-
Die
Erfindung betrifft eine Wendeschneidplatte zum Einspannen in Trägerwerkzeugen
mit einer Ober- und einer Unterseite, wobei auf jeder Ober- und
Unterseite jeweils zwischen einer Hauptschneide und einer Nebenschneide
eine Schneidecke mit einem Eckenradius angeordnet ist.
-
Beim
heutigen Stand der Technik in der Zerspanung von metallischen Werkstücken
ist die Verwendung verschiedenster Trägerwerkzeuge und Wendeschneidplatten,
je nach Einsatzart und Anwendungsfall notwendig. Die Trägerwerkzeuge
weisen meist einen oder mehrere Plattensitze auf, die zur Aufnahme
der dafür vorgesehenen Wendeschneidplatten oder Schneideinsätze
vorgesehen sind. Die verwendete Wendeschneidplatte übernimmt
durch Eindringen in die Werkstück-Oberfläche während
einer Dreh- und Vorschubbewegung von Werkzeug oder Werkstück
den gewünschten Materialabtrag.
-
Wichtige
Kriterien bei der Zerspanung sind z. B. eine sichere Befestigung
der Wendeschneidplatte auf dem Trägerwerkzeug, die Auswahl
der richtigen Drehzahlen und Vorschubwerte an der Maschine und vor
allem die Auswahl des richtigen Schneidstoffes der Wendeschneidplatte,
sowie dessen Spanformgeometrie und Schneidkantenbeschaffenheit.
Wendeschneidplatten werden meist aus Hartstoffen wie Keramik, Mischkeramik,
Hartmetalle, kubischem Bornitrid, oder polykristallinen Diamant
hergestellt. Je stabiler die gewählte Schneidkante der
Wendeschneidplatte ist, desto mehr Maschinenleistung wird für
die Bearbeitung benötigt. Die Stabilität wird
durch große Keilwinkel der Wendeschneidplatte, große
Eckenradien oder Schneidkantenfasen oder Schneidkantenverrundungen
erzielt.
-
Des
Weiteren ist die Befestigung und Lage der Wendeschneidplatte im
Plattensitz entscheidend. Befestigt werden die Wendeschneidplatten
meist aufgrund ihrer Ausführung mit Loch, Mulde oder glatter Oberfläche
durch Schrauben, oder Spannen mittels Klemmkeil oder Spannpratzen.
Die Lage im Trägerwerkzeug wird über den Einstellwinkel
der Hauptschneide, sowie den Span- und Neigungswinkel in Abhängigkeit
zur Hauptschneide definiert.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wendeschneidplatte nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die beim
Einsatz gefährdete Schneidecke verstärkt ist,
wobei der Eckenradius gegenüber einer Wendeschneidplatte nach
dem Stand der Technik im Wesentlichen unverändert bleibt.
Gleichzeitig soll auch die Grundform der Wendeschneidplatte beibehalten
werden, wodurch das vorhandene Trägerwerkzeug weiter genutzt
werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Schneidecke,
dem Eckenradius benachbart, eine stabilisierende Facette angeordnet
ist. Außerdem kann dadurch der Eckenradius gegenüber
einer Wendeschneidplatte nach dem Stand der Technik im Wesentlichen
unverändert bleiben. Gleichzeitig kann auch die Grundform
der Wendeschneidplatte beibehalten werden, wodurch das vorhandene
Trägerwerkzeug weiter genutzt werden kann.
-
In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Facette im Wesentlichen
rechteckig ausgebildet und erstreckt sich von einer Ober- oder Unterseite
bis zur Mittelebene der Wendeschneidplatte. Hierdurch weist die
Facette eine maximale Größe auf.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schließt die
Facette am Eckenradius tangential an und ist geradlinig bis leicht
konvex, in Bezug auf die Plattenmitte gesehen, ausgebildet und geht
mit tangential anschließendem Übergangsradius
in die Nebenschneide über.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Facette, in Umfangsrichtung
der Schneidplatte gesehen, 0,2 mm bis 2,0 mm lang und dient insbesondere
als sekundäre Hauptschneide.
-
In
bevorzugter Ausführungsform liegt die Facette horizontal
oder zwischen +/–5° geneigt zur fiktiven Werkstückoberfläche.
-
Bevorzugt
sind die Facetten an den sich in Bezug auf die Mittelebene der Schneidplatte
gegenüberliegenden Schneidecken, in Bezug auf eine zu der
Ober- oder Unterseite senkrecht verlaufenden Linie, zueinander spiegelbildlich
angeordnet. Hierdurch ist die Anzahl der nutzbaren Schneiden entscheidend
vermehrt.
-
In
einer Ausgestaltung der Erfindung geht der Eckenradius einer Ober-
oder Unterseite der Schneidplatte über eine nach innen
geneigte Sekundärfacette in die Facette der in Bezug auf
die Mittelebene der Schneidplatte gegenüberliegende Schneidecke über.
-
Erfindungsgemäß weist
die Wendeschneidplatte doppelt so viele nutzbare Hauptschneiden
und Nebenschneiden wie Schneidecken auf und ist dadurch wendbar.
-
Bevorzugt
weist die Wendeschneidplatte eine dreieckige, quadratische oder
rhombische Grundform auf.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Wendeschneidplatte
eine fünf- bis achteckige Grundform auf.
-
Bevorzugt
ist der Übergangsradius der Facette zur Nebenschneide gleich
oder kleiner dem Eckenradius.
-
Bevorzugt
ist die Facette konvex ausgebildet und kommt einem Radiusabschnitt
zwischen R = 20 mm und R = 100 mm gleich.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend
beschrieben sind.
-
Die
Erfindung umfasst eine Wendeschneidplatte 1 mit doppelseitig
angebrachter Facette 3 zur Stabilisierung der Schneidecke 2 (siehe 1).
Die Schneidecke 2 befindet sich jeweils zwischen der so genannten
Hauptschneide 6 und der Nebenschneide 7. Diese
besondere Facette 3 verkürzt die sonst durch einen
Eckenradius 4 gebildete Schneidecke 2 und ermöglichen
so eine Verstärkung und Stabilisierung der Schneidecken 2,
ohne die Grundform der Wendeschneidplatte 1 und die eigentliche
Größe des Eckenradius 4 und dessen Funktionalität
zu beeinträchtigen.
-
Je
kleiner der Eckenwinkel einer Wendeschneidplatte ist, 90° bis
35° sind hier üblich, umso größer
wird die stabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen
Facette 3. Exemplarisch ist in 1 diese
besondere Facette 3 an einer dreieckförmigen Wendeschneidplatte
mit einem Eckenwinkel von 60° dargestellt. Die Ausrichtung
der Facette 3 ist jeweils speziell an die spätere
Einbaulage der Wendeschneidplatte 1 in einem zugehörigen
Trägerwerkzeug angepasst, auf die gemeinsame Funktionalität hin
abgestimmt und bildet zerspanungstechnisch und wirktechnisch eine
sekundäre Hauptschneide. Die verwendeten Trägerwerkzeuge
sind meist Planfräser oder Messerköpfe. Der Einsatz
für Drehbearbeitung ist bei geeigneten Trägerwerkzeugen
dazu auch denkbar. Bei dieser Erfindung wurde Wert darauf gelegt,
die Verwendung DIN-ISO genormter Plattensitze in Trägerwerkzeugen
beizubehalten, um für den Anwender eine möglichst
große Bandbreite von genormten Wendeschneidplatten einsetzen
zu können. Der Nutzen und Mehrwert für den Anwender
liegt hier viel mehr in der austauschbaren Wendeschneidplatte 1,
die durch ihre erfinderischen Merkmale eine größtmögliche
Stabilität, Funktionalität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit
aufweist.
-
In 3 ist
zur weiteren Erläuterung die schematische Darstellung über
die Lage einer Wendeschneidplatte 1 in einem fiktiven Plattensitz
dargestellt. Die strich-punktierten Linien deuten die Form der Schneidecke
einer herkömmlichen Wendeschneidplatte 1 mit Eckenradius
an. Bei kleinen Eckenradien 4 (kleiner R = 1,2 mm) ragt
die Schneidecke 2 der Wendeschneidplatte 1 geometriebedingt sehr
weit über die Endkante der Auflagefläche 5, nachfolgend
auch Plattensitzkante genannt, des Plattensitzes hinaus (gekennzeichnet
durch die gestrichelten Linien). Der tragende Querschnitt q des Überhangs
an der Schneidecke 2 wird bei Verringerung des Eckenradius 4 zwangsläufig
immer kleiner. Je größer die Abstände
zwischen Plattensitzkante 5 und Eckenradius 4 werden
(siehe 4), desto anfälliger ist die Wendeschneidplattenecke 2 gegen Ausbruch
oder komplettes Versagen durch Bruch des Überhangs, welches
im schlechtesten Fall zu einer Beschädigung des Werkstückes
führen kann. Eine zuverlässige und wirtschaftliche
Bearbeitung des Bauteils ist dadurch nicht gegeben. Ein gewisser Überhang,
bzw. geringerer Unterbau des Trägerwerkzeuges ist notwendig,
um die Auswahl der Wendeschneidplatten auf dem Trägerwerkzeug
nicht zu weit einzuschränken. Ein kleiner Eckenradius 4 oder eine
Seitenwand von 90° ist in der Bearbeitung nicht immer vermeidbar
und oft wünschenswert, da manche Werkstücke oder
fehlende Maschinenleistung dieses erforderlich machen.
-
Dieser
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die gefährdete
Schneidecke 2 durch Anbringung einer Facette 3 zu
verstärken, mit dem Vorteil den eigentlich gewünschten
kleinen Eckenradius 4 von 0,2 mm bis 1,2 mm prinzipiell
an der Schneidecke 2 der Wendeschneidplatte 1 beizubehalten. Gleichzeitig
wird auch die geforderte Grundform der Wendeschneidplatte 1 beibehalten.
Hierdurch kann erfindungsgemäß das vorhandene
Trägerwerkzeug weiter genutzt werden und zusätzlich
der vorher beschriebene Überhang, definiert durch die möglichen Abstände
a, stark reduziert werden. (Siehe 4). Auch
der Querschnitt q des Überhangs wird durch den Einsatz
der Facette 3 vergrößert, so dass die Steifigkeit
und Bruchsicherheit der Schneidecke 2 entscheidend erhöht
wird. Diese Facette 3 wird aufgrund der Lage im Trägerwerkzeug
(siehe 7) und dem geforderten Einstellwinkel von 90° asymmetrisch
und zur späteren Wirkrichtung hin horizontal an der Schneidecke 2 angebracht.
Diese Asymmetrie reduziert erfahrungsgemäß die
Anzahl der verwendbaren Schneidecken 2 bei einer negativen
Wendeschneidplatte 1 um die Hälfte. Um nun bei
dieser vorliegenden Wendeschneidplatte 1 die größtmögliche Schneideckenanzahl 2 wieder
nutzbar zu machen, wird erfindungsgemäß die Facette 3 auch
am gegenüberliegenden, rückseitigen Bereich der
Schneidecke 2 spiegelverkehrt, also doppelseitig angebracht. Dieses
ist in 5 verdeutlicht und weiter erklärt.
-
Die
mit dem Anhang a oder b versehenen Bezugszeichen, wie 3a, 3b oder 4a, 4b oder 6a, 6b oder 7a, 7b oder 8a, 8b oder 9a, 9b bezeichnen
jeweils identische jedoch spiegelbildlich angeordnete Gegenstände.
-
Die
Facetten 3 sind an den sich in Bezug auf die Mittelebene 12 der
Schneidplatte 1 gegenüberliegenden Schneidecken,
in Bezug auf eine zu der Ober- oder Unterseite senkrecht verlaufenden
Linie, zueinander spiegelbildlich angeordnet.
-
Die
Sekundärfacetten 8a und 8b zwischen den
Facetten 3a/3b und Eckenradien 4b/4a sind
im Übergang zur gegenüberliegenden gespiegelten
Anordnung hin leicht abgewinkelt, ragen aus der Mantelfläche
der Eckenradien 4a/4b heraus und dienen erfindungsgemäß der
stabilisierenden Unterstützung der Eckenradien 4a/4b.
Ohne diese besonderen Sekundärfacetten 8 wären
die Funktionsweise der Hauptschneiden 2 und der durch die
Facetten 3 gebildeten sekundären Hauptschneiden
und der daraus folgenden doppelten Schneideckenanzahl nicht möglich.
-
Als
weiteres Merkmal dieser stabilisierenden doppelseitigen Facetten 3 und
Sekundärfacetten 8 ist der aus der Facette 3 in
die Hauptschneide 6 übergehende eigentliche Eckenradius 4 zu
nennen, der später auch als Merkmal am bearbeiteten Werkstück
zu erkennen ist. Am entgegen gesetzten Ende der Facette 3 ist
noch der Übergangsradius 9 zu nennen, der tangential
aus der Facettenfläche herausführt und mit nahezu ähnlicher
Größe wie der Eckenradius 4a, 4b selbst
in die Nebenschneide 7 übergeht. Die Facette 3 ist üblicherweise
zwischen 0,2 mm und 2,0 mm lang und im Idealfall geradlinig oder
leicht konvex gekrümmt. Die Krümmung hat dann
eine Radien-, oder Ellipsenform, dessen Radius sich je nach Größe der
Facettenlänge bei R = 20 mm bis R = 100 mm als sinnvoll
zeigt. Die Schneidecke 2 ist üblicherweise zwischen
der Hauptschneide 6 und der Nebenschneide 7 platziert,
wobei Hauptschneide und Nebenschneide in einem definierten Winkel
zueinander stehen. Im Falle der hier exemplarisch beschriebenen
dreieckigen Wendeschneidplatte 1 ist dieser Winkel 120°.
Je nach Wendeplattentyp, z. B. rhombische und quadratische Formen
sind hier zu nennen, liegt der eingeschriebene Winkel bei 35°,
55°, 75°, 80° oder 90°. Die
Ausrichtung der Facette 3 liegt wie in diesem Fall gezeigt
zum Beispiel zwischen 89° und 91° zur Hauptschneide 6.
-
Diese
Facetten 3 und Sekundärfacetten 8 und
Radien (Eckenradius 4 und Übergangsradius 9, sowie
der gesamte Umfangsbereich der Wendeschneidplatte 1 werden üblicherweise
durch Hartbearbeitung, wie z. B. Schleifen oder Laserbearbeitung angebracht.
Auch ein direktes Ein- und Anpressen mit entsprechend geformten
Stempel- und Matrizen-, sowie Spritzform-Werkzeugsätzen,
oder anderen spanlosen oder Material abtragenden Prozessen und anschließenden
Sinterprozessen und Hartbearbeitungen ist denkbar.
-
Das
besondere Merkmal dieser beschriebenen dreieckigen Wendeschneidplatte 1,
mit den erfindungsgemäßen Facetten 3 und
Sekundärfacetten 8 liegt bei der speziellen Eignung
zur Verwendung in der Fräsbearbeitung durch rotierende
Trägerwerkzeuge. Es ermöglicht z. B. durch den
Einstellwinkel ew von 90° der Hauptschneide 6 und
geeigneten Span- und Neigungswinkeln von 5° bis 15° der Hauptschneide 6 die
Herstellung einer rechtwinklige Schulter an den bearbeiteten Bauteilen
(siehe 7). Zudem erzielt die erfindungsgemäße
Lage und Länge der Facette 3 in der Schneidecke 2,
die bevorzugt mit einem Winkel von 80° bis 95° zur Hauptschneide 6 anzubringen
ist, die Funktion einer sekundäre Hauptschneide. Nach der
Zerspanungsoperation resultiert daraus eine hohe Oberflächengüte mit
geringen Rauheitstiefen an der Planfläche des Werkstückes.
Durch diese besondere Facette 3 kann auch mittels kleinen
Eckenradien 4 von 0,2 mm bis 0,4 mm bei einer Schruppbearbeitung
oder einer Schrupp-Schlichtbearbeitung eine hervorragende Oberflächenqualität
am Werkstück, bei gleichzeitig hohen Vorschubwerten und
durch den kleinen Eckenradius 4 bedingt, mit geringerem
Kraftaufwand der Maschine gerechnet werden. Der Wunsch des Anwenders
nach kostengünstigen Wendeschneidplatten, mit möglichst
vielen verwendbaren Schneidkanten und Schneidecken für
Maschinen mit geringen Leistungswerten, kann hiermit erfüllt
werden. Es kann durch die Verwendung dieser stabilisierenden Facette 3 und
den unterstützenden Sekundärfacetten 8 mit
hohen Vorschubwerten bei gleichzeitig geringerer Leistungsaufnahme,
einer vergleichsweise schnelleren Bearbeitungszeit gegenüber
herkömmlichen Wendescheidplatten 1 dieser Grundform
realisiert werden. Bei vergleichbar bleibender oder sogar besserer
Oberflächengüte ist eine effizientere und wirtschaftlichere
Bearbeitung des Werkstückes möglich.
-
Die
Facetten 3a und 3b, die Übergangsradien 9a und 9b und
die Eckenradien 4a und 4b sind gleich groß.
In der 5 sind durch die perspektivische Darstellung die
Flächen verzerrt.
-
WO 03/013770 A1 zeigt
eine Schneidplatte mit einer Spannmulde, die kreisförmig
ausgebildet ist und in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige
Erhebung aufweist. Bevorzugt liegt die Erhebung oberhalb des Muldenbodens
und unterhalb der Schneidplattenoberseite. Zum Einspannen auf einem Schneidwerkzeug
greift eine Spannpratze mit angepasster geformter Nase formschlüssig
in die Mulde der Schneidplatte ein. Diese Mulde dient zur formschlüssigen
Spannung auf einem Trägerkörper. Besonders für
ziehende Schnitte, bei dem die Schneidplatte durch die wirkenden
Schnittkräfte aus seinem Sitz gezogen werden könnte,
bietet sich diese Schneidplatte mit der besonderen Mulde an. Die
erfindungsgemäße Schneidplatte gemäß dieser
Anmeldung ist in einer Ausführungsform mit dieser Spannmulde
ausgeführt.
-
EP 1 536 903 B1 beschreibt
eine Schneidplatte zum Einspannen in ein Schneidwerkzeug zum Zerspanen
von Gusswerkstoffen mit einer Schneidplattenoberseite, einer ersten
Spannmulde zum Einspannen in das Schneidwerkzeug und einer Schneidkante
zur spanabhebenden Bearbeitung. Damit Läpp- oder Schleifbearbeitungen
der Schneidplattenoberseite die Klemmeigenschaften der Schneidplatte
nicht beeinflussen, ist koaxial zur ersten Spannmulde eine zweite
Spannmulde angeordnet, wobei die erste Spannmulde tiefer als die
zweite Spannmulde und beide tiefer als die Schneidplattenoberseite
angeordnet sind. Beim Klemmen dieser Schneidplatte in einem Werkzeug
liegt eine Spannpratze des Werkzeugs auf der zweiten Spannmulde
auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Spannmulde
ein. Die erfindungsgemäße Schneidplatte gemäß dieser
Anmeldung ist in einer Ausführungsform mit diesen zwei
Spannmulden ausgeführt.
-
WO 2005/021192 A1 beschreibt
eine Schneidplatte aus PCBN oder einem CBN-Verbundwerkstoff, wobei
die Schneidplatte eine Spannmulde aufweist. Die Spannmulde kann
kreisförmig ausgebildet sein und in der Mitte eine kugel-
bzw. kreisförmige Erhebung aufweisen. Die entsprechende
Kontur der Spannmulde ist bevorzugt über eine entsprechende Formgebung
des Grünkörpers eingebracht und der so hergestellte
Grünkörper wird dann getrocknet und gesintert.
Die erfindungsgemäße Schneidplatte gemäß dieser
Anmeldung ist in einer Ausführungsform wie beschrieben
hergestellt.
-
Die
erfindungsgemäße Schneidplatte kann auch mit einer
Beschichtung versehen sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 03/013770
A1 [0030]
- - EP 1536903 B1 [0031]
- - WO 2005/021192 A1 [0032]