Spanabhebendes Werkzeug, insbesondere Stecheinsatz

Die Erfindung betrifft ein spanabhebendes Werkzeug, insbeson¬ dere Stecheinsatz, mit einem eine schlitzförmige Ausnehmung aufweisenden Halter und einem Schneideinsatz, der hierin unter Vorspannung mittels eines als eine Seite der Ausnehmung ela¬ stisch abspreizbar ausgebildeten Klemmarmes lösbar gehaltert ist, wobei der Schneideinsatz und die schlitzförmige Ausnehmung an ihren gegenseitigen zusammenwirkenden Einschub- und Anlage¬ flächen im Querschnitt jeweils V-förmig gestaltet sind und der Schneideinsatz an seiner dem Klemmarm zugewandten Einschub- und Anlagefläche eine Mehrzahl von im wesentlichen ebenen in Ein¬ schubrichtung hintereinander angeordneten Teilflächen aufweist, wovon zwei Flächen in einem stumpfen Winkel zueinander stehen und einen Knickpunkt an der Dachkante derart bilden, daß der Klemmarm im Klemmzustand auf dem Schneideinsatz zwischen der Dachkante und der Schneidkante angreift.

Bereits in der DE-OS 22 06 654 wird ein Stechhalter beschrie¬ ben, der einen elastisch biegbaren Klemmarm besitzt, dessen freies Ende den Schneideinsatz unter Wirkung seiner Biegespan¬ nung gegen den Halter preßt.

Um die Klemmkraft besser einstellen zu können und ein Heraus¬ drücken des Schneideinsatzes aus der schlitzförmigen Ausnehmung zu verhindern, wird in der EP 0 095 062 B2 ein Stechwerkzeug vorgeschlagen, bei dem der Schneideinsatz und der obere Klemm¬ backen mit einem Einschubbegrenzungsanschlag versehen sind, der Art, daß der Schnittdruck zu einer proportionalen Erhöhung der Klemmspannung führt, wobei der Klemmschlitz eine rückseitig vom Anschlag ausgehende Ausnehmung aufweist, die sich von der Längsrichtung des Klemmschlitzes abweichend im oberen Klemm¬ backen erstreckt, so daß zu dessen Aufspreizbarkeit eine sieht-

bar schmal ausgeprägte, als Gelenkstelle wirkende Brücke gebil¬ det wird. Die Klemmfläche des oberen Klemmbackens steigt gegen¬ über der Klemmfläche des Schneideinsatzes leicht nach innen an, so daß insgesamt eine wesentliche, den Schneideinsatz in die Klemmbacken einklemmende Hebelwirkung entstehen soll.

Die DE 39 06 822 AI beschreibt eine Weiterentwicklung der vor¬ beschriebenen Ausführungsform, nach der der Klemmschlitz im hinteren Bereich einen ovalen Schlitzbereich aufweist, in dem ein Aufspreizschlüssel mit elliptischem Querschnittsprofil ein¬ steckbar und verdrehbar ist, wodurch der Klemmarm abgespreizt und der Steck- oder Schneideinsatz entlastet wird.

Das Schneidwerkzeug nach der EP 0 152 729 Bl weist einen Schneideinsatz mit einer Kantenoberfläche auf, die gegenüber der Auflagefläche eine Mehrzahl von gegenseitig geneigten Tei¬ len aufweist, die dazu bestimmt sind, während des Einsetzens des Schneideinsatzes als Gleitflächen zu dienen, wobei der Be¬ ginn der Endphase des Einsetzens durch einen Knick- oder Halte¬ punkt zwischen zwei unter einem stumpfen Winkel geneigten Tei¬ len der Kantenoberfläche definiert ist. Die Fläche der Klemmbe¬ rührung liegt in der Endposition zwischen dem Klemmarm und der Kantenoberfläche zwischen dem Knick- und Haltepunkt und der Schneidkante des Schneideinsatzes. Der Schneideinsatz ist an den zusammenwirkenden Oberflächen ebenso wie die korrespondie¬ renden Flächen des Halters V-förmig ausgestaltet. Die beiden einen Knick- und Haltepunkt bzw. eine Dachkante bildenden Teil¬ flächen sind derart angeordnet, daß die Klemmfläche etwa paral¬ lel der Auflagefläche des Schneideinsatzes liegt und die hieran angrenzende Fläche unter einem positiven Winkel zwischen 2° und 5° geneigt ist.

Eine entsprechende Ausgestaltung mit einer Anschlag-Nase für eine Stirnseite des Klemmarmes zeigt die EP 0 242 343. Die an die Anschlagnase angrenzende Spannfläche des Schneideinsatzes

liegt parallel zu deren Auflagefläche. An die genannte Spann ^¬ fläche schließt sich unter positivem Winkel eine ebene Fläche an. Im Querschnitt sind auch hier die jeweiligen Anlageflächen des Schneideinsatzes und der schlitzförmigen Ausnehmung V-förmig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs ge¬ nannte spanabhebende Werkzeug derart weiterzubilden, daß der Schneideinsatz in dem Halter gegen ein Herausziehen gesichert ist, insbesondere, wenn das Werkzeug aus einer Nut zurückgefah¬ ren wird.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen spanabhebenden Werkzeug nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Teilfläche, an der der Klemmarm angreift, unter einem negativen Winkel gegen¬ über der Auflagefläche oder der durch die Auflagelinien des Schneideinsatzes definierten Ebene geneigt ist. Gegenüber den nach dem Stand der Technik bisher bekannten Schneidsätzen führt diese Neigung in Verbindung mit dem Klemmarm dazu, daß der Schneideinsatz auch bei Zugbeanspruchungen nicht aus der Klemm¬ lage herausgezogen oder unbeabsichtigt verschoben werden kann. Je nach Neigungswinkel, der vorzugsweise zwischen 2° und 30° liegt, bestimmt sich die nach hinten, d.h. in Einschubrichtung wirkende durch die Klemmkraft bestimmte Komponente, wobei der größere Teil der Klemmkraft den Schneideinsatz in die Auflage im Halter preßt. Vorteilhafterweise kann diese Ausführungsform mit allen nach dem Stand der Technik bekannten Gestaltungsmerk¬ malen kombiniert werden, bei denen rückwärtige Anschläge in der Halterausnehmung vorgesehen sind, um ein Verschieben des Schneideinsatzes bei der Zerspanoperation nach hinten zu ver¬ hindern. Eine seitliche Verschiebung der Schneideinsätze wird durch die im Querschnitt jeweils V-förmigen Flächen am Schneideinsatz und Halter wirksam verhindert.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be¬ schrieben.

So liegt der Klemmarm am Schneideinsatz vorzugsweise zwischen der Dachkante und der Schneidkante punkt- oder linienformig an (wobei die Anlagelinie quer zur Einschubrichtung steht) . Diese punkt- oder linienförmige Anlage sichert - auch bei etwaigen Oberflächenbearbeitungsungenauigkeiten am Schneideinsatz und der Halterausnehmung - eine stabile Arretierung.

Nach einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Klemmarm eine im vorderen Bereich ebene Anlagefläche, die im Klemmzustand gegen¬ über der entsprechenden gegenüberliegenden Teilfläche des Schneideinsatzes leicht nach innen ansteigt. Der Anstiegswinkel liegt zwischen 1° und 10°. vorzugsweise 1° bis 5°.

Die Auflagefläche des Schneideinsatzes und der entsprechende Aufnahmesitz im Halter kann zur weiteren Erhöhung der Stabili¬ tät als Hohlboden konkav gewölbt sein.

Die vorbeschriebene Ausführungsform bietet in Verbindung mit der Hohlbodenausgestaltung eine Mehrpunktanlage im Bereich des Aufnahmesitzes bzw. des Schneideinsatzbodens gegenüber einer einseitigen Punkt- oder Linienpressung in der Schneidein¬ satzoberfläche. Will man eine weitere Stabilisierung erreichen, kann der Klemmarm zusätzlich einen weiteren Angriffspunkt oder eine weitere Angriffslinie oder -fläche an einer von der Schneidkante weitestentfernt liegenden weiteren Teilanlageflä¬ che haben, d.h., der Schneideinsatz wird von oben im vorderen Bereich hinter der Schneidkante und im weitestliegenden hinte¬ ren Bereich der Schneidkante geklemmt.

Hierbei wird bevorzugt eine Ausführungsform des Schneidein¬ satzes mit drei in Einschubrichtung gesehen hintereinanderlie- genden, im Querschnitt V-förmig ausgebildeten Teilflächen be¬ vorzugt, von denen die letzte, von der Schneidkante weitestent¬ fernt liegende parallel zu der Schneideinsatzauflagefläche liegt. Sofern die Auflagefläche hohl ausgestaltet ist, ist in

entsprechender Weise die durch die Auflagelinien definierte Ebene zu verstehen. Die mittlere Teilfläche wird vorzugsweise unter einem positiven Winkel von 5° bis 70° gegen die Auflage¬ fläche geneigt ausgebildet, was sich beim Einschieben des Schneideinsatzes in die schlitzförmige Ausnehmung derart aus¬ wirkt, daß die geneigte zweite Fläche gegenüber der Vorderseite des Klemmarmes eine Art Rampe darstellt, weshalb beim Eintrei¬ ben des Schneideinsatzes der Klemmarm abgespreizt wird, um nach Passieren der Dachkante den Klemmeinsatz nach hinten in die Aufnahme zu ziehen. Die hintere letzte Anlagefläche, an der ggf. der Klemmarm zusätzlich weiterhin angreift, ist entweder parallel zur Schneideinsatzunterseite bzw. dem Sitz im Halter oder unter einem positiven Winkel von 1° bis 10°, vorzugsweise 1° bis 5°, gegen die Auflagefläche des Schneideinsatzes ge¬ neigt. Bei einer geneigt ausgeführten Form ist somit der Über¬ gang von der ersten Teilfläche zur zweiten Teilfläche als Dach und der Übergang von der zweiten Teilfläche zur dritten Teil¬ fläche als Senke ausgebildet. Die zweite und dritte Teilfläche können jedoch auch als eine einzige Fläche ausgebildet sein. Die Teilflächen sind in der Regel eben ausgestaltet, können je¬ doch auch leicht konkav bzw. konvex gewölbt sein. Preßt der Klemmarm sowohl im vorderen Bereich als auch im hinteren Be¬ reich den Schneideinsatz in den Schneideinsatzsitz, so besitzt der Klemmarm vorzugsweise zwischen der vorderen Teilfläche und der hinteren Anlagefläche eine Ausnehmung, die in einer bevor¬ zugten Ausführungsform rund ist. Mit dieser Ausnehmung wird die zweite Teilfläche des Schneideinsatzes einschließlich der Dachkante "überbrückt".

Bildet man den Schneideinsatz in der Höhe größer aus als die unbelastete schlitzförmige Ausnehmung, so ergibt sich im Klemm¬ zustand des Schneideinsatzes eine Vorspannung.

Nach einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Schneideinsatz im an die Schneidkante angrenzenden Bereich einen Anschlag, der die Endposition des Schneideinsatzes im Halter durch Anlage ge¬ gen eine Stirnfläche des Halterklemmarmes bestimmt.

Als bevorzugte Anordnung eines Kühlmittelkanals bietet sich der Klemmarm selbst an.

Um den Schneideinsatz leicht aus der Klemmung zum Wechsel oder nach Beendigung des Arbeitsvorganges lösen zu können, besitzt die schlitzförmige Ausnehmung in einem an den für die Aufnahme des Schneideinsatzes angrenzenden Bereich eine konturierte Aus¬ nehmung, in die ein Steckschlüssel mit im Querschnitt größerer Länge als Breite einsteckbar und bei Drehung desselben die schlitzförmige Ausnehmung im Bereich der Schneideinsatzaufnahme aufspreizbar ist. Vorzugsweise sind die konturierte Ausnehmung und der Steckschlüssel im Querschnitt oval oder elliptisch aus¬ gebildet, was das Drehen des Steckschlüssels erleichtert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Vor¬ spannung des Klemmarmes über eine Klemmschraube einstellbar sein, eine Ausführungsform, die sich insbesondere für das Längsdrehen anbietet.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 und 2 jeweils Seitenansichten von Stechwerkzeugen,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III - III nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Detailvergrößerung des Einsatzes nach Fig. 1 oder 2,

Fig. 5 einen Schneideinsatz in einer Seitansicht,

Fig. 6 eine Stirnansicht des Schneideinsatzes nach Fig. 5,

Fig. 7 einen Steckschlüssel in einer Seitenansicht,

Fig. 7a eine Schnittansicht entsprechend der Linie VII - VII in Fig. 7,

Fig. 8 das Einführen des Schneideinsatzes nach Fig. 5 in einen Stechhalter,

Fig. 9 einen weiteren Stecheinsatz und

Fig. 10 den dazugehörigen Stechhalter,

Fig. 11 einen Stechhalter mit Klemmschraube und

Fig. 12 einen Stechhalter mit Kühlmittelzuführung im Klemmarm.

Der jeweils dargestellte Halter 10 besitzt eine schlitzförmige Ausnehmung 11 (siehe insbesondere Fig. 10), deren erster Teil 111 den Außenkonturen des Schneideinsatzes 12 angepaßt ist. In der weiteren Verlängerung der Ausnehmung 11 ist ein länglich-ovaler bis elliptischer Hohlraum 112 vorgesehen, in den ein Einsteckschlüssel 13 (vgl. Fig. 7) mit seinem Einsteck¬ ende 131 einsteckbar ist, wobei um 90"-Drehung der Klemmarm 101 unter Aufspreizung des Schlitzes 11 bewegt wird. Die sich an die ovale Ausnehmung 112 anschließende weitere Verlängerung 113 des Schlitzes bestimmt im wesentlichen die Länge des Klemmar¬ mes 101 und hierüber auch das Maß der durch den Klemmarm auf¬ bringbaren Vorspannung. Der Schneideinsatz 12 besitzt an seinem vorderen Ende eine Schneidkante 121 sowie im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannte Spanflächengeometrien, die, wie im vorliegenden Fall anhand der Schneideinsätze dargestellt, in einen nasenförmigen Teil 122 des Schneideinsatzes übergehen können, dessen rückwärtige Fläche 123 gleichzeitig Anschlagflä¬ che für die vordere Stirnseite 102 des Klemmarmes 101 ist. Wie die Querschnittsansicht entsprechend Fig. 3 zeigt, ist der Schneideinsatz im oberen wie im unteren Bereich jeweils

V-förmig ausgebildet, wobei im vorliegenden Fall der Schneid¬ körper 12 eine konkave Ober- und Unterseite aufweist, wohinge¬ gen die entsprechend ausgebildete konvexe Form vom Halter 10 dargestellt wird. Wesentliche Neuerung des Schneideinsatzes ist die Ausgestaltung der Schneideinsatzoberseite im rückwärtigen Anschluß an die Nase 122. Der Schneideinsatz besitzt hieran an¬ schließend drei Teilfächen 124, 125 und 126, wovon die ersten beiden Teilfächen 124 und 125 einen stumpfen Winkel α mitein¬ ander bilden, und zwar dergestalt, daß ein Knick- oder Dachkan¬ tenpunkt 127 entsteht. Der Winkel δ zwischen den Teilflä¬ chen 125 und 126 ist gleich oder größer als 180°, d.h., diese Teilflächen bilden eine Rinne oder eine durchgehende ebene Fläche miteinander. Die Teilfläche 126 kann parallel zur unte ^¬ ren Anlagefläche 128 des Schneideinsatzes oder hierzu unter ei¬ nem spitzen positiven Winkel verlaufen. Die Teilfläche 124, die an die Nase 122 unmittelbar angrenzt ist unter einem negativen Winkel ß gegenüber der Auflagefläche oder der durch die Aufla¬ gelinien des Schneideinsatzes definierten Ebene geneigt. Dieser Neigungswinkel ß liegt zwischen 2° und 10°, im vorliegenden Fall bei etwa 5°. Die Fläche 125 ist unter einem positiven Winkel γ gegenüber der Auflagefläche 128 geneigt, wobei dieser Winkel zwischen 5° und 70° liegen kann, im vorliegenden Fall bei etwa 12°. Der Klemmarm besitzt mindestens eine vordere An¬ lagefläche 103, die wenn nicht vollflächig an der Teilflä¬ che 124 anliegend so unter einem Winkel ε (siehe Fig. 4) klem¬ mend anliegt. Durch diesen Winkel ε wird eine punkt- bzw. li- nienförmige Berührung im Bereich des mit A gekennzeichneten Anlagepunktes geschaffen. Durch die Winkelneigung ß erfährt der Schneideinsatz 12 auch eine rückwärts wirkende Spannkraft¬ komponente, die verhindert, daß beim Herausziehen des Stech¬ werkzeuges aus der gefertigten Nut oder beim Kopier- bzw. Form¬ drehen mit rückwärts wirkende Schnittkräften der Schneideinsatz aus dem Halter gezogen wird. Die an die erste Teilfläche 124 anschließende Teilfläche 125 unterstützt beim Eintreiben des Schneideinsatzes (siehe Fig. 8) in die Ausnehmung 11 das Auf- spreizen des Klemmarmes 101 bis zum Erreichen des Knickpunk¬ tes 127, wo die Aufspreizung ein Maximum erreicht. Ein weiteres

Einführen des Schneideinsatzes 12 in die schlitzförmige Ausneh¬ mung 11 wird durch die Neigung der Teilfläche 124 in Verbindung mit der Druckspannung des Klemmarmes 101 unterstützt. Der Schneideinsatz kann nur soweit in die schlitzförmige Ausneh¬ mung 11 eingetrieben werden, bis die Stirnfläche 102 des Klemm¬ armes an die entsprechende Anschlagfläche 123 der Nase 122 an¬ stößt. Gleichzeitig oder alternativ hierzu kann auch ein An¬ schlag 104 als rückwärtige Begrenzung des Hohlraumes 111 am Klemmarm 101 vorgesehen sein.

Der Klemmarm 101 kann jedoch noch eine zweite Klemmanlage im Bereich B (siehe Fig. 4) besitzen, wenn der Klemmarm eine mit der Teilfläche 126 korrespondierende weitere Fläche 105 auf¬ weist, die ebenfalls leicht gegenüber der Teilfläche 126 um den Winkel λ mit einem Winkelwert von 1° bis 10°, vorzugsweise 1° bis 5°, geneigt ist, so daß sich auch hier im Bereich B eine punkt- oder linienförmige Berührung im rückwärtigen Teil des Schneideinsatzes ergibt. Um die Teilfläche 125 zu überbrücken, besitzt der Klemmarm 101 zwischen diesen eine Aussparung 106, die ein Halbkreisprofil 107 besitzt. Der Klemmarm 101 verbiegt sich im Klemmzustand. Durch optimale Ausbildung der Größe der Aussparung 106 kann erreicht werden, daß die Spannkräfte in den Klemmbereichen A und B sich so einstellen, daß sich bei der je¬ weiligen Bearbeitungsaufgabe ein Minimum an Auslenkung an der Schneidkante ergibt. Auch im Anschluß an die zweite Klemmflä¬ che 105 kann eine weitere Aussparung 108, begrenzt mit einem kreisförmigen Profil vorgesehen sein. Der Schneideinsatz 12 kann entweder mit einem Schlagwerkzeug, wie einem Gummihammer, in die schlitzförmige Ausnehmung 11 eingetrieben werden oder nachdem mittels des Steckschlüssels 13 und einer 90"-Drehung dieses Schlüssels eine entsprechende Aufspreizung des Schlitzes vorgenommen worden ist. Entsprechend kann der Schneideinsatz auch nach Aufweitung des Schlitzes 11 mittels des Spannschlüs¬ sels 13 entnommen werden.

Der Schneideinsatz kann an seiner Unterseite in einer Seitenan¬ sicht geradlinig ausgebildet sein, wie dies beispielsweise in Fig. 1, 2, 5 und 8 dargestellt ist. Alternativ hierzu kann je¬ doch der Schneideinsatz im V-förmigen Prisma an der Unterseite auch ein Hohlbodenprofil 129 besitzen, entsprechendes gilt für Ausnehmungen 114 des Halters 10 im vorderen Aufnahmebereich des Schlitzes 11.

Gleichfalls ist es, wie in Fig. 1 angedeutet, möglich, die Auf¬ lagefläche 128 unter einem Winkel χ gegenüber der Halterunter¬ seite 109 oder parallel hierzu anzuordnen.

Nach der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform, die sich insbesondere zum Längsdrehen eignet, wird der Klemmarm 101 durch eine Schraube 14 gespannt.

Wird, wie beispielsweise bei Stechdrehoperationen, ein Kühl¬ schmiermittel benötigt, kann der Klemmarm 101 zusätzlich eine Kühlmittelzuführleitung 15 aufweisen.