DE10048899A1

DE10048899A1 - Schneidplatte mit Verschleißerkennung

Info

Publication number: DE10048899A1
Application number: DE10048899A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Voetsch; Joerg Drobniewski
Original assignee: Walter AG
Current assignee: Walter AG
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2020-10-03
Also published as: RU2001126529A; CZ20013517A3; US20020039521A1; CN1344595A; PL349556A1; US6682274B2; TW576769B; EP1193328A1; BR0104339A; JP2002144108A; MXPA01009932A; DE10048899B4; IL145295A0; KR20020026821A

Abstract

An einer Schneidplatte ist eine kombinierte Beschichtung vorgesehen, die eine Verschleißschutzschicht und eine Indikatorschicht umfasst. Die Indikatorschicht ist vorzugsweise an der oder den Freiflchäche(n) vorgesehen, d. h. bei Radialplatten an den Seitenflächen und bei Tangentialplatten an der Grund- bzw. Deckfläche. Die Indikatorschicht ist so empfindlich, dass schon eine kurzzeitige Benutzung der benachbarten Schneidkante deutliche Spuren auf der Indikatorschicht hinterlässt, wobei sich diese verfärbt und/oder abarbeitet, so dass darunterliegende anders farbige Schichten oder Materialien sichtbar werden. Durch den deutlichen Farbkontrast oder Helligkeitskontrast sind benutzte Schneidkanten sofort ohne Weiteres identifizierbar. Die Nutzung der Freiflächen als Indikatorflächen hat sich deshalb als besonders vorteilhaft herausgestellt, weil hier eine tribologisch möglicherweise auch ungünstige Beschichtung vorgesehen werden kann, ohne das Bearbeitungsergebnis der Schneidplatte negativ zu beeinflussen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidplatte, wie sie in Schneidwerkzeugen zur spanenden Bearbeitung von Werk stücken eingesetzt wird.

Fräswerkzeuge und andere zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken vorgesehene Werkzeuge sind häufig mit ein oder mehreren Schneidplatten bestückt, die eine gewisse begrenzte Standzeit haben und deshalb von Zeit zu Zeit auszuwechseln sind. Schneidplatten, die lediglich eine Schneidkante aufweisen, sind dann auszutauschen. Schneid platten, die mehrere Schneidkanten aufweisen, können häufig an ihrem Plattensitz gewendet, d. h. in einer weite ren Gebrauchslage eingesetzt werden, so dass eine bislang noch nicht genutzte Schneidkante in Aktivposition gebracht wird. Ggfs. kann die Schneidplatte auch an einem anderen Plattensitz weiterverwendet werden, an dem dann die be treffende, bislang noch unbenutzte, Schneidkante benutzt wird.

Der geschilderte Vorgang erfordert einige Aufmerksam keit, um einerseits zu verhindern, dass Schneidplatten ersetzt oder gewendet werden, deren Schneidkanten bislang noch nicht im Einsatz waren und um andererseits zu verhin dern, dass beim Austauschen von Schneidplatten oder beim Wenden derselben schon benutzte Schneidkanten als solche nicht erkannt und übersehen werden.

Aus der EP 0908259 A2 ist eine Schneidplatte bekannt, die mit einer kombinierten Beschichtung versehen ist. Die Spanfläche ist mit einem stoßunempfindlichen Werkstoff mit einer verschleißmindernden Oberfläche und einem niedrigen Reibwert versehen. Die Freifläche ist dagegen mit einem Schneidstoff oder einer Schneidstoffkomposition beschich tet, die eine höhere Abriebfestigkeit und eine größere Härte als der Schneidstoff bzw. die Schneidstoffkombinati on der Beschichtung der Spanfläche hat. Damit sollen der Freiflächenverschleiß sowie die Oberflächenqualität und die Maßhaltigkeit des Werkstücks verbessert werden.

Die oben erläuterte Problematik wird damit nicht gelöst.

Daraus ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Schneidplatte zu schaffen, die die Wartung entsprechender Zerspanungswerkzeuge, in denen die Schneid platte verwendet wird, erleichtert.

Diese Aufgabe wird mit einer Schneidplatte nach Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Schneidplatte ist an ihrer Freifläche bzw. an ihren Freiflächen mit einer abtragbaren Indikatorbeschichtung versehen, deren Farbe von der Farbe der darunterliegenden Fläche oder Schicht abweicht. Hier bei wird ein möglichst hoher Farbkontrast angestrebt. Die auf der Freifläche aufgebrachte Indikatorbeschichtung ist so beschaffen, dass sie möglichst schon nach kurzer Ein satzzeit der Schneidplatte, z. B. nach wenigen Minuten Zerspanungsbetrieb, deutliche Bearbeitungsspuren zeigt und zumindest teilweise abgetragen ist, so dass der farblich andere Untergrund sichtbar wird. Die Indikatorbeschichtung ist somit in einer möglichen Ausführungsform nicht abra sionsfest - ganz im Gegenteil, die Indikatorbeschichtung ist relativ abriebempfindlich, z. B. kann sie eine schwache Haftung auf der Unterlage aufweisen. Es ist aber auch möglich, eine gut laufende Indikatorbeschichtung vor zusehen, die sich farblich verändert, sobald die Schneid platte in Gebrauch genommen wird.

Darüber hinaus oder anstelle dessen kann die Indika torbeschichtung anderweitig empfindlich sein, um anzuzei gen, dass die betreffende benachbarte Schneidkante bereits in Betrieb war. Zum Beispiel kann die Indikatorbeschich tung wärmeempfindlich sein und bei Erwärmung über eine Grenztemperatur, die nur in Nachbarschaft einer aktiven Schneidkante auftritt, von z. B. 200°C eine Farbveränderung zeigen. Die Farbveränderung kann auf Oxidation oder ander weitigen Veränderungen beruhen und ist vorzugsweise irre versibel. War die benachbarte Schneidkante auch nur kurz zeitig in Betrieb und hat der betreffende, an die Schneid kante angrenzende, Freiflächenbereich wenigstens kurz zeitig eine Temperatur über der Grenztemperatur eingenom men, hat die Indikatorbeschichtung dann die Farbverände rung erhalten, die auf Dauer sichtbar bleibt. Die Farbe veränderung infolge thermischer Einwirkung hat den Vorteil, dass auch Freiflächenbereiche verfärbt werden, die im Betrieb keine direkte Berührung zu dem Werkstück haben.

Durch die genannte Indikatorbeschichtung wird an einem Schneidwerkzeug auf einfache Weise erkennbar, ob seine Schneidplatten bereits in Betrieb waren und welche Schneidkanten noch unbenutzt sind. Auf diese Weise können Schneidplatten ausgewechselt oder gewendet werden. Ins besondere wird vermieden, dass bereits gebrauchte Schneid platten bei der Wartung übersehen werden, oder dass noch unbenutzte Schneidplatten gewechselt werden, oder dass beim Wenden von Schneidplatten schon benutzte Schneidkan ten wieder in Aktivposition gebracht werden oder noch unbenutzte Schneidkanten unbenutzt bleiben. Die Wartung entsprechender Schneidwerkzeuge ist somit durch die erfin dungsgemäße Schneidplatte wesentlich vereinfacht.

Die Indikatorbeschichtung ist vorzugsweise hell, z. B. gelb oder silbrig glänzend ausgebildet, während die Span fläche vorzugsweise dunkel ausgebildet ist. Die Spanfläche ist vorzugsweise mit einer Aluminiumoxidbeschichtung (Al₂O₃) versehen, wobei sowohl unter als auch über der Al₂O₃-Schicht weitere Schichten vorgesehen sein können. Die Schneidplatte kann somit mehrlagig beschichtet sein, wobei die Al₂O₃-Schicht die verschleißmindernde Beschichtung bildet. Sie kann jedoch noch zusätzliche Deckschichten tragen. Anstelle der Al₂O₃-Schicht können auch andere Verschleißschutzschichten mit gleichen oder besseren Eigenschaften vorgesehen werden.

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schneidplatte wird auf den Grundkörper vorzugsweise zunächst insgesamt, d. h. auf Seitenflächen und auf Deckfläche sowie ggfs. auch auf die Grundfläche, eine verschleißmindernde Beschichtung aufgebracht, die eine Al₂O₃-Schicht enthalten kann. Als oberste Schicht wird bspw. eine nitritische Schicht (z. B. TiN) aufgebracht. Diese wird vorzugsweise ebenfalls flä chendeckend vorgesehen und dann von Flächen entfernt, die einer größeren Verschleißbelastung unterliegen. Insbeson dere wird die nitritische Schicht, die als Indikator beschichtung dienen soll, vorzugsweise von der Spanfläche entfernt. Dies kann durch mechanischen Abtrag, z. B. durch einen Bürstvorgang oder eine Strahlbearbeitung (Sand strahlen), geschehen. Vorzugsweise wird dabei so vor gegangen, dass nicht nur die Spanfläche, sondern auch die sich anschließende Schneidkante freigelegt wird, so dass sich die Indikatorbeschichtung nicht ganz bis zu der Schneidkante erstreckt.

Der Bürst- oder Strahlbearbeitungsvorgang stellt zugleich eine nachträgliche Behandlung der Schneidkante und Spanfläche dar, durch die die Beschichtung im Bereich der Schneidkante und der Spanfläche geglättet wird, was sich günstig auf den Spanablauf auswirkt und einer Stand zeiterhöhung entgegenkommt.

Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind Gegen stand von Unteransprüchen sowie der Zeichnung oder der Beschreibung zu entnehmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schneidplatte mit einer Indikatorbe schichtung a ihrer Freifläche, in perspektivischer Dar stellung, vor einem ersten Einsatz,

Fig. 2 die Schneidplatte nach Fig. 1, nach einigen Minuten Betrieb ihrer ersten Schneidkante, in perspektivi scher Darstellung,

Fig. 9 die Schneidplatte nach den Fig. 1 und 2, nach Benutzung von zwei Schneidkanten, und

Fig. 4 die Schneidplatte nach Fig. 1, in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung und in einem anderen Maßstab.

In Fig. 1 ist eine Schneidplatte 1 veranschaulicht, die als Rechteckplatte ausgebildet ist. Sie weist einen Grundkörper 2 auf, der bspw. aus Hartmetall hergestellt ist. Der Grundkörper 2 kann gesintertes Wolframcarbid oder ein anderer Hartstoff sein. Es ist auch möglich, den Grundkörper 2 aus einem keramischen Material auszubilden.

Die Schneidplatte 1 weist eine Grundfläche 3, mehrere Seitenflächen 4, 5 und eine Deckfläche 6 auf. Die Deckflä che 6 und die Grundfläche 3 sind von einer Durchgangs bohrung 7 durchsetzt, die als Befestigungsbohrung dient. Bedarfsweise können zusätzlich oder anstelle der Befes tigungsbohrung auch andere Befestigungsmittel oder -möglichkeiten vorgesehen sein.

Die Deckfläche 6 bildet bei dem vorgesehenen Einsatz der Schneidplatte 1 die Spanfläche, während die Seitenflä chen 4, 5 Freiflächen bilden. Zwischen der Spanfläche 6 und den Seitenflächen 4, 5 sind Schneidkanten 8, 9, 10, 11 ausgebildet, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gerade ausgebildet sind.

Die Spanfläche 6 ist als ebene Fläche veranschau licht. Bedarfsweise kann sie zusätzliche Strukturen wie Spanmulden, Spanbrecher oder dgl. aufweisen. Entsprechen des gilt für die Freiflächen 4, 5. Diese sind in Fig. 1 als ebene Flächen veranschaulicht, wobei sie bedarfsweise auch facettiert (in Flächenbereiche unterteilt) oder anderweitig von der ebenen Fläche abweichend geformt sein können.

Die Schneidkanten 8, 9, 10, 11 können in Längsrich tung bedarfsweise von der geraden Form abweichen und gekrümmt oder geknickt ausgebildet sein. Sie sind in Querrichtung zweckentsprechend gerundet, wie bspw. aus Fig. 4 hervorgeht, in der stellvertretend für die anderen Schneidkanten die Schneidkante 9 veranschaulicht ist. Aus Fig. 4 geht außerdem der Aufbau einer an der Schneid platte 1 vorgesehenen Beschichtung 12 hervor. Zu der Beschichtung gehört eine Grundschicht 14, die sich sowohl über die Seitenfläche 5 als auch die Deckfläche 6 er streckt. Die Grundschicht 14 kann mehrschichtig aufgebaut sein und bildet eine verschleißmindernde Beschichtung. Sie kann z. B. eine Al₂O₃-Schicht sein oder enthalten. Zum Beispiel kann auf dem Grundkörper 2 zunächst eine Grund schicht, darauf eine Haftvermittelschicht und auf dieser wiederum die Al₂O₃-Schicht ausgebildet sein. Diese drei schichtige System bildet insgesamt die Verschleißschutz schicht 14.

Zu der Beschichtung 12 gehört außerdem eine Indika torschicht 15, die zumindest im Anschluss an die Schneid kante 9 auf der Freifläche 5 vorgesehen ist. Im vorliegen den Ausführungsbeispiel ist die Indikatorschicht 15 eine Titannitridschicht, die gelb oder messingfarben aussieht. Dagegen ist die darunterliegende Verschleißschutzschicht 14 schwarz oder dunkel.

Die Indikatorschicht 5 hat keine optimalen tribologi schen Eigenschaft und ist relativ dünn. Bei der Herstel lung der Schneidplatte 1 ist sie auf die Verschleißschutz schicht 14 aufgebracht und zumindest von solchen Flächen bereichen wieder entfernt worden, auf denen die tribologi schen Eigenschaften der Verschleißschutzschicht 14 ge fordert sind. Dies ist insbesondere der Teil der Spanflä che 6, der mit Spänen in Berührung kommt. Das Entfernen der Indikatorschicht 15 von der Spanfläche 6 kann durch chemische oder physikalische oder mechanische Verfahren erfolgen, bspw. durch Bürsten oder anderweitiges abrasives Abtragen, bspw. Sandstrahlen. Eine solche Strahlbearbei tung hat außerdem glättende Wirkung auf die auf die Weise wieder freigelegte Verschleißschutzschicht 14 und die Schneidkante 9.

Die insoweit beschriebene Schneidplatte 1 weist in noch unbenutztem Zustand, wie in Fig. 1 veranschaulicht, unversehrte Freiflächen 4, 5 auf, die insbesondere im Anschluss an die Schneidkanten 8, 9 noch ihre ursprüng liche Farbe aufweist und damit anzeigt, dass die Schneid kanten 8, 9 noch nicht in Benutzung waren. Im Falle einer TiN-Beschichtung der Seitenflächen 4, 5 ist die Indikator beschichtung im Anschluss an die Schneidkanten 8, 9 leuch tend messinggelb. Dagegen hat die Spanfläche 6 das typi sche Aussehen einer Al₂O₃ beschichteten Schneidplatte, d. h. sie ist relativ dunkel bis nahezu schwarz.

Zur weiteren Erläuterung wird davon ausgegangen, dass die Schneidplatte 1 in dem Werkzeugkörper eines Schneid werkzeugs eingebaut ist, und zwar so, dass die Schneidkan te 9 eine aktive Schneidkante bildet. Sobald das Schneid werkzeug in Benutzung genommen wird, kommt die Schneidkan te 9 mit dem Material eines Werkstücks in Berührung und beginnt das Material des Werkstücks spanend zu bearbeiten. Der Schneidplattenverschleiß ist durch die Verschleiß schutzschicht 14, insbesondere im Bereich der Schneidkante 9 und der Spanfläche 6, gering. Die Freifläche 5 unter liegt jedoch einer relativ hohen Anfangsveränderung inso fern, als sich die Indikatorschicht 15 im Bereich der Schneidkante 9 verfärbt. In den verfärbten Bereichen wird die im Vergleich zu der Indikatorschicht 15 eine andere Farbe erzielt und gegebenenfalls eine wesentlich dunklere Verschleißschutzschicht 14 sichtbar. Es bilden sich da durch im Anschluss an die Schneidkante 9, wie aus Fig. 2 ersichtlich, dunkle Verfärbungs- und Abtragbereiche 16 heraus, die sofort zu erkennen und leicht sichtbar sind. Die Verfärbung ist eine thermisch bedingte Veränderung, z. B. infolge von Oxidationserscheinungen. Es können sich, wie in Fig. 2 angedeutet, Verfärbungsbereiche 17 heraus bilden, indem die Indikatorschicht 15 in diesen Bereichen bspw. Anlauffarben annimmt. Diese können von einer Erwär mung der Schneidplatte infolge der spanenden Bearbeitung des Werkstücks durch die Schneidkante 9 herrühren. Nach längerem Einsatz kann die Freifläche 5 das in Fig. 3 veranschaulichte Aussehen annehmen. Jedoch ist schon nach wenigen Minuten Zerspanungsbetrieb das in Fig. 2 ver anschaulichte Aussehen erreicht, so dass das Bedienperso nal auf den ersten Blick feststellen kann, dass die Schneidkante 9 bereits in Benutzung war, während die Schneidkante 8 noch vollkommen unbenutzt ist. Hat auch diese eine erste Benutzung erfahren, bietet sich das in Fig. 3 veranschaulichte Aussehen. Die Freifläche 4 hat auch hier im Anschluss an die Schneidkante 8 einen dunklen Bereich 18 erhalten, der anzeigt, dass die Schneidkante 8 in Benutzung war.

Bei der Schneidplatte 1 handelt es sich um eine Wendeschneidplatte mit vier benutzbaren Schneidkanten 8, 9, 10, 11. Durch die Indikatorschicht 15 wird auf den ersten Blick sichtbar, welche der Schneidkanten 8, 9, 10, 11 bereits in Benutzung waren und welche noch unverbraucht sind. Die Wartung von mit solchen Schneidplatten bestück ten Schneidwerkzeugen ist dann auf besonders einfache Weise möglich.

An einer Schneidplatte 1 ist eine kombinierte Be schichtung vorgesehen, die eine Verschleißschutzschicht 14 und eine Indikatorschicht 15 umfasst. Die Indikatorschicht ist vorzugsweise an der oder den Freifläche(n) vorgesehen, d. h. bei Radialplatten an den Seitenflächen und bei Tan gentialplatten an der Grund- bzw. Deckfläche. Die Indika torschicht 15 ist so empfindlich, dass schon eine kurz zeitige Benutzung der benachbarten Schneidkante 8, 9, 10, 11 deutliche Spuren auf der Indikatorschicht 15 hinterlässt, wobei sich diese verfärbt und/oder abarbeitet, so dass darunterliegende anders farbige Schichten oder Mate rialien sichtbar werden. Durch den deutlichen Farbkontrast oder Helligkeitskontrast sind benutzte Schneidkanten sofort ohne Weiteres identifizierbar. Die Nutzung der Freiflächen als Indikatorflächen hat sich deshalb als besonders vorteilhaft herausgestellt, weil hier eine tribologisch möglicherweise auch ungünstige Beschichtung vorgesehen werden kann, ohne das Bearbeitungsergebnis der Schneidplatte negativ zu beeinflussen.

Claims

1. Schneidplatte
mit einem Grundkörper (2), der eine Grundfläche (3), Seitenflächen (4, 5) und eine Deckfläche (6) aufweist, von denen wenigstens eine (6) als Spanfläche und eine (4, 5) andere als Freifläche dient,
mit einer abtragbaren Indikatorbeschichtung (15), die an der Freifläche (4, 5) vorgesehen ist und deren Farbe von der Farbe einer sie tragenden Fläche (14) abweicht.

2. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Grundkörper (2) aus einem Hartmetall besteht.

3. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Grundkörper (2) eine verschleißmindern de Beschichtung (14) trägt.

4. Schneidplatte nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die verschleißmindernde Beschichtung (14) zumindest an der Spanfläche (6) vorgesehen ist.

5. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die verschleißmindernde Beschichtung (14) sowohl an der Spanfläche (6) als auch an der Freifläche (4, 5) vorgesehen ist.

6. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Indikatorbeschichtung (15) an der Freifläche (4, 5) auf die verschleißmindernde Beschichtung (14) aufgebracht ist.

7. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Indikatorbeschichtung (15) die Freiflä che (4, 5) vollflächig einnimmt.

8. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Indikatorbeschichtung (15) verschleiß empfindlich ist.

9. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schneidplatte (1) mehrere nutzbare Schneidkanten (8, 9, 10, 11) aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Schneidplatte, bei dem diese zunächst mit einer verschleißmindernden Beschichtung und dann mit einer andersfarbigen Indikator beschichtung versehen wird, die nachträglich von ausge wählten Bereichen wieder entfernt wird.

11. Werkzeug mit einer Schneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte derart gehalten ist, dass sie einen positi ven Freiwinkel festgelegt.