelförmige, kegelstumpfförmige oder el- lipsoidförmige Feder. 1 1. Schälmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine oder mehrere Schneidplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist. 12. Schälmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte in exponierter Lage angebracht ist, sodass eine Exponierfläche mit einem Flächenanteil von größer 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder die gesamte Exponierfläche frei vom Schälmesser ist. 13. Schälmesser, insbesondere Schälmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 12, mit einer Schneidplatte, insbesondere einer Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte in exponierter Lage angebracht ist, sodass eine Exponierfläche mit einem Flächenanteil von größer 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder die gesamte Exponierfläche frei vom Schälmesser ist. 14. Zerspanungs Vorrichtung, gekennzeichnet durch ein Schälmesser nach einem der Ansprüche 8 bis 13 oder eine Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7. 15. Zerspanungs Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schälmesser schwimmend angeordnet ist. 16. Werkstück, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Zerspanungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 15 hergestellt ist. |
Zerspanungsvorrichtung und Werkstück
[01] Die Erfindung betrifft eine Schneideplatte zum Innenschälen metallischer Rohre, ein Schälmesser, eine Zerspanungsvorrichtung und ein mit der Zerspanungsvorrichtung hergestelltes Werkstück.
[02] Nach dem Stand der Technik ist das Schälen ein Zerspanungsprozess, bei welchem vergleichsweise kleine Spantiefen (typischerweise 0,1-0,5 mm) mit großen Werkzeugvorschüben (typischerweise 1 bis 2 mm/U und Schneide) abgetragen werden. Um dies zu ermöglichen, werden die Hauptschneiden bei Schneidplatten zum Schälen mit wesentlich kleinerem Anstellwinkel angeordnet als dies bei Schneidplatten für andere Zerspanungsverfahren wie Drehen oder Fräsen der Fall ist. Infolge dieser geometrischen Besonderheit sind Schälspäne vergleichsweise dünn und breit.
[03] Eine Nebenschneide der Schneidplatte ist in Vorschubrichtung hinter der Hauptschneide angeordnet. Eine Spanleitstufe erstreckt sich über die gesamte oder einen wesent- liehen Teil der Länge der Nebenschneide. Die Schneidengeometrie, welche insbesondere durch einen Spanwinkel und einen Freiwinkel gebildet wird, entspricht deshalb der Hauptschneide. Schälmesser mit zugehörigen Schneidplatten werden verbreitet zur Herstellung von Zylinderrohren für Hydraulikzylinder eingesetzt.
[04] Dazu werden die Schneidplatten zum Innenschälen auf in radialer Richtung schwimmend angeordneten Schälmessern eingesetzt. Dies ermöglicht der Gesamtanordnung aus Schneidplatten und Schälmesser in gewissem Umfang dem, durch die vorhergehenden Fertigungsprozesse bedingten Geradheitsfehlern der Rohre zu folgen. Dies ist gewollt, um die Zylinderrohre mit möglichst geringer Materialzerspanung wirtschaftlich zu fertigen. Dies setzt jedoch voraus, dass sich die in der Regel an den Schälmessern gegen- über angeordneten Schneidplatten gegenseitig durch die Balance der Passivschnittkräfte stabilisieren.
BESTÄTIGUNGSKOPIE [05] Werkzeuge zum Zerspanen mit dünnen und breiten Spänen neigen generell zur Instabilität, was zum Rattern während der Bearbeitung führen kann. Wenn diese Erscheinung auftritt, können sich die gegenüber liegenden Schneiden nicht mehr in ausreichendem Maße stabilisieren. Die Folge ist, dass beide Schneiden zu rattern beginnen und gegenseitig ihre unerwünschten Bewegungen verstärken. Dabei wird Material nicht nur durch die Hauptschneiden zerspant. Vielmehr führt das Rattern, eine zyklisch hin und her gehende Bewegung in radialer Richtung, zum temporären und sich ständig wiederholenden Eingriff der Nebenschneiden in die Werkstückoberfläche.
[06] Dieser Vorgang wird durch die Fortsetzung der Spanleitstufe mit positivem Span- winkel in Bereich der Nebenschneide begünstigt. Dabei werden von den Nebenschneiden lokale Vertiefungen in der Oberfläche in einem sich wiederholenden Muster erzeugt, die das Zylinderrohr unbrauchbar machen. Zur gegenseitigen Stabilisierung werden Schneidplatten zum Schälen daher mit Stützfasen ausgerüstet, die das Rattern in gewissem Umfang unterdrücken. Diese Maßnahme reicht jedoch unter ungünstigen Bedingungen nicht aus. Solche ungünstigen Bedingungen können beispielsweise große Vorschübe sein.
[07] Ein weiteres Problem, welches das Rattern begünstigt, ist, dass die Schneidplatten häufig so in den Schälmessern geklemmt werden, dass nur ein geringer Teil der Schneidplatten aus dem Schälmesser herausragt. Dies führt dazu, dass Schälspäne beim Ablauf über die Messerbrust gleiten müssen, bevor sie durch den Kühlschmierstoff ausgetragen werden.
[08] Dabei kann es zeitweilig zum Verkeilen von Spänen zwischen Messerbrust und Rohrwand kommen. Durch das temporäre Verklemmen des Spanes entsteht eine höhere Radialkraft (a), die die Schwimmbewegung des Schälmessers in radialer Richtung erzwingt. Durch diese kurzzeitige Bewegung kann das Rattern angeregt werden. [09] Das bei dem oben beschriebenen Rattern des Werkzeugs übliche Eindringen der Nebenschneide in den Werkstückstoff und damit das ungewollte Herausschneiden von Material aus der Oberfläche bei konventionellem Schneidplatten wird dadurch begünstigt, dass diese Nebenschneiden aufweisen. Diese sind in der Regel scharfkantig und mit Spanflächen mit meist positivem Spanwinkel ausgeführt.
[10] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
[1 1] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Schneidplatte, insbesondere Wendeschneidplat- te, zum Innenschälen, insbesondere zum Innenschälen metallischer Rohre, mittels einer Zerspanungsvorrichtung, wobei die Schneidplatte eine erste Stirn und eine zweite Stirn sowie einen sich dazwischen entlang einer Erstreckungsrichtung erstreckenden Mantel aufweist, wobei der Mantel eine erste Schneide aufweist und die Schneidplatte eine Befestigungsaufnahme zum Fixieren der Schneidplatte in der Erstreckungsrichtung während des Innenschälens aufweist.
[12] Dadurch kann das Rattern eines Werkzeugs minimiert oder ausgeschlossen werden und/oder es können größere Vorschübe gewährleistet werden, welche die Produktivität bei einer Werkstückerstellung erhöhen. Es können somit kostengünstigere Zylinderrohre für Hydraulikzylinder bereit gestellt werden. Zudem kann die Schneidplatte axial in ein Schneidmesser eingespannt werden, sodass - insbesondere durch eine exponierte Lage der Schneidplatte beim Zerspanen - das Rattern minimiert werden kann.
[13] Folgendes sei begrifflich erläutert:
[14] Die„Schneidplatte" und die weiteren hier beschriebenen Schneidplatten bestehen insbesondere aus Hartteilen, Cermet, Polykristallinen kubischen Bornitrit (BN), polykrista- linem Diamant (PD) oder Schneidkeramik und dienen somit als Schneidstoffträger zur Zerspanung von beispielsweise Metallen oder Holz. Schneidplatten werden insbesondere im Sinterverfahren hergestellt und können in einem Werkzeughalter wie beispielsweise einem Schälmesser eingeschraubt oder geklemmt werden. Zudem können die Schneideplatten mit Hartstoffen wie Titancarbit (TiC) oder Titannitrit (TiN) beschichtet werden, um die Verschleißfestigkeit und Wärmebeständigkeit zu verbessern.
[15] Der„Mantel" weist insbesondere Mantelflächen und Mantelkanten auf. Zudem kann sich die Schneide entlang des Mantels beispielsweise entlang einer Mantelkante erstrecken, wobei die Schneide insbesondere durch eine Spanfläche und eine Schneidestützfase gebildet ist.
[16] An den Enden des Mantels kann die Schneidplatte durch die„erste und zweite Stirn" abgeschlossen sein. Dabei ist bevorzugt wenigstens eine Stirn insbesondere flächig ausgestaltet. Auch eine kantenförmige oder punktförmige Stirn ist realisierbar.
[17] Die„Befestigungsaufnahme" sowie die im Weiteren beschriebenen Befestigungsaufnahmen dienen der sicheren Befestigung der Schneidplatte und greifen in ein Gegenstück - beispielsweise eines Schälmessers - ein oder werden von dem Gegenstück des Schälmessers umgriffen. [18] Um im Zusammenspiel mit einem Schälmesser einen Klemmmechanismus bereitzustellen, welcher die Schneidplatte fest arretiert, können die beiden Stirnen jeweils eine Befestigungsaufnahme aufweisen. Somit kann ein axiales Einspannen der Schneidplatte im Schälmesser erfolgen.
[19] In einer weiteren Ausführungsform weisen die beiden Stirnen jeweils eine Stirnflä- che auf. Somit kann im Zusammenspiel mit einem Schälmesser eine flächige Befestigungsaufnahme bereit gestellt werden, welche das axiale Einspannen erleichtert oder ein axiales Fixieren der Spanplatte verbessert.
[20] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Schneidplatte, insbesondere Wendeschneidplatte, zum Innenschälen, insbesondere zum Innenschälen metalli- scher Rohre, mittels einer Zerspanungsvorrichtung, welche insbesondere ein schwimmend angeordnetes Schälmesser aufweist, in dem die Schneidplatte anordenbar ist, wobei die Zerspanungsvorrichtung eine Vorschubrichtung und die Schneidplatte eine erste Schneide aufweisen, welche insbesondere durch eine erste Spanfläche und eine erste Schneidestützfase gebildet ist, wobei die Schneidplatte in der Vorschubrichtung eine erste Befestigungs- aufnähme und entgegengesetzt zur Vorschubrichtung eine zweite Befestigungsaufnahme aufweist, sodass eine Befestigung der Schneidplatte sowohl in die Vorschubrichtung als auch in einer Drehrichtung erhaltbar ist, wobei eine Drehachse der Drehrichtung achsparallel zur Vorschubrichtung ausgerichtet ist. [21] Dadurch kann das Rattern des Werkzeugs minimiert oder ausgeschlossen werden. Zudem können größere Vorschübe gewährleistet werden, welche die Produktivität bei einer Werkstückerstellung erhöhen. Es können somit kostengünstigere Zylinderrohre für Hydraulikzylinder bereit gestellt werden. [22] Die Klemmung einer zuvor beschriebenen Schneidplatte in Umfangsrichtung des Werkzeugs gemäß dem Stand der Technik wird erfindungsgemäß durch eine axiale Spannung ersetzt. Dadurch ist die Schneidplatte in Drehrichtung nach vorn gegenüber einem Schälmesser derart exponiert, dass Späne nicht mehr zwischen einer Messerbrust und einer Rohrinnenwand verkeilt werden können. [23] Folgendes Behilfliche sei erläutert:
[24] Sämtliche in diesem Dokument beschriebene„Schneiden" können beim Zerspanen in Bezug auf andere Zerspanungsverfahren wie Drehen oder Fräsen in einem wesentlich kleineren Anstellwinkel angeordnet werden, sodass die Schälspäne vergleichsweise dünn und breit sind. [25] Die„innengeschälten metallischen Rohre" sind insbesondere metallische Zylinderrohre für Hydraulikzylinder.
[26] Die„Spanfläche" dient zum Abführen eines geschälten Spans.
[27] Die„Vorschubrichtung" ist insbesondere die Richtung, welche beim Innenschälen eines metallischen Rohrs beim Vorschub in das Rohr hinein verwendet wird. [28] Um eine möglichst stabile Befestigungsaufnahme zu erhalten, ist bevorzugt die erste Befestigungsaufnahme an einer ersten Stirnseite und die zweite Befestigungsaufnahme an einer zweiten Stirnseite angeordnet. Dadurch kann eine gute Handhabbarkeit bei der Befestigung gewährleistet werden.
[29] In einer weiteren Ausprägungsform sind die erste und die zweite Befestigungsauf- nähme als eine V-förmige Nut und/oder als eine kegelförmige Nut ausgestaltet. Somit kann eine einfache konstruktive Ausgestaltung für die erste und zweite Befestigungsaufnahme bereitgestellt werden. Hierbei sei darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „kegelförmig" auch„kegelstumpfförmig" mit umfasst ist.
[30] Um Alternative Befestigungsaufnahmeausgestaltungen bereit zu stellen, kann die erste und/oder die zweite Befestigungs aufnähme konkav oder konvex kegelförmig, konkav oder konvex kegelstumpfförmig, konkav oder konvex ellipsoidförmig ausgestaltet ist und/oder, dass die erste und/oder die zweite Befestigungsaufnahme eine konkave oder konvexe sphärische Fläche aufweist.
[31] Folgendes sei erläutert:
[32] Die kegelförmigen, kegelstumpfförmigen und ellipsoidförmigen Befestigungsauf- nahmen können abgeflachte Bereiche aufweisen. Das Gleiche gilt für die sphärischen Flächen. Sämtliche Formen und Flächen können konvex oder konkav ausgestaltet sein. Es soll insbesondere gewährleistet werden, dass mittels der Befestigungsaufnahmen eine axiale Spannung im Schälmesser umsetzbar ist.
[33] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch eine Schneidplatte, insbesondere Wendeschneidplatte, zum Innenschälen, insbesondere zum Innenschälen metallischer Rohre, wobei die Schneidplatte eine erste Schneide aufweist, welche insbesondere durch eine erste Spanfläche und eine erste Schneidestützfase gebildet ist, wobei die Schneideplatte nebenschneidenfrei ist, wobei insbesondere die erste Schneide direkt in einem zugeordnetem Führungsbereich übergeht. Somit kann eine Schneidplatte bereitgestellt werden, die das Auftreten von Rattermarken im geschälten Rohr verhindert.
[34] Die zuvor definierten Begrifflichkeiten gelten für diese Schneidplatte analog.
[35] Der„Führungsbereich" umfasst insbesondere den Bereich vom höchsten Punkt der Hauptschneide bis zu der von der zugeordneten Schneide abgewandten Stirnseite.
[36] Um die mechanischen Einwirkungen des Führungsbereichs auf die Innenfläche des metallischen Rohres zu verringern, kann der Führungsbereich eine Fase und/oder eine Ver- rundung aufweisen. [37] In einer weiteren Ausprägungsform weist der Führungsbereich eine Führungsbe- reichstützfase auf. Zum einen kann der Führungsbereich durch diese Fase gestützt werden, zum anderen kann über diese Fase Schmiermittel abgeführt werden.
[38] Um die beiden zuvor beschriebenen Aspekte zusammenzuführen, kann die Schneidplatte ein, mehrere oder sämtliche Merkmale der vor dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführten Schneidplatte aufweisen.
[39] In einer weiteren Ausführungsform weist die Schneidplatte weitere Schneiden, insbesondere eine zweite, dritte oder vierte Schneide, auf, welche insbesondere durch eine zweite, dritte oder vierten Spanfläche und einer zweiten, dritten oder vierten Schneidestütz - fase gebildet sind, wobei insbesondere jeder der Schneiden je einen zugeordneten Führungsbereich und jeder der Führungsbereiche eine Führungsbereichstützfase aufweist. Somit kann die Schneidplatte mehrfach verwendet werden, wodurch sich die Materialkosten verringern.
[40] In einem zusätzlichen Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Schälmesser, ins- besondere zum Innenschälen von Zylinderrohren für Hydraulikzylinder, mit einer axiale Schneidplattenspannung, welche insbesondere zum Spannen einer zuvor beschriebenen Schneidplatte einsetzbar ist. Dadurch kann eine Schneidplatte in Vorschubrichtung beim Innenschälen eines Rohres arretiert werden, wobei insbesondere die Ausrichtung der axialen Spannung und der Vorschubrichtung übereinstimmen. [41] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Schälmesser, insbesondere zum Innenschälen von Zylinderrohren für Hydraulikzylinder, wobei das Schälmesser ein erstes Befestigungsmittel und ein zweites Befestigungsmittel aufweist, welche derart ausgestaltet sind, dass eine lösbar feste Verbindung mit der ersten und zweiten Befestigungsaufnahme einer zuvor beschriebenen Schneidplatte ausbildbar ist.
[42] Dadurch kann ein Schälmesser bereitgestellt werden, welches eine zuvor beschriebene Schneidplatte lösbar fest aufnehmen kann. [43] Das„Schälmesser" ist insbesondere ein Werkzeug, welches spanende Elemente wie Schneidplatten aufnimmt und zum Innenschälen von Rohren verwendet wird, wobei in diesem Fall an den radialen Außenpunkten des Schälmessers je eine Schneidplatte angebracht ist. [44] Als Schälmesser im hier umfassenden Sinne kommen jedoch auch sämtliche andere Zerpanungswerkzeuge in Betracht, welche zur Aufnahme von Schneidplatten geeignet sind.
[45] Um für die V-förmige Nut ein entsprechendes Gegenstück bereitstellen zu können, kann das Schälmesser eine V-förmige Feder aufweisen. Somit ist eine Befestigung nach dem Nut- und Federprinzip realisierbar.
[46] In einer weiteren Ausführungsform weist das Schälmesser eine zuvor beschriebene Schneidplatte auf. Somit kann ein mit Schneidplatten bestücktes Schälmesser bereitgestellt werden.
[47] Um zu verhindern, dass Schälspäne beim Ablauf über die Messerbrust gleiten, kann die Schneidplatte in exponierter Lage angebracht sein, sodass eine Exponierfläche mit einem Flächenanteil von größer 50 %, 60 %, 70 , 80 %, 90 % oder die gesamte Exponierfläche frei vor dem Schälmesser angeordnet ist.
[48] Die„Exponierfläche", auch Spanfläche genannt, entspricht der Fläche, welche beim Innenschälen eines Rohres durch die Schneidplatte in Rotationsrichtung der Rohrinnen- wand zugewandt ist.
[49] Um ein automatisches Stabilisieren des Schälmessers beim Innenschälen eines Rohres zu realisieren, kann das Schälmesser schwimmend verwendet werden.
[50] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Schälmesser mit einer Schneidplatte, insbesondere einer zuvor beschriebenen Schneidplatte, wobei die Schneidplatte in exponierter Lage abgebracht ist, sodass die Exponierfläche mit einem Flächenanteil von größer 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % oder die gesamte Exponierfläche frei vom Schälmesser ist. [51] Die Begrifflichkeiten entsprechen dem zuvor dargelegten Verständnis.
[52] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden durch eine Zerspanungsvorrichtung, welche ein zuvor beschriebenes Schälmesser oder eine zuvor beschriebene Schneidplatte aufweist. Somit kann eine Zerspanungsvorrichtung bereitgestellt werden, die beim Zerpanen eines Rohres die zuvor beschriebenen Schälmesser oder Schneidplatten verwendet.
[53] In einer diesbezüglichen Ausführungsform kann das Schälmesser schwimmend angeordnet sein. Somit findet ein automatisches Stabilisieren des Schälmessers beim Zerspanungsvorgang statt. [54] In einem abschließenden Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Werkstück, welches mit einer zuvor beschriebenen Zerspanungsvorrichtung hergestellt ist. Bei diesem Werkstück handelt es sich insbesondere um Zylinderrohre für Hydraulikzylinder, welche weniger oder keine Rattermarken aufweisen.
[55] Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug- nähme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die
Figur 1 eine schematisch skizzierte Abbildung einer konventionellen Schälschneide nach dem Stand der Technik,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Schälmessers in einem Zylinderrohr nach dem Stand der Technik,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Schälmessers mit angeordneten
Schneidplatten in einem Zylinderrohr nach dem Stand der Technik,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer eingespannten Schneidplatte in die Befestigung eines Schälmessers,
Figur 5 eine schematische Darstellung der Schneidplatte (Ansicht entgegen der
Drehrichtung), Figur 5a eine schematische Darstellung der Schneidplatte in einer Aufsicht,
Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Schälmessers mit Schneidplatten in einem Zylinderrohr,
Figur 7 eine schematische Darstellung einer kegelförmigen Befestigungsaufnahme,
Figur 7a eine schematische Darstellung einer eine kegelförmige Nut aufweisende
Wendeschneidplatte, welche an einem Plattensitz eines Schälmessers anliegt,
Figur 7b einen schematische Darstellung eines Schnitts A-A und eine Darstellung eines Schnitt B-B zu der an den Plattensitz anliegenden Wendeschneidplatte aus Figur 7a,
Figur 7c eine schematische Darstellung der in die Befestigung des Schälmessers eingespannten Wendeschneidplatte aus Figur 7a,
Figur 7d eine stark schematisierte Seitenansicht der eingespannten Wendeschneidplatte aus Figur 7c zur Darstellung von Wirkkräften,
Figur 8 eine schematische Darstellung einer als Ellipsoid ausgestalteten Befestigungsaufnahme,
Figur 9 eine schematische Darstellung einer mit kugelförmigen Befestigungsmitteln gespannten Schneidplatte (Ansicht entgegen der Drehrichtung),
Figur 9a eine schematische Darstellung der Schneidplatte in einer Aufsicht,
Figur 9b einen Schnitt C-C aus Fig. 9a im Bereich einer Kugelspannung,
Figur 10 eine schematische Darstellung der Schneidplattenspannung mittels Spannsegmenten und konkavem Ellipsoid (Ansicht Z),
Figur 10a eine schematische Darstellung eines Längsschnitt durch die Segmentbefestigung gemäß Fig. 10, Figur 10b eine schematische Darstellung eines Schnitts D-D gemäß Fig. 10a,
Figur 11 eine perspektivische Darstellung eines Schälmessers mit 2 Schneidplatten.
Befestigungsaufnahmen: V-Nuten entsprechend Figur 5,
Figur 12 eine Ansicht eines Schälmessers mit 2 Schneidplatten mit nur 2 Schneiden;
Befestigungsaufnahme: schräge Flächen,
Figur 12a eine Aufsicht zur Figur 12 und
Figur 13 eine perspektivische Darstellung eines Schälmessers mit 2 Schneidplatten mit jeweils 4 Schneiden, wobei eine Spannung durch eine Spannschraube an der Vorderseite des Messers erfolgt. [56] Nach dem Stand der Technik, dargestellt in den Figuren 1 bis 3, ist das Schälen ein Zerspanungsprozess, bei welchem vergleichsweise kleine Spantiefen (typischerweise 0,1- 0,5 mm) mit großen Werkzeugvorschüben (typischerweise 1 bis 2 mm/U und Schneide) abgetragen werden. Um dies zu ermöglichen, werden die Hauptschneiden 1 bei Schneidplatten 500 zum Schälen mit wesentlich kleinerem Anstellwinkel 3 angeordnet, als dies bei Schneidplatten 500 für andere Zerspanungsverfahren wie Drehen oder Fräsen der Fall ist (siehe Fig. 1). Infolge dieser geometrischen Besonderheit sind Schälspäne vergleichsweise dünn und breit.
[57] Eine Nebenschneide 2 der Schneidplatte 500 ist in Vorschubrichtung hinter der Hauptschneide 1 angeordnet. Eine Spanleitstufe 4 erstreckt sich über die gesamte oder ei- nen wesentlichen Teil der Länge der Nebenschneide 2. Die Schneidengeometrie, welche insbesondere durch einen Spanwinkel und einen Freiwinkel gebildet wird, entspricht deshalb der Hauptschneide 1. Schälmesser 5 mit zugehörigen Schneidplatten 500 werden verbreitet zur Herstellung von Zylinderrohren 290 für Hydraulikzylinder eingesetzt.
[58] Dabei werden die Schneidplatten 500 zum Innenschälen auf in radialer Richtung schwimmend angeordneten Schälmessern 5 eingesetzt (Fig. 2). Dies ermöglicht der Gesamtanordnung aus Schneidplatten 500 und Schälmesser 5 in gewissem Umfang dem, durch die vorhergehenden Fertigungsprozesse bedingten Geradheitsfehlern der Rohre 290 zu folgen. Dies ist gewollt, um die Zylinderrohre 290 mit möglichst geringer Materialzerspanung wirtschaftlich zu fertigen. Dies setzt jedoch voraus, dass sich die in der Regel an den Schälmessern 5 gegenüber angeordneten Schneidplatten 500 gegenseitig durch die Balance der Passivschnittkräfte (a) und (b) stabilisieren. [59] Werkzeuge zum Zerspanen mit dünnen und breiten Spänen neigen generell zur Instabilität, welche zum Rattern während der Bearbeitung führen kann. Wenn diese Erscheinung auftritt, können sich die gegenüber liegenden Schneiden nicht mehr in ausreichendem Maße stabilisieren. Die Folge ist, dass beide Schneiden zu rattern beginnen und gegenseitig ihre unerwünschten Bewegungen verstärken. Dabei wird Material nicht nur durch die Hauptschneiden zerspant. Vielmehr führt das Rattern, eine zyklisch hin und her gehende Bewegung in radialer Richtung (siehe Fig. 2), zum temporären und sich ständig wiederholenden Eingriff der Nebenschneiden in die Werkstückoberfläche.
[60] Dabei werden von den Nebenschneiden lokale Vertiefungen in der Oberfläche in einem sich wiederholenden Muster erzeugt, die das Zylinderrohr unbrauchbar machen. Zur gegenseitigen Stabilisierung werden Schneidplatten zum Schälen daher mit Stützfasen ausgerüstet, die das Rattern in gewissem Umfang unterdrücken. Diese Maßnahme reicht jedoch unter ungünstigen Bedingungen nicht aus.
[61] Ein weiteres Problem, welches das Rattern begünstigt, ist, dass die Schneidplatten häufig so in den Schälmessern geklemmt werden, dass nur ein geringer Teil der Schneid- platten aus dem Schälmesser herausragt. Dies führt dazu, dass Schälspäne 6 beim Ablauf über die Messerbrust 307 gleiten müssen, bevor sie durch den Kühlschmierstoff ausgetragen werden.
[62] Dabei kann es zeitweilig zum Verkeilen von Spänen zwischen Messerbrust 307 und Rohrwand 290 kommen. Durch das temporäre Verklemmen des Spanes 6a entsteht eine höhere Radialkraft (a), die die Schwimmbewegung des Schälmessers in radialer Richtung erzwingt. Durch diese kurzzeitige Bewegung kann das Rattern angeregt werden.
[63] Die weiteren Ausführungen beziehen sich auf erfindungsgemäße Ausführungsformen: [64] Die Grundform einer Schneidplatte 500 ist ein Polyeder, dessen Flächen als gleichschenklige, symmetrische Trapeze mit je einer kurzen und einer langen Grundseite ausgestaltet sind. Zwei trapezförmige Polyederflächen haben eine gemeinsame lange Grundseite und sind zueinander abgewinkelt, sodass sie eine geknickte rautenähnliche Fläche bilden. Die geknickten Rautenflächen bilden den geschlossenen Mantel der Schneidplatte.
[65] Die Hauptschneiden 16 werden durch jeweilige Spanflächen 19 und durch Ihnen zugeordnete Stützfasen 20 gebildet. Im Bereich 15 geht die Hauptschneide in die Nebenschneide 18 mit der zugehörigen Stützfase 17 über. Die Schneidplatte 500 ist als vierfach- Wendeschneidplatte ausgebildet. Daher weist die Schneidplatte insgesamt 4 der beschrie- benen Hauptschneiden 19 und Nebenschneiden 18 auf, 2 dieser Schneiden 19/18 diagonal auf der 1. Rautenfläche und 2 auf der zur 1. gegenüberliegenden 2. Rautenfläche. Die Befestigungsaufnahmen 9 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel als V-Nuten 9a ausgebildet. Diese erstrecken sich entsprechend den Schnittzeichnungen in Figur 5 über beide Stirnseiten. Die Spanflächen 19 der Hauptschneiden 16 enden im Bereich 15 nahe einem jeweils höchsten Punkt einer der Hauptschneiden 16. Eine zusätzlich zur Führungsbereichstützfase vorgesehene Verrundung 18 an der Vorderkante stumpft diesem Bereich so weit ab, dass ein Zerspanen in diesem Bereich ausgeschlossen ist. Alternativ wird statt der Verrundung 18 eine Fase verwendet. Damit wird das unerwünschte Eindringen einer - gemäß einem Aspekt der hier vorgestellten Erfindung nicht mehr vorhandenen - Nebenschneide in die Werkstückoberfläche und damit die Bildung von Rattermarken unterdrückt.
[66] Zum Zerspanen werden zwei Wendeschneidplatten 500 in einem Schälmesser 5 verwendet, wobei das Schälmesser 5 in einem Rotationswerkzeug 220 schwimmend gelagert ist.
[67] V-förmige Nuten 9a sind an beiden Stirnseiten der Wendeschneidplatte 500 ange- bracht.
[68] In einer anderen Ausgestaltung können die Befestigungsaufnahmen als konkaver Kegelstumpf 51 (Figur 7) oder als konkaver Ellipsoid 52 (Figur 8) ausgebildet sein. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausgestaltung können die Befestigungsaufnahmen als konkave Sphärische Flächen ausgebildet sein. Die beschriebenen geometrischen Formen können auch als konvexe geometrische Körper aus den Stirnseiten der Wendeschneidplatten herausragen.
[69] Kegelförmige Befestigungsaufnahmen 29 gemäß Fig. 7 stehen im Eingriff mit sphä- rischen Befestigungselementen 30. Sie sind in radialer Richtung des Werkzeugs gegenüber den kegelförmigen Befestigungsaufnahmen tiefer (Fig. 9) und in Umfangsrichtung nach hinten (Fig. 9a) angeordnet, so dass sie an den Punkten 34 und 34' bzw. 35 und 35' mit der Schneidplatte im Eingriff stehen. Die Spannkräfte 36 und 36' wirken daher außermittig.
[70] Dadurch wird eine schräg gerichtete Kraft (39) ausgeübt, die in je eine horizontal und eine vertikal gerichtete Komponente (38; 40) zerlegt wird. Auf diese Weise wird die Schneidplatte sicher in Richtung der Schnittkraft gegen das Schälmesser (32) und in radialer Richtung gegen die Unterlage (37) gedrückt.
[71 ] Bei einer Ausgestaltung der Befestigungsaufnahme als konkaver Ellipsoid 52 ist das Befestigungsmittel so angeordnet, dass Letzteres in der Kontaktzone 43 im Eingriff steht. Dadurch wird eine schräg gerichtete Kraft (39) ausgeübt, die in je eine horizontal und eine vertikal gerichtete Komponente (38; 40) zerlegt wird. Auf diese Weise wird die Schneidplatte sicher in Richtung der Schnittkraft gegen das Schälmesser (32) und in radialer Richtung gegen die Unterlage (37) gedrückt.
[72] In dieser Ausgestaltung ist das Befestigungsmittel als Pratze 45 ausgeführt. Diese wird mittels Spannschraube derart am Schälmesser befestigt und mittels Spannkraft 44 gehalten, dass die axiale Spannkraft 36 entsteht.
[73] Zwei Wendeschneidplatten 500 mit jeweils 4 Schneiden mit V-förmigen Nuten 9a an beiden Stirnseiten sind in Tandemanordnung im Schälmesser 32 befestigt. Fixe Befestigungsmittel 10 befinden sich an beiden Stirnseiten des Schälmessers. Ein keilförmiges Ein- griffselement 53 ist zwischen den Schneidplatten angeordnet und greift in deren V-förmige Nuten 9a ein. Durch Anziehen der Klemmschraube 54 werden die Schneidplatten gegen die Befestigungsmittel 10 verspannt. [74] Zwei Wendeschneidplatten 500 mit jeweils 2 Schneiden mit schrägen Spannflächen 55 an beiden Stirnseiten sind in Tandemanordnung im Schälmesser 32 befestigt. Fixe Befestigungsmittel 10 befinden sich an beiden Stirnseiten des Schälmessers. Ein keilförmiges Eingriffselement 53 ist zwischen den Schneidplatten angeordnet und greift an deren schrä- gen Spannflächen 55 ein. Durch Anziehen der Klemmschraube 54 werden die Schneidplatten gegen die Befestigungsmittel 10 verspannt.
[75] 2 Wendeschneidplatten 500 mit jeweils 4 Schneiden mit konkavem Kegelstümpfen 51 oder konkavem Ellipsoiden 52 an beiden Stirnseiten sind in Tandemanordnung im Schälmesser 32 befestigt. Ein fixes Befestigungsmittel 10 befindet sich an der rückwärti- gen Stirnseite des Schälmessers. Ein verschiebbares Eingriffselement 57 ist zwischen den Schneidplatten angeordnet und greift in deren Befestigungsaufnahmen 9 (Ausführungen gemäß Position 51, 52 oder ähnlich) ein. An der Vorderseite des Schälmessers befindet sich die Schraubenaufnahme 58 mit der Klemmschraube 54. Durch Anziehen der Klemmschraube 54 werden die Schneidplatten gegen das verschiebbare Eingriffselement 57 und das Befestigungsmittel 10 verspannt. Die dadurch erzeugten axialen Spannkräfte 36 erzeugen an allen Stirnseiten der beiden Schneidplatten die zur einwandfreien Anlage der Schneidplatten erforderlichen Kräfte 38 und 40 (Figuren 9 und 10).
[76] Das Schälmesser 5 weist zweckmäßig gestaltete Eingriffselemente 10 auf, welche in axialer Richtung mit gegeneinander gerichteten Kräften 11, I Ia gegen die Wende- schneidplatte 500 gespannt sind. Die Eingriffselemente 10 sind so gestaltet, dass sie ausschließlich gegen die in Drehrichtung 250 hinten liegenden Flächen 12 der V-förmigen Nuten 9a gespannt sind. Dadurch wird die Schneidplatte nach hinten gegen die Anlagefläche 13 des Schälmessers 5 verspannt.
[77] Jedes Eingriffselement 10 ist L-förmig ausgestaltet, wobei der kürzere Arm um den Winkel abgewinkelt ist, welcher dem Öffnungswinkel der V-förmigen Nuten 9a entspricht. Die Stirnseite des abgewinkelten Armes der Eingriffselemente 10 ist derart ausgestaltet, dass diese mit der gegen die in Drehrichtung 250 vorne liegenden Flächen 12a der V- förmigen Nuten 9a kontaktfrei ist. [78] Die beiden Eingriffselemente 10 sind zueinander gekoppelt, sodass ein Verspannen der Eingriffselemente mittels einer Schraube (nicht dargestellt) erfolgt.
[79] Die V-förmigen Nuten 9a sind so ausgebildet, dass die Schneidplatte in vier Lagepositionen gespannt werden können. [80] In einer weiteren Ausgestaltung (siehe Figur 7) sind die Eingriffselemente 10 Kugeln 30, welche einerseits Bestandteil von im Messerkörper 32 befestigten Kugelbolzen 31 sind.
[81] Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Kugel 30 Bestandteil
eines verschiebbaren Spannelementes 33, welches als Eingriffselement 10 fungiert. Die Kugeln 30 sind gegenüber den kegelförmigen Vertiefungen 29 derart exzentrisch angeordnet, dass diese die kegelförmigen Vertiefungen 29 einseitig an den Berührpunkten 34, 34' und an den Berührpunkten 35, 35' in Kontakt stehen.
[82] In diesen Punkten 34, 34', 35, 35' werden die gegeneinander gerichteten Spannkräfte 36, 36' eingeleitet. Aufgrund der Keilwirkung haben diese Spannkräfte 36, 36' Radial- kräfte 38, 40 zur Folge, welche die Schneidplatte 500 an beiden Enden gegen den Plattensitz 37 und gleichzeitig gegen das Schälmesser 5 drücken. Die Resultierende dieser Kräfte 38, 40 ist die Kraft 39.
[83] Zum Innenschälen eines metallischen Rohres 290 ist das Schälmesser 5 schwimmend im Rotationswerkzeug 220 einer Zerspanungsvorrichtung (nicht dargestellt) schwimmend gelagert. Das Rotationswerkzeug 220 rotiert in Drehrichtung 250 in das metallische Rohr in Vorschubrichtung 240 hinein. Die Vortriebsgeschwindigkeit beträgt dabei 2 mm pro Umdrehung und Schneide.
[84] Durch die beiden gegenüber angeordneten Wendeschneidplatten 500 wird dabei die Innenseite des Rohrs 290 geschält. Dabei trifft der Bereich zwischen Punkt 516 und Punkt 15 der Hauptschneiden 16 auf das Material des Rohres. Der Innendurchmesser des Rohres 290 wird dabei durch den Punkt 15 bestimmt. Durch die Verrundung 18 ist der Bereich 14 kontaktfrei zur Rohrinnenwand 290.