Schneideinsatz für spanabhebende Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft einen Schneideinstaz für spanabhebende Werkzeugmaschinen, mit positiven Span winkeln, zum Einsetzen in Halter für Einsätze mit nega tiven Spanwinkeln.
Solche Einsatzstücke sind im allgemeinen aus äus- serst hartem Material, wie beispielsweise gesintertem Wolframcarbid, hergestellt, welches nur sehr schwer be arbeitbar ist, beispielsweise mit einer Diamant- oder Si liziumcarbidscheibe. Da diese Einsatzstücke nur unter grossen Schwierigkeiten bearbeitbar sind, waren sie bei ihrer Einführung in die Technik von einfacher prisma tischer Form mit im allgemeinen rechtwinkligen Ecken, wodurch die Schneidkanten bestimmt waren.
Bei einem solchen Einsatzstück wird der Spanwinkel zwischen Werkstück und der die Schneidseite bildenden Fläche des Einsatzes negativ, wenn es verschwenkt wird, um einen Freiwinkel zwischen der Oberfläche des Einsatz stückes und dem Werkstück zu erhalten. In den meisten Fällen des Einsatzes von Einsatzstücken werden jedoch positive Spanwinkel bevorzugt. Wegen der vorbeschrie benen Art, in der Einsatzstücke in die Technik einge führt wurden, hat es sich jedoch ergeben, dass die mei sten existierenden Halter für Schneideinsatzstücke von solcher Natur sind, dass die Einsatzstücke gegenüber dem Werkstück negative Spanwinkel haben.
In einigen Fällen sind zwar negative Spanwinkel günstiger, in an deren und wahrscheinlich den meisten Fällen sind aber positive Spanwinkel vorzuziehen. Um die Vorteile nega tiver und auch positiver Schnitteinsatzstücke nutzbar zu machen, ist gegenwärtig je ein Werkzeughalter für beide Typen erforderlich.
Danach ist es das erste Ziel der Erfindung, ein Schneideinsatzstück zu schaffen, welches in einen her kömmlichen Halter für Schneideinsätze mit negativen Spanwinkeln einsetzbar ist, welches Einsatzstück aber mit positivem Spanwinkel an der zu bearbeitenden Ober fläche schneiden kann. Die Formung von Einsatzstücken der bezeichneten Art ist schwierig und es müssen Toleranzen innerhalb relativ enger Grenzen eingehalten werden und die Ein satzstücke müssen relativ einheitlich bezüglich Abmes sungen und Ausführungen sein, so dass sie jederzeit ge geneinander ausgetauscht werden können.
Unter diesem Gesichtspunkt hat die Erfindung das weitere Ziel, ein Einsatzstück mit positivem Spanwinkel zu schaffen, welches in einen Halter für Einsätze mit negativen Spanwinkeln einsetzbar ist, von einer solchen Natur, dass das Einsatzstück auf einfache Weise mit engen Toleranzen herstellbar ist, so dass es leicht und schnell einstellbar, einsetzbar und gegen andere -aus tauschbar ist.
Bezüglich der Herstellung von Einsatzstücken mit positivem Spanwinkel (nachfolgend positive Einsätze genannt) gemäss der Erfindung sei bemerkt, dass Ein satzstücke mit positiven Rückspanwinkeln , die in ne gative Halter einsetzbar sind, bekannt ;sind. Der so genannte Rückspanwinkel ist dabei der Winkel zwi schen der Schneidkante und einer Senkrechten auf die geschnittene Oberfläche. Wenn dieser Winkel auf der jenigen Seite liegt, nach der hin sich die Werkzeugober fläche bewegt, ist der Spanwinkel positiv, andernfalls ist er negativ.
Bekannte Einsatzstücke, deren äussere Wandung senkrecht auf der oberen und unteren Oberfläche steht, erhalten einen positiven hinteren Spanwinkel durch Aus bilden einer Ausnehmung oder Nut in der betreffenden Fläche des Einsatzstückes, welche die Umfangswandung des Einsatzstückes unter einem Winkel trifft, der etwas grösser .als der Freiwinkel der Umfangswandung gegen über dem Werkstück ist.
Ein weiterer wichtiger Spanwinkel ist der sogenannte Seitenspanwinkel . Dies ist der Winkel zwischen der jenigen Oberfläche des Einsatzes, welche den Span vom Werkstück führt, und der Vorschubrichtung des Ein satzstückes gegenüber dein Werkstück.
Der oben er wähnte bekannte Einsatz mit positivem Spanwinkel hat keinen positiven Seitenspanwinkel , da die Schneid kante und die benachbarte, den Span führende Nut pa rallel zur Schneidfront des Einsatzes sind und daher bei Verschwenken des Einsatzes zwecks Einstellung eines Freiwinkels zwischen der Seite des Einsatzes und der Schulter des Werkstückes die Schneidkante und die Aus- nehmung ebenfalls verschwenkt werden und daraus ein negativer Seitenspanwinkel resultiert.
Es sind auch Einsätze mit positiven Seitenspan winkeln und positiven Rückspanwinkeln bekannt, aber bei diesen ist die Umfangswandung keilförmig für die Front- und Seitenfreiwinkel. Diese Einsätze sind teuer und nicht umkehrbar und wegen ihrer Form schwierig mit engen Toleranzen herstellbar.
Keines .der bekannten positiven Einsatzstücke (Ein satzstücke mit positivem Spanwinkel) vermag den Span in veränderlicher Weise zu kontrollieren, um das Ein satzstück an wechselnde Arbeitbedingungen anzupassen, die mit Änderung der Vorschubgeschwindigkeit oder Schnittiefe oder der Schneidgeschwindigkeit verbunden sind.
Beim Gebrauch der Schneideinsätze ändert sich die Vorschubgeschwindigkeit wesentlich je nach Arbeitsbe dingungen, wobei die gewöhnlichen Schneideinsätze, die eine einheitliche Nut zur Kontrolle des Spans haben, keine Mittel zum Wenden oder Abbrechen des Spans haben. Dies wirkt sich natürlich nachteilig auf die Schneidbedingungen aus, so dass nicht immer befriedi gende Späne bei veränderlichen Vorschubgeschwindig keiten erzeugt werden. Es ist daher ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Schneideinsatz zu schaffen, bei wel chem die den Span kontrollierende Nut oder Ausneh- mung veränderlich ist in Übereinstimmung mit Verän derungen der Schneidbedingungen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes von solcher Gestalt, dass ver besserte Arbeitscharakteristiken erhalten werden, wäh rend gleichzeitig die Formen oder Presstempel für die Einsatzstücke einfach bei sehr hoher Genauigkeit auf die herkömmliche Art und Weise herstellbar sind. Wei tere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes an hand der Zeichnung.
Es zeigen Fig. 1 perspektivisch einen Halter mit einem recht eckigen Schneideinsatz gemäss der Erfindung.
Fig. 2 zeigt in gleichartiger Darstellungsweise einen Halter mit einem dreiseitigen Einsatz.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht auf Halter .und Schneid einsatz in Arbeitsstellung am Werkzeug, wobei ersicht lich ist wie ein Freiwinkel an der Perpherie des Schneid ein.satzes aufrecht erhalten ist, während gleichzeitig ein positiver Rückspanwinkel gegenüber dem Werkstück er halten ist.
Fig. 3a ist eine Ansicht auf das Werkstück bei ange setztem Werkzeug und zeigt den positiven Seitenspan winkel gemäss Linie IIIa-IIIa in Fig. 3.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Seite eines recht eckigen Einsatzstückes.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Schneideinsatzes nach Fig. 4.
Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 4. Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 4. Fig. 8 ist ein Ausschnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 4.
Fig. 9 ist eine Draufsicht auf einen dreiseitigen Schneideinsatz.
Fig. 10 ist ein Schnitt nach Linie X-X.
Fig. 11 ist ein Ausschnitt in grösserem Masstab und zeigt die Schneidkante des dreiseitigen Einsatzstückes mittig zwischen den Ecken des Einsatzstückes.
Fig. 12 ist eine Draufsicht auf eine Ecke des Ein satzstückes nach Fig. 9 und zeigt in grösserem Masstab wie die spankontrollierende Nut, die sich längs einer Seite des Einsatzstückes erstreckt, zusammentrifft mit der sich längs der anderen Seitenkante erstreckenden Nut.
Fig. 13 zeigt einen Schneideinsatz in Form eines gleichseitgen Parallelogramms oder Rhombus.
Fig. 14 ist ein Schnitt nach der Linie XIV-XIV in Fig. 13.
Fig. 15 ist eine Draufsicht auf ein abgewandeltes Beispiel eines dreiseitigen Einsatzstückes, welches den Handelsnamen Trigun hat.
Fig. 16 ist ein Schnitt nach Linie XVI-XVI in Fig. 15. Fig. 17 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausfüh rung eines rechteckigen, und zwar einseitigen Schneid einsatzes.
Fig. 18 ist ein Schnitt nach Linie XVIII-XVIII in Fig. 17.
Fig. 19 ist eine Draufsicht auf einen einseitigen drei eckigen Schneideinsatz.
Fig. 20 ist ein Schnitt nach Linie XX-XX in Fig. 19. Fig. 21 zeigt eine einseitige rhombische Ausbildung eines Schneideinsatzes.
Fig. 22 ist ein Schnitt nach Linie XXII-XXII in Fig. 21.
Fig. 23 ist ein einseitiger Schneideinsatz in abgewan delter Dreiecksform.
Fig. 24 ist ein Schnitt nach Linie XXIV-XXIV in Fig. 23.
Fig. 25, 26 sind Drauf- und Seitenansichten zweisei tiger kreisförmiger Schneideinsätze und Fig. 27, 28 sind Draufsicht und Seitenansicht eines einseitigen kreisförmigen Schneideinsatzes gemäss der Erfindung.
Gemäss Fig. 1 hat der Halter 10 an einem Ende eine Ausnehmung bzw. Tasche 12 zur Aufnahme eines Schneideinsatzes 14, der auf einer Unterlegscheibe 16 in der Tasche ruht. Einsatz und Unterlegscheibe sind durch bekannte Mittel am Halter verklammert, sie kön nen auch eine zentrale Bohrung zur Aufnahme einer Klemmschraube haben. In Fig. 1 ist eine solche Bohrung mit 18 bezeichnet, der Halter hat einen Stift oder Hebel oder eine Befestigungsvorrichtung, die sich in die Boh rung hineinerstreckt und den Schneideinsatz zurück ge gen die rückwärtigen Wände der Tasche zwingt und den Schneideinsatz an seinem Platz gegenüber dem Halter festhält.
Eine typische Klammer ist strichpunktiert in Fig. 3 bei 17 gezeigt.
Der Halter gemäss Fig. 2 hat eine Tasche 22 an sei nem vorderen Ende, die nur eine einzige Rückwandung hat. In der Tasche 22 ruht auf einer Unterlegscheibe 26, ein dreiseitiger Schneideinsatz 24. Der Einsatz 24 wird wie bei Fig. 1 beschrieben befestigt.
Wie Fig. 1 und 2 zeigen ist die Ebene, in welcher die obere Seite des Einsatzes liegt, gegenüber der horizonta len in zwei Richtungen um etwa 5o nach unten ver- schwenkt, wobei dieser Neigungswinkel natürlich in wei- ten Grenzen schwanken kann. Diese Neigung des Ein satzstückes erbringt einen Freiwinkel zwischen der Aus- senfläche des Einsatzes und dem Werkstück an zwei Seiten, ,so dass ein günstiges Arbeiten erreicht wird.
Die Halter 10 bzw. 20 in Fig. 1 und 2 sind als Ne gative Halter zu bezeichnen. Wenn die eingesetzten Schneideinsätze die Form einfacher Prismen haben, de ren obere und untere Fläche rechtwinklig auf den Aus senflächen stehen, muss das Einsatzstück nach unten gegenüber dem Werkstück geneigt ;sein, um einen Frei- winkoel zwischen der Aussenfläche und dem Werkstück zu erhalten, so dass die Schneidkante in gewünschter Weise in dass Werkstück eindringen kann. Die Schneid kante eines solchen Schneideinsatzes isst von der Schnitt linie zwischen Aussenfläche und der Oberseite oder Un terseite des Schneideinsatzes gebildet.
Wenn die gesamte Oberseite und, Unterseite des Einsatzes .parallel zueinan der und rechtwinklig zu der Aussenfläche des Einsatzes angeordnet sind, ergibt sich bei der besprochenen Nei gung zwecks Einstellung eines Freiwinkels, dass der Schneideinsatz gegenüber dem Werkstück einen negati ven Spanwinkel hat. Selbst wenn eine Nut oder Ausneh- mung zur Kontrolle bzw. Führung des Spanes vorge sehen isst, ist der Spanwinkel noch negativ.
Der Einsatz ist nicht nur gegenüber dem Werkstück nach unten verschwenkt, sondern auch noch in bezug auf die Vorschubrichtung, um eine Front- und Seiten freiheit zu erreichen so dass sowohl der Haupt- sowie der Seitenspanwinkel negativ sind.
Der Schneideinsatz ist so geformt, dass der in Vor schubrichtung gemessene Spanwinkel und der senkrecht hierzu gemessene Spanwinkel, nämlich der Seitenspan winkel und der Rückspanwinkel, beide positiv sind. Dies ixt dadurch erreicht, dass in der Stirnfläche eine im Randbereich verlaufende Ausnehmung gebildet ist.
Wenn die äussere Region der Ausnehmung einen grossen Kurvenradius hat, ist die Kurve flach und der mittlere Bereich des Schneideinsatzes ist gross genug, um eine ausreichende Tragfähigkeit auf der flachen Un terlegscheibe zu bieten, so dass der Schneideinsatz ohne weiteres zweiseitig, das heisst mit Schneidkanten an sei ner Oberseite und an seiner Unterseite (seinen beiden Gesichten) gemacht werden kann.
Wird jedoch ein kleiner Kurvenradius angewendet, so ist die Nut tief und die mittlere Fläche wird notwen digerweise klein, so dass der Einsatz keine ausreichende Tragfähigkeit im mittleren Bereich haben würde, so dass er nur mit Schneidkanten an einer Seite gemacht wird. Allerdings kann auch ein solcher Schneideinsatz zweisei tig ausgebildet sein, jedoch ist dann eine entsprechend geformte Unterlegscheibe erforderlich.
Grosse Kurvenradien ergeben kleine positive Span winkel, während Taleine Kurvenradien grosse positive Spanwinkel ergeben.
Gemäss Fig. 3 wird das Werkstück 30 durch ein Werkzeug mit Schneideinsatz 32 abgedreht. Die Aussen fläche 34 (Freifläche) des Schneideinsatzes hat einen Freiwinkel A gegenüber dem Werkstück. Der Freiwin kel A kann 5 bis 100 betragen, je nach den Umständen. Die Schneidkante 36 ist gebildet durch die Kante zwi schen oberer Stirnfläche und Umfangsfläche.
Auf der Oberseite des Schneideinsatzes, ausgehend von der Schneidkante 36, ist eine Nut ausgebildet. Durch diese Nut ist ein Spanwinkel B bestimmt (Fig. 3). Je nach den Umständen beträgt dieser Spanwinkel B 5 bis 15 odermehr. In Fig. 3 ist auch gezeigt, dass sich bei Einsatz eines herkömmlichen Schneideinsatzes mit Frei winkel A ein negativer Spanwinkel C ergibt. Dieser nega tive Spanwinkel ist im wesentlichen so gross wie der Freiwinkel A und ,beträgt normalerweise etwa 700. Um einen ähnlichen Winkel ist der Einsatz gegenüber der Vorschubrichtung geneigt, um einen seitlichen Freiwin kel zu erhalten (Fig. 3a). In Fig. 3a ist der Freiwinkel mit E und der Spanwinkel mit D bezeichnet.
Fig. 3a zeigt, wie der seitliche Spanwinkel veränderlich ist mit veränderlicher Vorschubsgeschwindigkeit, wenn ein in Vorschubrichtung gemessen dickerer Span abgehoben wird.
Aus Vorstehendem ergibt sich, dass ein und derglei che Halter herkömmliche Einsätze mit negativen Span winkeln und auch erfindungsgemässe Einsätze mit ,posi tiven Spanwinkeln aufnehmen kann. Die Erfindung er laubt, bei Anwendung herkömmlicher Halter mit .posi tiven Spanwinkeln zu arbeiten. Die Halter für die Schnei deinsätze sind ziemlich teuer und haben eine lange Lebensdauer, so dass mit der Erfindung ein grosser wirtschaftlicher Vorteil verbunden ist, indem mit den vorhandenen Haltern erfindungsgemässe Einsätze mit positiven Spanwinkeln verwendbar sind.
Weitere Vorteile ergeben sich in Zusammenhang mit der Beschreibung von anderen Ausführungsbeispielen. Rechteckige Einsätze sind in den Fig. 4 bis 8 beschrie ben. Der Einsatz 40 gemäss Fig. 4 besteht aus Wolfram carbid beispielsweise und hat eine zentrale Klammer- Bohrung 42. Der Einsatz hat eine äussere Wandung 44 und- Oberseite und Unterseite 46, 48, die zueinander pa rallel und senkrecht auf der Aussenwandung 44 verlau fen. Beide Seiten haben eine äussere Nut 50, die sich längs der Schneidkanten von den Schneidkanten aus zur Mitte hin erstrecken. Die Ausnehmung bzw. Nut hat einen äusseren Bereich 52 und einen inneren Bereich 54.
Innerhalb der inneren Bereiche 54 ist eine Ruhefläche 56, mit welcher der Einsatz auf der Tragplatte ruht, wenn die gegenüberliegende Seite in Arbeitsstellung ge bracht ist. Im Nachfugenden wird mit Dachfläche diejenige Fläche bezeichnet, die mit ihrer Kante gerade in Eingriff steht, während als Grundfläche diejenige Fläche bezeichnet wird, mit welcher der Schneideinsatz auf der Unterlegscheibe ruht.
Der äussere Bereich 52 des Einsatzstückes ist kon kav gegenüber der Dachfläche bzw. Grundfläche ausge bildet. Gemäss Fig. 4 bis 8 ist der äussere Teil 52 der Ausnehmung sphärisch geformt, während. der innere Bereich 54 relativ :unvermittelt von der Tiefe der Nut 52 zur Oberfläche ansteigt.
Der äussere Bereich 52 der Ausnehmung 50 des Schneideinsatzes nach Fig. 4 bis 8 ist Teil einer einzigen Kugel, deren Mittelpunkt auf einer Senkrechten liegt, die auf dem Mittelpunkt der zugehörigen Fläche des Einsatzes errichtet :ist, wie Fig. 5 und 7 zeigen.
Die Aus bildung des äusseren Bereichs 52 der Ausnehmung in sphärischer Form ergibt im wesentlichen eine Kurven form der Schneidkanten 58 und 60 von einer Ecke zur anderen. ,Radius und Mittelpunkt der Kugel sind: :so ge wählt und angeordnet, dass die äussersten Ecken der Schneidkanten in derselben Ebene wie der zentrale Be reich 56 der zugehörigen Fläche liegen, während diese Bereiche der Schneidkanten zwischen den Ecken bogen förmig sind und auf der gleichen Weite der zugehörigen Fläche des Schneideinsatzes liegen, wie Fig. 5, 6 und 7 zeigen.
Fig. 8: zeigt in grösserem Masstab die Anordnung und, Ausbildung der Ausnehmung 50 im Querschnitt. Der äussere Bereich 52 ist in beiden Richtungen ge bogen, während der innere Bereich 54 einen relativ schroffen Anstieg bildet, der im Querschnitt linear sein kann und die äussere Grenze des mittleren Bereichs 56 bildet. Wie Fig. 4 zeigt, ist der innere Bereich 54 der Ausnehmung so ausgebildet, dass er gegenüber der zen tralen Fläche konvex verläuft. Die innere Region 54 kann im Querschnitt linear oder kurvenförmig sein. In jedem Fall ist er jedoch in Draufsicht (Fig. 4) konvex gegenüber dem flachen engeren Bereich 56.
Die Au.s- nehmung 50 ist also am engsten und am flachsten an den Ecken und nimmt allmählich an Weite und Tiefe von den Ecken zur Mitte jeweils zwischen den Ecken zu. Die äussere und innere Region 52, 54 der Aus- nehmung 50 gehen vorteilhaft glatt ineinander über durch eine Region 62 von verhältnismässig kleinem Radius.
Die Fig. 9 bis 12 zeigen ein dreiseitiges Einsatzstück, welches im wesentlichen wie das gemäss den Fig. 4 bis 8 ausgebildet ist, wobei jedoch die randliche Aus- nehmung 64 aus einer äusseren Region 66 und einer inneren Region 68 besteht, die nicht genau die gleiche Gestalt wie die Ausnehmung 50 gemäss Fig. 4 bis 8 hat.
Gemäss Fig. 9 bis 12 ist die äussere Region 66 der Ausnehmung 64 von einer Vielzahl zylindrischer Ober flächen gebildet statt von einer einzigen sphärischen Oberfläche. Der zylindrische Teil der Ausnehmung, benachbart jeder geraden Schneidkante, ist Teil eines Zylinders, dessen Achse in einer Ebene senkrecht zu der zugehörigen Schneidkante liegt, die diese Ebene hal biert und wobei diese Achse gegenüber dem Zentrum des Einsatzstückes nach unten geneigt ist. Die drei äusseren Bereiche der Ausnehmung 64 des Einsatz stückes gemäss Fig. 9 bis 12 sind also Teile von 3 Zy lindern, die alle die gleiche Grösse aber unterschiedliche Achsen haben.
Die äussere Region der Ausnehmung ist, wie vorher, konkav bezüglich der zugehörigen Fläche des Einsatzstückes in Bezug auf alle Teile davon, ist aber aus Teilen von drei gleichen aber getrennten Zy linderflächen gebildet.
Wie Fig. 12 zeigt, gehen zwei benachbarte solche Flächen 66a bei 70 mit passendem Radius ineinander über, während die benachbarten Flächen 68a -und 68b des inneren Bereiches der Ausnehmung mit kleinerem Radius bei 74 ineinander übergehen.
Wie bei den Beispielen nach Fig. 4 bis 8 steigt der innere Bereich 68 der Ausnehmung relativ abrupt an und bestimmt die äussere Grenze des mittleren Bereichs 72 der Dach- bzw. Bodenfläche 72. Der innere Bereich 68 der Ausnehmung ist gebildet von 3 Teilen, die an den Ecken aneinandergrenzen, und alle mit kleinem Radius wie bei 74 in Fig. 12 gezeigt ineinander übergehen.
Das Einsatzstück gemäss Fig. 9 bis 12 ist ähnlich dem nach Fig. 4 bis 8 zweiseitig; es sind also identische Ausnehmungen und mittlere Bereiche an der Dachseite und der Unterseite vorhanden. Es können also nicht nur die Schneidkante an der einen Seite, sondern nach Um kehrung auch die von der anderen Seite eingesetzt wer den. In jeder der beiden möglichen Stellungen liegt eine wesentliche mittlere Fläche als Tragfläche auf der Unter legscheibe auf, so dass der Schneideinsatz in jeder Stellung sicher gehalten und die grossen Schneidkräfte aufnehmen kann.
Fig. 13 und 14 zeigen einen Schneideinsatz 80 in Form eines Rhombus. Der Einsatz hat eine randliche Ausnehmung 82 mit einem konkaven äusseren Bereich 84 und einem abrupten Anstieg im inneren Bereich 86 längs jeder Kante des Einsatzstückes. Die Bereiche 84 und 86 längs jeder Kante gehen an den Ecken ineinander über ähnlich wie bei den dreiseitigen Ausbildungen nach Fig. 9 bis 12. Ebenso wie bei Fig. 9 bis 12 ist der äussere Bereich von Zylinderflächen gebildet, deren Achse je weils im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der zugehörigen Schneidkante liegt, die dadurch halbiert wird, wobei die Achse nach unten geneigt ist gegen die Mitte des Einsatzstückes. Wie vorher gehen die zy lindrischen Oberflächen mit kleinen Radien ineinander über.
Fig. 15 und 16 zeigen einen sogenannten Trigon- Einsatz , dessen Körper 88 etwas von der dreieckigen Form abweicht. Er hat eine sphärische Ausnehmung 90, die sich ganz um den Einsatz herum erstreckt und die wie vorher eine äussere Region 92 längs der Schneid kanten und eine abrupt ansteigende innere Region 94 aufweist, welch letztere den zentralen mittleren Bereich 96 begrenzt.
Da die einzelnen Seiten des Einsatzes nach Fig. 15 und 16 relativ kurz sind, ist es möglich, den äusseren Bereich 92 der Nut auszubilden, deren Mittelpunkt auf einer Senkrechten liegt, die auf dem Zentrum der zu gehörigen Fläche des Einsatzes errichtet ist.
Alle vorbeschriebenen Einsatzstücke sind vom zwei seitigen, umkehrbaren Typ. Die Schneideinsätze sind zur Umkehrung geeignet, weil jede Oberfläche einen we sentlichen mittleren Bereich hat, welcher gross gehalten werden kann, da die Radien der Kugeln und Zylinder, nach denen die äusseren Bereiche der Ausnehmungen geformt sind, relativ gross sind. Da diese Radien relativ gross sind, sind die zugehörigen Nuten relativ flach und der abrupte Anstieg, der den inneren Bereich der Aus- nehmung bildet, bestimmt einen wesentlichen Abstand vom Zentrum der zugehörigen Fläche, wodurch ein mittlerer Bereich von wesentlicher Grösse gebildet ist.
Die Nutzung eines relativ grossen Radius für die Kugeln und Zylinder, welche den äusseren Bereich der sphä rischen Ausnehmung bestimmen, hält auch den Winkel zwischen dem äusseren Bereich der Nut und der äusse- ren Wandung des Einsatzstückes (den Freiwinkel) auf einem relativ kleinen Wert. Dieser Winkel beträgt bei Ausbildung nach Fig. 4 bis 16 ungefähr 10 . Der Winkel des abrupten Anstieges beträgt in Beziehung zum äusseren Bereich der Ausnehmung etwa 65 bis 80 . Für Schneideinsätze nach Fig. 4 bis 16 beträgt die seitliche Ausdehnung der äusseren Region der Ausnehmung etwa 1 mm bis 2,54 mm (0,040 bis ungefähr 0,100 inches).
Die .seitliche Ausdehnung der inneren Region ist ent sprechend kürzer, so dass wie bereits erwähnt ein mittle rer Bereich von wesentlicher Fläche gebildet ist, der als tragfähige Auflagefläche auf der flachen Unterleg scheibe bzw. Ambosscheibe dient.
Die Erfindung kann auch auf einseitige Schneidein sätze angewendet werden, die nicht von einer flachen Unterlegscheibe getragen werden sollen. Solche Schneid einsätze sind in Fig. 17 bis 24 gezeigt. Diese Einsätze sind nach den gleichen Prinzipien wie die nach den Fig. 4 bis 16 gebaut, mit Ausnahme dass die Radien der Kugeln und Zylinder, welche die äussere Region der Ausnehmung bestimmen, so gewählt sind, dass der entstehende innere Bereich zu klein ist, um eine zuver lässige Tragfläche für den Schneideinsatz zu bilden. Diese Schneideinsätze haben Schneidkanten nur an einer ihrer beiden Seiten.
Es versteht sich, dass für Schneidein- sätze dieser Art entsprechend geformte Unterlegscheiben vorgesehen sein könnten, so dass die Schneideinsätze zweiseitig ausgebildet sein können, insbesondere wenn ein verhältnismässig leichter Schnitt ausgeübt werden sohl. Der Einsatz gemäss Fig. 17 und 18 hat eine Aus nehmung 102 mit einem sphärischen äusseren Bereich 104 und einem abrupt ansteigenden inneren Bereich 106. Die äussere Region 104 schliesst mit der äusseren Fläche 108 (Freifläche) des Einsatzstückes einen Winkel (Frei winkel) von 65 bis 80o ein.
Der mittlere Bereich 110 wird dabei zu klein, um eine sichere Auflagefläche ab zugeben, deshalb wird der Einsatz einseitig ausgebildet, wobei die flache Seite :auf einer flachen Tragscheibe ruht.
Die Fig. 19 und 20 zeigen einen einseitigen drei eckigen Schneideinsatz 112 mit Nut 114. Die äussere Region 116 der Nut ist zylindrisch, wobei die Zylinder flächen an den Ecken mit schmalem Radius ineinander übergehen. Die äussere Region 116 der Nut bildet mit der Umfangsfläche 118 (Freifläche 118) einen Freiwinkel von ungefähr 20 bis 30,1. Die innere Region 120 ist ge genüber der äusseren Region mit ungefähr 110o geneigt, so dass wie bei Ausführung nach Fig. 17 und 18 ein mittlerer Bereich von relativ kleiner Fläche entsteht, so dass der Einsatz einseitig ausgebildet ist.
Die Fig. 21 und 22 zeigen einen rhombischen ein seitigen Schneideinsatz 122 mit äusserer Fläche (Frei fläche 124 und Ausnehmung 126). Die Ausnehmung 126 hat eine äussere Region 128, die einen Freiwinkel von 65 bis 80o mit der Freifläche 124 bildet. Die abrupt an steigende innere Region 130 bildet einen Winkel von <B>1250</B> ungefähr mit der äusseren Region, so dass sich eine relativ kleine mittlere Fläche 132 ergibt.
Die Fig. 23 und 24 zeigen einen einseitigen Schneid einsatz in Trigon-Ausbildung 134. Der äussere Be reich 138 der Ausnehmung 136 ist dabei ähnlich wie bei Fig. 15 und 16 von einer einzigen Kugel bestimmt. Die Region 138 bildet einen Winkel von 20 bis<B>300</B> mit der Freifläche 140. Die innere Region 142 steigt vom Grunde der Ausnehmung mit einem Winkel von 115 ungefähr gegenüber der äusseren Region 138 an und bestimmt einen kleinen zentralen Bereich 134.
Die Fig. 25 und 26 zeigen ein kreisförmiges Ein satzstück 150 mit äusserer Umfangswandung 152 und einer Ausnehmung 154 mit einem äusseren Bereich 156, der einen Teil, einer einzigen Kugel darstellt, und einer abrupt ansteigenden inneren Region 158, der eine zen trale Fläche 160 bestimmt. Gemäss Fig. 25 und 27 ist der Radius der Kurgel gross und die zentrale Fläche ist ebenfalls gross, so dass der Einsatz zweiseitig ausgebil det ist.
Der Schneideinsatz 162 gemäss Fig. 27 und 28 ist ebenfalls einseitig ausgebildet, da der Radius. der Kugel, welche den äusseren Bereich 166 der Ausnehmung 164 bestimmt, klein ist und der abrupt ansteigende innere Bereich 168 der Ausnehmung nur eine kleine zentrale Fläche 170 bestimmt.
Bezüglich der Bezeichnung klein oder gross der Kurvenradien der äusseren Bereiche der Aus- nehmungen der Einsatzstücke sei folgendes bemerkt Bei einem quadratischen Schneideinsatz mit Schneid kanten an seiner Oberseite und an seiner Unterseite mit einer Kantenlänge von ungefähr 13 mm gilt ein Kurven radius für die äussere Region von ca. 40 mm (1,5 inches) als gross . Ein gleichgrosser Zweiteinsatz mit Schneid kanten nur an einer Seite mag dagegen nur einen Kur venradius von 16 bis 17 nun haben (5/8 bis 11/16 inches).
Ein dreiseitiger Schneideinsatz, dessen drei Seiten einen eingeschriebenen Kreis von 13 mm (1/2 inch) tangieren, mag einen Kurvenradius von ungefähr 60 mm (2 1/4 inches) als grosser Kurvenradius für den äusseren zylindrischen Bereich der Ausnehmung haben, wogegen ein Kurvenradius von 16 mm bis 25 mm (5/8 bis 1 inch) als kleiner Kurvenradius gilt. Diese Bei spiele dienen nur zur Illustration, die Anwendung der Erfindung ist auf diese nicht beschränkt.
Ein mit der Erfindung erreichter Vorteil besteht darin, dass die Neigung des Schneideinsatzes, Späne un bestimmter Länge vom Werkstück abzuheben, weit gehend reduziert wird.
Die abgehobenen Späne sind zudem im Querschnitt etwas gebogen, :so dass sie wenigstens bei bestimmten Materialien leichter abbrechen, wenn sie an der inneren Region der Ausnehmung des Einsatzes abgebogen wer den, dieses Abbrechen wird eher erreicht als bei mehr oder weniger rechteckigen Spänen, wie sie bei her kömmlichen Schneideinsätzen anfallen. Der kurvenför mige Querschnitt der Späne resultiert daraus, dass die Ausnehmung konkav ausgebildet ist.
Die erfindungsgemässen Schneideinsätze können mit engen Toleranzen nach herkömmlichen Verfahren her gestellt werden, wobei sie leicht einstellbar, umkehrbar und' auswechselbar sind, ohne dass dadurch die Genauig keit der Schneidarbeit beeinträchtig wird. Bei der Her stellung werden die Schneideinsätze beispielsweise mit tels eines abrasiven Bades behandelt, um jeder Schneid kante eine gleichmässige Umrissform mit einem Radius von ungefähr 0,001 inch zu geben.
Es sei bemerkt, dass in jedem Falle ausser bei kreis förmigen Schneideinsätzen der die innere Region der Ausnehmung bildende abrupte Anstieg bogenförmig ver läuft in Richtung der Länge des Bereiches der Aus- nehmung, zu dem die Rückwandung gehört. Diese Kur venform der abrupt ansteigenden Rückwand dient zur Kontrolle bzw. Führung des Spanes und bewirkt ferner, dass die Ausnehmung sich von den Ecken zum mittleren Bereich sowohl erweitert wie auch vertieft.
Dies ist beim kreisförmigen Einsatz nicht der Fall, es wird aber hervorgehoben, dass der kreisförmige Ein satz sowohl einen positiven Hauptspanwinkel sowie auch einen positiven Nebenspanwinkel hat, wenn er in zwei Richtungen gegenüber dem Werkstück geneigt ist.
Cutting insert for cutting machine tools The invention relates to a cutting insert for cutting machine tools, with positive cutting angles, for insertion in holders for inserts with nega tive cutting angles.
Such inserts are generally made of an extremely hard material, such as sintered tungsten carbide, which is very difficult to work with, for example with a diamond or silicon carbide disk. Since these inserts can only be machined with great difficulty, they were of a simple prismatic shape with generally right-angled corners when they were introduced into the art, whereby the cutting edges were determined.
With such an insert, the rake angle between the workpiece and the surface of the insert forming the cutting side becomes negative when it is pivoted in order to obtain a clearance angle between the surface of the insert and the workpiece. In most cases where inserts are used, however, positive rake angles are preferred. Because of the above-described enclosed way in which the inserts were introduced into the technology, it has been found that most existing holders for cutting inserts are of such a nature that the inserts have negative rake angles with respect to the workpiece.
In some cases, negative rake angles are more favorable, in other and probably most cases, positive rake angles are preferable. In order to utilize the advantages of negative and positive cut inserts, a tool holder for both types is currently required.
It is then the first object of the invention to provide a cutting insert which can be used in a conventional holder for cutting inserts with negative rake angles, but which insert can cut with a positive rake angle on the surface to be machined. The molding of inserts of the type indicated is difficult and tolerances must be adhered to within relatively narrow limits and the insert pieces must be relatively uniform in terms of dimensions and designs, so that they can be interchanged at any time.
From this point of view, the invention has the further object of providing an insert piece with a positive rake angle which can be inserted into a holder for inserts with a negative rake angle, of such a nature that the insert piece can be easily manufactured with close tolerances so that it can be easily and quickly adjusted, used and exchanged for others.
With regard to the production of inserts with a positive rake angle (hereinafter referred to as positive inserts) according to the invention, it should be noted that inserts with positive back rake angles which can be used in negative holders are known. The so-called back rake angle is the angle between the cutting edge's rule and a perpendicular to the cut surface. If this angle is on the side towards which the tool surface moves, the rake angle is positive, otherwise it is negative.
Known inserts, the outer wall of which is perpendicular to the upper and lower surface, receive a positive rear rake angle by forming a recess or groove in the relevant surface of the insert, which meets the peripheral wall of the insert at an angle that is slightly greater than the The clearance angle of the circumferential wall is relative to the workpiece.
Another important rake angle is the so-called side rake angle. This is the angle between the surface of the insert that carries the chip from the workpiece and the direction of advance of the insert piece with respect to your workpiece.
The above he mentioned known insert with a positive rake angle has no positive side rake angle, since the cutting edge and the adjacent, the chip leading groove are parallel to the cutting front of the insert and therefore when pivoting the insert to set a clearance angle between the side of the insert and the Shoulder of the workpiece, the cutting edge and the recess are also pivoted and this results in a negative rake angle.
There are also inserts with positive side rake angles and positive back rake angles known, but with these, the peripheral wall is wedge-shaped for the front and side clearance angles. These inserts are expensive and irreversible and, because of their shape, are difficult to manufacture to close tolerances.
None of the known positive inserts (insert pieces with a positive rake angle) can control the chip in a variable manner in order to adapt the insert to changing working conditions associated with changing the feed rate or cutting depth or cutting speed.
When using the cutting inserts, the feed rate changes significantly depending on Arbeitsbe conditions, with the usual cutting inserts, which have a uniform groove to control the chip, have no means of turning or breaking off the chip. Of course, this has an adverse effect on the cutting conditions, so that not always satisfactory chips are generated at variable feed speeds. It is therefore another object of the invention to provide a cutting insert in which the chip controlling groove or recess is variable in accordance with changes in cutting conditions.
Another object of the invention is to provide a cutting insert of such a shape that ver improved working characteristics are obtained, while at the same time the molds or dies for the inserts can be easily manufactured with very high accuracy in the conventional manner. Further advantages emerge from the description of an exemplary embodiment of the subject matter of the invention with reference to the drawing.
1 shows, in perspective, a holder with a rectangular cutting insert according to the invention.
Fig. 2 shows in a similar representation a holder with a three-sided insert.
Fig. 3 is a side view of the holder and cutting insert in the working position on the tool, it being evident how a clearance angle is maintained at the periphery of the cutting insert, while at the same time a positive rake angle relative to the workpiece is maintained.
Fig. 3a is a view of the workpiece with the tool set and shows the positive side cutting angle according to line IIIa-IIIa in FIG.
Fig. 4 is a top plan view of one side of a rectangular insert.
FIG. 5 is a side view of the cutting insert of FIG. 4.
6 is a section along line VI-VI in FIG. 4. FIG. 7 is a section along line VII-VII in FIG. 4. FIG. 8 is a section along line VIII-VIII in FIG.
Figure 9 is a top plan view of a three-sided cutting insert.
Fig. 10 is a section on line X-X.
11 is a detail on a larger scale and shows the cutting edge of the three-sided insert piece in the middle between the corners of the insert piece.
Fig. 12 is a plan view of a corner of the insert of Fig. 9 and shows on a larger scale how the chip controlling groove extending along one side of the insert meets the groove extending along the other side edge.
Fig. 13 shows a cutting insert in the form of an equilateral parallelogram or rhombus.
FIG. 14 is a section along the line XIV-XIV in FIG. 13.
Fig. 15 is a plan view of a modified example of a three-sided insert which has the trade name Trigun.
Fig. 16 is a section along line XVI-XVI in Fig. 15. Fig. 17 is a plan view of another Ausfüh tion of a rectangular, one-sided cutting insert.
FIG. 18 is a section along line XVIII-XVIII in FIG. 17.
19 is a top plan view of a single sided triangular cutting insert.
Fig. 20 is a section along line XX-XX in Fig. 19. Fig. 21 shows a one-sided rhombic design of a cutting insert.
FIG. 22 is a section along line XXII-XXII in FIG. 21.
Fig. 23 is a one-sided cutting insert in a modified triangular shape.
FIG. 24 is a section along line XXIV-XXIV in FIG. 23.
25, 26 are top and side views of two-sided circular cutting inserts and FIGS. 27, 28 are top and side views of a single-sided circular cutting insert according to the invention.
According to FIG. 1, the holder 10 has a recess or pocket 12 at one end for receiving a cutting insert 14 which rests on a washer 16 in the pocket. The insert and washer are clamped to the holder by known means; they can also have a central bore for receiving a clamping screw. In Fig. 1, such a hole is denoted by 18, the holder has a pin or lever or a fastening device that extends into the Boh tion and the cutting insert back ge conditions forces the rear walls of the pocket and the cutting insert in its place opposite the Holder holds on.
A typical bracket is shown in phantom in FIG. 3 at 17.
The holder according to FIG. 2 has a pocket 22 at its front end, which has only a single rear wall. In the pocket 22 rests on a washer 26, a three-sided cutting insert 24. The insert 24 is fastened as described in FIG.
As FIGS. 1 and 2 show, the plane in which the upper side of the insert lies is pivoted downwards by about 50 in two directions with respect to the horizontal one, whereby this angle of inclination can of course vary within wide limits. This inclination of the insert creates a clearance angle between the outer surface of the insert and the workpiece on two sides, so that a favorable working is achieved.
The holder 10 and 20 in Fig. 1 and 2 are to be referred to as Ne negative holder. If the cutting inserts used have the shape of simple prisms, the upper and lower surfaces of which are at right angles to the outer surfaces, the insert must be inclined downwards in relation to the workpiece, in order to obtain a clearance between the outer surface and the workpiece, see above that the cutting edge can penetrate the workpiece in the desired manner. The cutting edge of such a cutting insert is formed by the cutting line between the outer surface and the top or bottom of the cutting insert.
If the entire top and bottom of the insert are arranged parallel to one another and at right angles to the outer surface of the insert, the inclination discussed for the purpose of setting a clearance angle means that the cutting insert has a negative rake angle with respect to the workpiece. Even if a groove or recess is provided for checking or guiding the chip, the rake angle is still negative.
The insert is not only pivoted downwards with respect to the workpiece, but also with respect to the feed direction in order to achieve front and side clearance so that both the main and the side rake angle are negative.
The cutting insert is shaped in such a way that the rake angle measured in the forward feed direction and the rake angle measured perpendicular thereto, namely the side rake angle and the back rake angle, are both positive. This is achieved in that a recess running in the edge area is formed in the end face.
If the outer region of the recess has a large radius of curvature, the curve is flat and the middle area of the cutting insert is large enough to offer sufficient load-bearing capacity on the flat washer, so that the cutting insert can easily be two-sided, i.e. with cutting edges its top and bottom (its two faces) can be made.
However, if a small radius of curvature is used, the groove is deep and the central area is necessarily small, so that the insert would not have sufficient load-bearing capacity in the central area, so that it is only made with cutting edges on one side. However, such a cutting insert can also be designed in two ways, but a correspondingly shaped washer is then required.
Large curve radii result in small positive rake angles, while trough radii result in large positive rake angles.
According to FIG. 3, the workpiece 30 is turned off by a tool with a cutting insert 32. The outer surface 34 (free surface) of the cutting insert has a clearance angle A with respect to the workpiece. The free angle A can be 5 to 100, depending on the circumstances. The cutting edge 36 is formed by the edge between tween the upper end face and the peripheral surface.
A groove is formed on the top of the cutting insert, starting from the cutting edge 36. A rake angle B is determined by this groove (FIG. 3). Depending on the circumstances, this rake angle B is 5 to 15 or more. In Fig. 3 it is also shown that when using a conventional cutting insert with clearance angle A, a negative rake angle C results. This negative rake angle is essentially as large as the clearance angle A and is normally about 700. The insert is inclined at a similar angle with respect to the feed direction in order to obtain a lateral Freiwin angle (FIG. 3a). In Fig. 3a, the clearance angle is denoted by E and the rake angle by D.
3a shows how the lateral rake angle changes with a variable feed rate when a thicker chip, measured in the feed direction, is lifted.
From the above it follows that one and the same holder can accommodate conventional inserts with negative rake angles and also inserts according to the invention with positive rake angles. The invention allows it to work with .posi tive rake angles when using conventional holders. The holders for the cutting inserts are quite expensive and have a long service life, so that a great economic advantage is associated with the invention in that inserts according to the invention with positive rake angles can be used with the existing holders.
Further advantages emerge in connection with the description of other exemplary embodiments. Rectangular inserts are described in FIGS. 4 to 8 ben. The insert 40 according to FIG. 4 consists of tungsten carbide, for example, and has a central bracket bore 42. The insert has an outer wall 44 and top and bottom 46, 48 which run parallel and perpendicular to one another on the outer wall 44. Both sides have an outer groove 50 which extends along the cutting edges from the cutting edges towards the center. The recess or groove has an outer area 52 and an inner area 54.
Within the inner regions 54 is a resting surface 56 with which the insert rests on the support plate when the opposite side is brought into the working position. In the context of jointing, the roof surface is the surface that is currently in engagement with its edge, while the base surface is the surface with which the cutting insert rests on the washer.
The outer region 52 of the insert is concave with respect to the roof surface or base surface. According to FIGS. 4 to 8, the outer part 52 of the recess is spherically shaped while. the inner region 54 relative: rises suddenly from the depth of the groove 52 to the surface.
The outer region 52 of the recess 50 of the cutting insert according to FIGS. 4 to 8 is part of a single sphere, the center of which lies on a vertical which is erected on the center of the associated surface of the insert, as FIGS. 5 and 7 show.
From the formation of the outer region 52 of the recess in a spherical shape essentially results in a curve shape of the cutting edges 58 and 60 from one corner to the other. , Radius and center of the sphere are:: chosen and arranged so that the outermost corners of the cutting edges lie in the same plane as the central area 56 of the associated surface, while these areas of the cutting edges between the corners are arcuate and on the same Width of the associated surface of the cutting insert, as shown in FIGS. 5, 6 and 7 show.
8: shows on a larger scale the arrangement and configuration of the recess 50 in cross section. The outer area 52 is curved in both directions, while the inner area 54 forms a relatively steep rise which can be linear in cross section and forms the outer limit of the central area 56. As FIG. 4 shows, the inner region 54 of the recess is designed so that it is convex with respect to the central surface. The inner region 54 can be linear or curved in cross section. In any case, however, in plan view (FIG. 4) it is convex with respect to the flat narrower region 56.
The receptacle 50 is therefore narrowest and flattest at the corners and gradually increases in width and depth from the corners to the middle between the corners. The outer and inner regions 52, 54 of the recess 50 advantageously merge smoothly into one another through a region 62 of a relatively small radius.
9 to 12 show a three-sided insert, which is designed essentially like that according to FIGS. 4 to 8, but with the edge recess 64 consisting of an outer region 66 and an inner region 68 which are not exactly the same 4 to 8 has the same shape as the recess 50 according to FIGS.
According to FIGS. 9 to 12, the outer region 66 of the recess 64 is formed by a plurality of cylindrical upper surfaces instead of a single spherical surface. The cylindrical part of the recess, adjacent to each straight cutting edge, is part of a cylinder, the axis of which lies in a plane perpendicular to the associated cutting edge, which is this plane half and which axis is inclined downwards from the center of the insert. The three outer areas of the recess 64 of the insert piece according to FIG. 9 to 12 are therefore parts of 3 Zy alleviate, which all have the same size but different axes.
The outer region of the recess is, as before, concave with respect to the associated surface of the insert with respect to all parts thereof, but is formed from parts of three identical but separate cylinder surfaces.
As FIG. 12 shows, two adjacent such surfaces 66a merge into one another at 70 with a suitable radius, while the adjacent surfaces 68a and 68b of the inner region of the recess merge into one another with a smaller radius at 74.
As in the examples according to FIGS. 4 to 8, the inner area 68 of the recess rises relatively abruptly and determines the outer boundary of the central area 72 of the roof or floor surface 72. The inner area 68 of the recess is formed by 3 parts, the adjoin one another at the corners, and all merge into one another with a small radius as shown at 74 in FIG.
The insert according to FIGS. 9 to 12 is similar to that of FIGS. 4 to 8 on two sides; so there are identical recesses and central areas on the roof side and the underside. So it is not only the cutting edge on one side, but also used by the other side after reversal. In each of the two possible positions, a substantial central area rests as a support surface on the washer, so that the cutting insert is held securely in every position and can absorb the large cutting forces.
13 and 14 show a cutting insert 80 in the form of a rhombus. The insert has a peripheral recess 82 with a concave outer region 84 and an abrupt rise in the inner region 86 along each edge of the insert. The areas 84 and 86 along each edge merge into one another at the corners, similar to the three-sided configurations according to FIGS. 9 to 12. As in FIGS. 9 to 12, the outer area is formed by cylindrical surfaces, the axes of which are essentially in a plane perpendicular to the associated cutting edge, which is thereby bisected, with the axis inclined downwards towards the center of the insert. As before, the cylindrical surfaces merge with one another with small radii.
15 and 16 show a so-called Trigon insert, the body 88 of which deviates somewhat from the triangular shape. It has a spherical recess 90 which extends all the way around the insert and which, as before, has an outer region 92 along the cutting edges and an abruptly rising inner region 94, the latter delimiting the central central region 96.
Since the individual sides of the insert according to FIGS. 15 and 16 are relatively short, it is possible to form the outer region 92 of the groove, the center of which lies on a perpendicular which is established on the center of the surface of the insert that belongs to it.
All of the above-described inserts are of the two-sided, reversible type. The cutting inserts are suitable for reversal because each surface has a central area which we sentlichen, which can be kept large, since the radii of the balls and cylinders, according to which the outer areas of the recesses are shaped, are relatively large. Since these radii are relatively large, the associated grooves are relatively flat and the abrupt rise which forms the inner region of the recess determines a substantial distance from the center of the associated surface, whereby a central region of substantial size is formed.
The use of a relatively large radius for the balls and cylinders, which determine the outer area of the spherical recess, also keeps the angle between the outer area of the groove and the outer wall of the insert (the clearance angle) at a relatively small value. In the embodiment according to FIGS. 4 to 16, this angle is approximately 10. The angle of the abrupt rise in relation to the outer area of the recess is approximately 65 to 80. For cutting inserts of Figures 4-16, the lateral extent of the outer region of the recess is about 1mm to 2.54mm (0.040 to about 0.100 inches).
The lateral extent of the inner region is correspondingly shorter, so that, as already mentioned, a central area is formed with a substantial area, which serves as a load-bearing support surface on the flat washer or anvil washer.
The invention can also be applied to single-sided cutting inserts that are not intended to be carried by a flat washer. Such cutting inserts are shown in Figs. These inserts are built according to the same principles as those according to FIGS. 4 to 16, with the exception that the radii of the balls and cylinders, which determine the outer region of the recess, are chosen so that the resulting inner area is too small to to form a reliable support surface for the cutting insert. These cutting inserts have cutting edges only on one of their two sides.
It goes without saying that correspondingly shaped washers could be provided for cutting inserts of this type, so that the cutting inserts can be designed on two sides, in particular if a relatively light cut is to be made. The insert according to FIGS. 17 and 18 has a recess 102 with a spherical outer area 104 and an abruptly rising inner area 106. The outer region 104 closes an angle (free angle) of 65 with the outer surface 108 (free surface) of the insert piece up to 80o.
The middle area 110 is too small to provide a secure support surface, so the insert is designed on one side, the flat side: rests on a flat support disk.
19 and 20 show a one-sided triangular cutting insert 112 with groove 114. The outer region 116 of the groove is cylindrical, the cylinder surfaces merging into one another at the corners with a narrow radius. The outer region 116 of the groove forms a clearance angle of approximately 20 to 30.1 with the circumferential surface 118 (free surface 118). The inner region 120 is inclined at approximately 110o compared to the outer region, so that, as in the embodiment according to FIGS. 17 and 18, a central area of a relatively small area is created, so that the insert is formed on one side.
21 and 22 show a rhombic one-sided cutting insert 122 with an outer surface (free surface 124 and recess 126). The recess 126 has an outer region 128 which forms a clearance angle of 65 to 80 ° with the clearance surface 124. The abruptly rising inner region 130 forms an angle of approximately <B> 1250 </B> with the outer region, so that a relatively small central area 132 results.
23 and 24 show a one-sided cutting insert in trigon formation 134. The outer Be rich 138 of the recess 136 is determined similarly to Fig. 15 and 16 by a single ball. The region 138 forms an angle of 20 to 300 with the free surface 140. The inner region 142 rises from the bottom of the recess at an angle of approximately 115 relative to the outer region 138 and defines a small central area 134 .
25 and 26 show a circular insert 150 with an outer peripheral wall 152 and a recess 154 with an outer region 156, which represents part of a single sphere, and an abruptly rising inner region 158 which defines a central area 160 . According to FIGS. 25 and 27, the radius of the curl is large and the central area is also large, so that the insert is designed on two sides.
The cutting insert 162 according to FIGS. 27 and 28 is also formed on one side, since the radius. of the sphere, which defines the outer area 166 of the recess 164, is small and the abruptly rising inner area 168 of the recess defines only a small central area 170.
With regard to the designation small or large of the curve radii of the outer areas of the recesses of the insert pieces, the following should be noted. In the case of a square cutting insert with cutting edges on its upper side and on its underside with an edge length of approximately 13 mm, a curve radius for the outer region of approximately 40 mm (1.5 inches) as large. A second insert of the same size with cutting edges only on one side, on the other hand, may only have a curve radius of 16 to 17 (5/8 to 11/16 inches).
A three-sided cutting insert, the three sides of which are tangent to an inscribed circle of 13 mm (1/2 inch), may have a curve radius of approximately 60 mm (2 1/4 inches) as the large curve radius for the outer cylindrical area of the recess, whereas a curve radius from 16 mm to 25 mm (5/8 to 1 inch) is a small curve radius. These games are only used for illustration purposes and the application of the invention is not limited to these.
An advantage achieved with the invention is that the tendency of the cutting insert to lift chips of a certain length from the workpiece is largely reduced.
The lifted chips are also slightly curved in cross-section, so that they break off more easily, at least with certain materials, if they are bent at the inner region of the recess of the insert, this breaking off is more likely than with more or less rectangular chips like them occur with conventional cutting inserts. The curvilinear cross-section of the chips results from the fact that the recess is concave.
The cutting inserts according to the invention can be produced with tight tolerances according to conventional methods, whereby they are easily adjustable, reversible and interchangeable without the accuracy of the cutting work being impaired as a result. During manufacture, the cutting inserts are treated with an abrasive bath, for example, in order to give each cutting edge a uniform contour with a radius of approximately 0.001 inch.
It should be noted that in any case, except in the case of circular cutting inserts, the abrupt rise forming the inner region of the recess runs arcuately in the direction of the length of the region of the recess to which the rear wall belongs. This curve shape of the abruptly rising rear wall serves to control or guide the chip and also causes the recess to both expand and deepen from the corners to the central area.
This is not the case with the circular insert, but it is emphasized that the circular insert has both a positive main rake angle and a positive secondary rake angle when it is inclined in two directions with respect to the workpiece.