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Dokumentenidentifikation DE10113633B4 13.04.2006
Titel Profil-Drehwerkzeug
Anmelder Jakob Lach GmbH & Co. KG, 63452 Hanau, DE
Erfinder Maurer, Eugen, Dipl.-Ing., 61239 Ober-Mörlen, DE;
Lach, Horst, 63450 Hanau, DE
Vertreter Beyer & Jochem Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 21.03.2001
DE-Aktenzeichen 10113633
Offenlegungstag 26.09.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2006
IPC-Hauptklasse B23B 27/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23B 27/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B23B 27/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Profil-Drehwerkzeug zum Schruppen und Schlichten von Umfangs- und Planflächen, insbesondere an Werkstücken aus Leichtmetall, bestehend aus einem stabförmigen Halter mit einer Aufnahme für ein Schneidenteil mit einem gerundeten Schneidkopf, dessen aus einem Material wie Diamant oder kubischem Bornitrid bestehende Schneidkante sich über einen Umfangswinkel von mehr als 90° erstreckt, und einer in eine Längsnut im Halter eingreifenden und mittels einer Spannschraube das Schneidenteil am Halter festklemmenden Pratze, deren vorderes Ende als Spanbrecher ausgebildet ist.

Ein derartiges Drehwerkzeug ist in der DE 199 37 738 A1 beschrieben. Es dient u. a. zum Bearbeiten der Umfangs- und Planflächen von Leichtmetallfelgen in einem Arbeitsgang. Dabei treten beim Schruppen mit bis zu 5 mm Spantiefe und hohen Schnittgeschwindigkeiten am gerundeten Schneidkopf und Spanbrecher extreme Belastungen aus über 180° wechselnden Richtungen auf. Hartmetallwerkzeuge sind unter diesen Beanspruchungen nach der Bearbeitung von 200 Felgen verschlissen, d. h. zweimal pro Schicht müssen die Werkzeuge ausgewechselt werden. Werkzeuge mit einem Schneideinsatz aus polykristallinem Diamant oder Bornitrit haben lange Standzeiten, konnten aber zuvor nicht so hoch belastet werden, weil der geklemmte Schneideinsatz in Schwingungen geriet und brach.

Bei der in der DE 199 37 738 A1 beschriebenen Ausführung wird zwar bereits eine allseitig formschlüssige Festlegung des Schneideinsatzes und des Spanbrechers erreicht, aber der Aufbau ist aufwendig und voluminös, weil die Aufnahme der auf die Pratze wirkenden Querkräfte an einer gegenüber dem Schneidkopf seitlich versetzten Spannschraube und einer noch weiter seitlich versetzten Führungsnut erfolgt. Dadurch ergibt sich auch ein relativ großer Abstand der Spannschraube und der Führungsflächen zum Schneidkopf und Spanbrecher und somit ein ungünstiges Hebelarmverhältnis an der Pratze und eine gewisse Weichheit der Einspannung.

Aus der EP 0 325 891 A1 ist ein Profil-Drehwerkzeug bekannt, bei dem die Pratze am hinteren unteren Ende eine konvexe Wölbung aufweist, um welche sie bei Betätigung der Spannschraube verschwenkt. Allerdings greift die konvexe Wölbung nicht in eine passende konkave Ausnehmung im Halter ein, so daß sie keinen formschlüssigen Eingriff bildet, der Längskräfte abstützen könnte. Diese müssen über die Spannschraube abgetragen werden, die wegen der Verschwenkbewegung der Pratze mit Spiel in einem Durchgangsloch sitzt. Die Einspannung des Schneidenteils ist daher nachgiebig und anfällig für Schwingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das zuerst genannte bekannte Drehwerkzeug dahingehend zu verbessern, daß die Einspannung des Schneidenteils und des Spanbrechers einfacher und gleichzeitig fester und steifer ist.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nut mit Bezug auf die Längsrichtung des Halters im wesentlichen in Flucht mit dem Schneidkopf liegt, ihr Grund im Längsschnitt einen ausgerundeten Bogen darstellt und ein Drehlager für die auf ihrer Unterseite im Eingriffsbereich konvex geformte, an den Seitenwänden der Nut geführte Pratze bildet und sich die Spannschraube vor dem Zentrum der konvexen Wölbung mit Spiel durch ein Loch in der Pratze erstreckt.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sich die Spannschraube und die seitlichen Führungsflächen der Pratze in kurzem Abstand unmittelbar hinter dem Schneidkopf befinden. Die Pratze kann wesentlich schmaler sein. Sie liegt großflächig am Halter an, wodurch Eigenschwingungen vorgebeugt wird, und bildet dennoch einen verschwenkbaren Hebel zur Übertragung der Spannkraft der Schraube nach vorn auf den Schneidkopf. Die Hebelarme sind kurz und stehen in einem wesentlich besseren Verhältnis als bei der bekannten Ausführung. Die zusammenwirkenden, gerundeten, vorzugsweise teilzylindrischen Flächen in der Nut im Halter und an der Pratze haben die doppelte Funktion, ein Schwenklager für die Pratze zu bilden und außerdem den bisher separaten axialen Anschlag für diese zu ersetzen.

In der bevorzugten praktischen Ausführung ist der in Längsrichtung des Halters gemessene Abstand zwischen der Mittelachse des Lochs und der Mitte der konvexen Wölbung größer als ein Drittel, vorzugsweise sogar größer als die Hälfte des Abstands zwischen der Mittelachse des Lochs und der Mitte der Klemmstelle zwischen der Pratze und dem Schneidenteil. Dadurch kann ein wesentlich größerer Teil der Spannkraft der Schraube als bisher als Klemmkraft auf das Schneidenteil aufgebracht werden.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung besteht das Schneidenteil nur aus dem Schneidkopf in Form einer Schneidplatte, die vorne und seitlich eine sich über mehr als 180° erstreckende, kreisbogenförmige Schneidkante und am hinteren Ende eine in der Draufsicht von der Kreisbogenform der Schneidkante abweichende Anlagefläche hat, durch die sie drehfest gehalten werden kann.

Für die Praxis wird eine Ausführung des erfindungsgemäßen Drehwerkzeugs bevorzugt, bei der die Schneidplatte eine Lage Hartschneidstoff, wie polykristalliner Diamant oder Bornitrit, auf einer Lage Hartmetall aufweist und konzentrisch zur kreisbogenförmigen Schneidkante aus der Lage Hartmetall ein Zentrierzapfen geformt ist, der in ein passendes Aufnahmeloch am vorderen Ende des Halters einsetzbar ist. Hier erfolgt eine Überleitung der auf die Schneidkante wirkende Axial- und Querkräfte auf den Halter bereits unmittelbar neben der Schneidkante. Im Hinblick auf die hier auftretenden Belastungen empfiehlt es sich, daß die Aufnahme für die Schneidplatte durch einen auf das vordere Ende des Halters aufgelöteten Einsatz aus Hartmetall gebildet ist, der mit dem Aufnahmeloch und einer mit der Anlagefläche zusammenwirkenden Abstützfläche versehen ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Drehwerkzeugs gemäß der Erfindung;

24 eine Seitenansicht, Draufsicht und Vor deransicht des Drehwerkzeugs nach 1;

5 und 6 eine Draufsicht und einen Längsschnitt des Halters des Drehwerkzeugs nach 14;

7 und 8 eine Seitenansicht und eine Draufsicht der Pratze des Drehwerkzeugs nach 14;

9 eine perspektivische Ansicht eines am vorderen Ende des Halters nach 5 und 6 aufzulötenden Hartmetalleinsatzes und

10 und 11 Seitenansicht und Draufsicht der bei dem Drehwerkzeug nach 1 bis 4 durch die Pratze nach 7 und 8 gegen den Hartmetalleinsatz nach 9 angepressten und darin zentrierten Schneidplatte.

Das in 1 bis 4 dargestellte neue Profil-Drehwerkzeug besteht aus einem länglichen Halter 10 mit rechteckigem Querschnitt, der sich am vorderen Ende zu einer schmalen Zunge 12 verjüngt. Im Bereich dieser Zunge 12 ist der Halter 10 mit einer stufenförmigen Aussparung 14 gemäß 5 und 6 versehen, auf die der in 9 gezeigte Hartmetalleinsatz 16 aufgelötet ist. Auf diesen ist eine Schneidplatte 18 aufgesetzt, die durch eine Pratze 20 geklemmt gehalten wird, die ihrerseits durch eine Spannschraube 22 mit dem Halter 10 verspannt ist. Wie in 1, 3 und 4 gezeigt, ist im Beispielsfall die Form und Anordnung der Teile symmetrisch zu einer senkrechten Mittellängsebene durch den Halter 10. Die Pratze 20 braucht bei dieser Anordnung nur wenig breiter zu sein als der Kopf der Spannschraube 22 und der Halter 10 wiederum nur so viel breiter, wie es für die Aufnahme der auf ihn wirkenden Belastungen erforderlich ist.

Eine Besonderheit des gezeigten Drehwerkzeugs besteht darin, daß die Pratze 20 mit ihrem sich von der Spannschraube 22 nach hinten erstreckenden Teil 24 in einer Nut 26 im Halter 10 sitzt, die gemäß 6 im Längsschnitt einen kreisbogenförmigen Grund hat. Die mit 27 bezeichnete Gewindebohrung für die Spannschraube 22 befindet sich am vorderen Ende der Nut 26. Die Breite des hinteren Teils 24 der Pratze 20 paßt zur Breite der Nut 26, so daß diese eine seitliche Führung für die Pratze 20 bietet. Vorzugsweise haben die Nut 26 und der hintere Teil 24 der Pratze 20 einen rechteckigen Querschnitt. Die aneinander anliegenden Seitenflächen der Nut 26 und der Pratze 20 könnten aber auch derart geneigt sein, daß sie vom Grund der Nut aus nach oben divergieren.

Die teilzylindrische Form der Grundfläche der Nut 26 ergibt im Zusammenwirken mit der passend teilzylindrischen Form der unteren Fläche des hinteren Teils 24 der Pratze 20 ein Schwenklager für diese. Beim Anziehen der Spannschraube 22 ist sie um den Mittelpunkt der teilzylindrischen Flächen drehbar. Um die Verschwenkbarkeit nicht zu behindern, sitzt die Spannschraube 22 mit radialem Spiel in einer sie aufnehmenden, abgesetzten Durchgangsbohrung 28 in der Pratze 20. Im montierten Zustand nach 1 bildet die teilzylindrische Grundfläche der Nut 26 einen axialen Anschlag zur Aufnahme der auf die Pratze 20 wirkenden Axialkräfte. Die Querkräfte werden von den Seitenflächen der Nut 26 aufgenommen.

Um die äußeren Maße bzw. das Volumen des Drehwerkzeugs im vorderen Bereich möglichst klein zu halten, ist die Pratze 20 kurz hinter der Bohrung 28 so weit stufenförmig abgesetzt, daß der abgesetzte, hinterste Bereich im montierten Zustand gemäß 1 etwa mit der Oberkante der Nut 26 abschließt oder noch ein wenig niedriger ist, so daß der hinterste Bereich der Pratze 20, wie in 1 gezeigt, vollständig in der Nut 26 aufgenommen ist.

Vor der Bohrung 28 verjüngt sich die Pratze 20 zu einer in der Breite dem vorderen Ende des Halters 10 entsprechenden Zunge 30. Sie fällt am vordersten Ende von oben nach unten schräg ab. Dieses vorderste Ende der Zunge 30 wird durch einen mit dem übrigen Teil der Pratze 20 verlöteten Hartmetallstab 32 gebildet, der während des Drehens als Spanbrecher wirkt. Die Neigung des Hartmetallstabs in der Längsmittelebene mit Bezug auf die Mittellängsachse der Bohrung 28 kann z. B. etwa 35° betragen. Auf der Unterseite der Pratze 20 steht das untere Ende des Hartmetallstabs 32 gegenüber der unteren Fläche der Zunge 30 gemäß 7 nach unten ein wenig vor, so daß im montierten Zustand nach 1 die über die Spannschraube 22 aufgebrachte Spannkraft am vorderen Ende der Pratze 20 nur über die untere Fläche des Hartmetallstabs 32 als Klemmkraft auf die Schneidplatte 18 wirkt.

Wegen der hohen Beanspruchung besteht nicht nur das vorderste Ende der Pratze 20 aus einem Hartmetallteil 32, sondern auch der vorderste, die Schneidplatte 18 tragende Teil 16 des Halters 10. Dieser mit dem übrigen Teil des Halters 10 verlötete Hartmetalleinsatz 16 hat einen vorderen, weitgehend runden Teil 34 und einen hinteren, höheren, quaderförmigen Teil 36. Der vordere Teil 34 ist im Durchmesser etwas kleiner als die im vorderen Bereich ebenfalls über mehr als 180° kreisrunde Schneidplatte 18. Die Umfangswand des kreisrunden vorderen Bereichs 34 des Hartmetalleinsatzes 16 bildet einen sich von oben nach unten mit z. B. 5° Neigung verjüngenden Kegelstumpf, der jedoch hinter der Mitte mit einem Übergangsradius in den quaderförmigen hinteren Teil 36 des Hartmetalleinsatzes 16 übergeht.

Der gerundete vordere Teil 34 des Hartmetalleinsatzes 16 ist mit einer angesenkten Durchgangsbohrung 38 versehen, die eine Zentrierbohrung für die Aufnahme eines an der Unterseite der Schneidplatte 18 angeformten Zentrierzapfens 40 bildet. Der quaderförmige hintere Teil 36 des Hartmetalleinsatzes 16 ragt um die ohne den Zentrierzapfen 40 gemessene Dicke der Schneidplatte 18 nach oben über den vorderen Teil 34 hinaus. Zweckmäßigerweise sollte allerdings im montierten Zustand nach 1 die obere Fläche des hinteren Teils 36 des Hartmetalleinsatzes 16 auf einem geringfügig niedrigeren Niveau liegen als die obere Fläche der Schneidplatte 18, um sicherzustellen, daß die Pratze 20 nur auf die Schneidplatte 18 drückt.

Die Schneidplatte 18 besteht aus einer oberen Lage aus polykristallinem Diamant, Bornitrit oder einem anderen Hartstoff, der im Herstellungsverfahren einstückig mit einer unteren Lage aus Hartmetall verbunden worden ist. Das Hartmetall der unteren Lage ist dann soweit abgearbeitet worden, daß der Zentrierzapfen 40 entstand. Die vorne und seitlich kreisrunde Umfangswand mit einem Durchmesser von z. B. etwa 8 mm verjüngt sich von oben nach unten zu einer leicht konischen Kegelstumpffläche, die mit der Mittellängsachse des Zentrierzapfens 40 z. B. einen Winkel von etwa 8° bildet. Auf diese Weise ergibt sich an der oberen Umfangskante eine Schneidkante 42, die sich über mehr als 180° erstreckt. Etwa 1 mm hinter der Mitte geht der Kreisbogen dann auf beiden Seiten in Schrägflächen über, die z. B. unter 45° schräg zur senkrechten Mittellängsebene verlaufen. Etwa 2,25 mm hinter der Mitte endet dann die Schneidplatte 18 an einer sich in Querrichtung erstreckenden, senkrechten Anlagefläche 44, die im Zusammenwirken mit der über den vorderen Teil 34 überstehenden vorderen Fläche des hinteren Teils 36 des Hartmetalleinsatzes 16, an der sie zur Anlage kommt, eine Drehung der Schneidplatte 18 verhindert. Außerdem wird über die hintere Anlagefläche 44 die nicht über den nur etwa 1 mm hohen Zentrierzapfen 40 und die Reibung zwischen der Schneidplatte 18 und dem Hartmetalleinsatz 16 auf diesen übergeleitete Axialkraft abgestützt.

Es versteht sich, daß in Anpassung an besondere Anwendungen die Teile des vorstehend beschriebenen Drehwerkzeugs eine andere Form haben oder aus anderen als den genannten Materialien bestehen können. So ist z. B. ohne weiteres ersichtlich, daß an die Stelle der im Ausführungsbeispiel verhältnismäßig kleinen Schneidplatte 18 im Einzelfall eine wesentlich größere Schneidplatte, z. B. aus Keramik, treten kann, wobei der Querschnitt des vorderen Endes 12 des Halters 10 und eines gegebenenfalls dort angebrachten Einsatzes 16 sowie das vordere Ende der Pratze der Form der Schneidplatte 18 anzupassen wären.


Anspruch[de]
  1. Profil-Drehwerkzeug zum Schruppen und Schlichten von Umfangs- und Planflächen, insbesondere an Werkstücken aus Leichtmetall, bestehend aus einem stabförmigen Halter (10) mit einer Aufnahme (16) für ein Schneidenteil (18) mit einem gerundeten Schneidkopf, dessen aus einem Material wie Diamant oder kubischem Bornitrit bestehende Schneidkante (42) sich über einen Umfangswinkel von mehr als 90° erstreckt, und einer in eine Längsnut (26) im Halter (10) eingreifenden und mittels einer Spannschraube (22) das Schneidenteil (18) am Halter (10) festklemmenden Pratze (20), deren vorderes Ende (32) als Spanbrecher ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (26) mit Bezug auf die Längsrichtung des Halters (10) im wesentlichen in Flucht mit dem Schneidkopf (18) liegt, ihr Grund im Längsschnitt einen ausgerundeten Bogen darstellt und ein Drehlager für die auf ihrer Unterseite im Eingriffsbereich konvex geformte, an den Seitenwänden der Nut (26) geführte Pratze (20) bildet und sich die Spannschraube (22) vor dem Zentrum der konvexen Wölbung mit Spiel durch ein Loch (28) in der Pratze (20) erstreckt.
  2. Drehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche der Nut (26) und die darauf drehbar geführte, konvex gewölbte Fläche auf der Unterseite der Pratze (20) teilzylindrische Flächen sind.
  3. Drehwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Pratze (20) mit den Seitenwänden der Nut (26) einen rechten Winkel bildet.
  4. Drehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in Längsrichtung des Halters (10) gemessene Abstand zwischen der Mittelachse des Lochs (28) und der Mitte der konvexen Wölbung größer ist als ein Drittel des Abstands zwischen der Mittelachse des Lochs (28) und der Mitte der Klemmstelle zwischen der Pratze (20) und dem Schneidenteil (18).
  5. Drehwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in Längsrichtung des Halters (10) gemessene Abstand zwischen der Mittelachse des Lochs (28) und der Mitte der konvexen Wölbung größer ist als die Hälfte des Abstands zwischen der Mittelachse des Lochs (28) und der Mitte der Klemmstelle zwischen der Pratze (20) und dem Schneidenteil (18).
  6. Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ab einem bestimmten Abstand vom Loch (28) die Höhe der Pratze (20) hinter dem Loch (28) höchstens etwa so groß ist wie die Tiefe der sie aufnehmenden Nut (26) an derselben Stelle.
  7. Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende (32) der Pratze (20), das gegen das Schneidenteil (18) andrückbar ist, aus Hartmetall besteht und die Form eines Spanbrechers hat.
  8. Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidenteil (18) nur aus dem Schneidkopf in Form einer Schneidplatte besteht, die vorne und seitlich eine sich über mehr als 180° erstreckende kreisbogenförmige Schneidkante (42) und hinten eine in der Draufsicht von der Kreisbogenform der Schneidkante (42) abweichende Anlagefläche (44) hat.
  9. Drehwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte (18) eine Lage Hartschneidstoff, wie polykristalliner Diamant oder kubisches Bornitrit, auf einer Lage Hartmetall aufweist und konzentrisch zur kreisbogenförmigen Schneidkante (42) aus der Lage Hartmetall ein Zentrierzapfen (40) geformt ist, der in ein passendes Aufnahmeloch (38) am vorderen Ende (12, 16) des Halters (10) einsetzbar ist.
  10. Drehwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme für die Schneidplatte (18) durch einen auf das vordere Ende (12, 14) des Halters (10) aufgelöteten Einsatz (16) aus Hartmetall gebildet ist, der mit dem Aufnahmeloch (38) und einer mit der Anlagefläche (44) zusammenwirkenden Abstützfläche versehen ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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