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Die Erfindung betrifft eine Wendeschneidplatte, mit einer dreiecksförmigen Gestalt mit einer Ober- und einer Unterseite sowie einer diese verbindenden Umfangsfläche, wobei sich um die Ecken an jeder Ober- und Unterseite herum Schneidkanten erstrecken, die die Umfangsfläche mit der Ober- oder Unterseite verbinden.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Plan-Eckfräser mit einem Werkzeugschaft und wenigstens einer daran befestigten Wendeschneidplatte.
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Dreiecksförmige Wendeschneidplatten werden zum Drehen und Fräsen verwendet. Die Wendeschneidplatten haben dabei eine Hauptschneide sowie eine daran angrenzende Nebenschneide, die im Bereich einer Ecke des Dreiecks ineinander übergehen. Eine solche Wendeschneidplatte ist aus der
US 3 800 379 bekannt. Diese zum Drehen verwendete Schneidplatte hat an ihrer Oberseite längs der Längskanten des Dreiecks Hauptschneiden sowie angrenzende, kurze Nebenschneiden. Zwischen der Nebenschneide und der an derselben Längskante liegenden Hauptschneide des benachbarten Eckes ist eine Stützfläche vorgesehen, die keinerlei Schneidfunktion hat. Die Unterseite dieser Wendeschneidplatte ist plan ausgeführt.
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Aus der
US 5 876 160 ist eine Wendeschneidplatte in Dreiecksform bekannt, bei der die Ecken des Dreiecks in etwa 135° zur Hauptschneide an der Längskante steht. Die Ecken werden im Übrigen durch zwei stumpf aneinanderstoßende Nebenschneiden gebildet, die jeweils geradlinig verlaufen. Jede Nebenschneide ist einer unmittelbar angrenzenden Hauptschneidkante zugeordnet, so dass jede Hauptschneide an jeweils einem Längsende eine an sie angrenzende Nebenschneide besitzt. Damit lässt sich die Wendeschneidplatte als links- und rechtsdrehende Platte einsetzen, d. h. mit links- und auch mit rechtsdrehender Spindelachse. Die Wendbarkeit der Schneidplatte ergibt sich dadurch, dass es sich um eine negative Wendeschneidplatte handelt, d. h. ihr Keilwinkel beträgt abschnittsweise 90°. Auch bei der zuvor genannten
US 3 800 379 handelt sich um eine sog. negative Schneidplatte, die jedoch nicht wendbar, sondern nur drehbar ausgeführt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine vielseitig verwendbare Wendeschneidplatte zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Wendeschneidplatte der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Oberseite und die Unterseite zumindest im Bereich ihrer Ränder dieselbe Geometrie haben. Durch die identische Geometrie zumindest im Bereich der Ränder, vorzugsweise auf der gesamten Ober- und Unterseite, ist die erfindungsgemäße Wendeschneidplatte mit allen Schneidkanten für dieselbe Schneiddrehrichtung einsetzbar. Die Nebenschneiden grenzen jeweils unmittelbar an zwei Hauptschneiden an, schließen aber unterschiedliche Winkel mit den beiden Hauptschneiden ein.
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Im Stand der Technik wurden entweder mehrere nebeneinander positionierte Nebenschneiden gebildet, so dass jede Nebenschneide nur an eine Hauptschneide angrenzte, weshalb das Eck der Wendeschneidplatte komplizierter geformt war, oder die Nebenschneiden nahmen denselben Winkel zu den beiden Hauptschneiden ein. Dabei waren aber die Winkel zwischen Haupt- und Nebenschneide auf 120° beschränkt, denn nur dieser Winkel gestattet eine symmetrische Geometrie.
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Die Erfindung sieht jedoch vor, dass die Winkel zwischen der Nebenschneide und den beiden Hauptschneiden unterschiedlich sind, so dass zwischen Haupt- und zugeordneter Nebenschneide auch Winkel < 120° erreichbar sind. Trotz dieser Unsymmetrie ist die erfindungsgemäße Schneidplatte wendbar und bei gleicher Schnittrichtung auf beiden Seiten einsetzbar. Damit sind insgesamt sechs gleich ausgebildete und für denselben Zweck verwendbare Paare von Schneidkanten (d. h. Haupt- und Nebenschneide) an der erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte vorhanden.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Wendeschneidplatte als Eckfräser-Schneidplatte ausgeführt, insbesondere sogar als 90°-Plan-Eckfräser-Schneidplatte. Bei dieser Ausführungsform stehen die Hauptschneiden ca. 90° zu ihren zugeordneten Nebenschneiden.
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Die Nebenschneiden werden dadurch gebildet, dass die Ecken des Dreiecks zur Bildung jeweils nur einer einzigen Nebenschneide nicht mehrfach, sondern einfach gekappt sind. Die Nebenschneiden können bevorzugt linear verlaufen. Gekappt bedeutet, dass die Ecken des Dreiecks wie abgeschnitten verlaufen, wobei die einfache Kappung bedeutet, dass nur eine einzige Nebenschneide durch die Kappung vorhanden ist.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich jede Hauptschneide über die gesamte Länge ihrer zugeordneten Längskante. Dadurch wird eine große Länge der Hauptschneiden erreicht, was die Schnitttiefe erhöht.
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Insbesondere, was jedoch nicht zwingend der Fall ist, verlaufen die Längskanten und die Hauptschneiden linear, was sie für das Plan-Fräsen einsatzfähig macht.
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Die Hauptschneiden sind sogar vorzugsweise so lang, dass sie sich von der gemeinsam mit ihrer zugeordneten Nebenschneide gebildeten Schneidenecke bis zum Ende der angrenzenden, der Hauptschneide nicht mehr zugeordneten Nebenschneide erstreckt. Zwischenflächen oder Zwischenkanten, wie dies im Stand der Technik als Übergang zwischen dem Ende der Hauptschneide und der angrenzenden Nebenschneide angedacht war, fallen weg. Die Schneidenecken sind zwischen der Haupt- und ihrer Nebenschneide gebildet, wogegen mit dem Begriff „Ecken” ganz allgemein die drei Ecken oder Spitzen des Dreiecks gemeint sind, welche aber gekappt sind.
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Um die Wendbarkeit bei positiver Wendeschneidplatte zu ermöglichen, sieht die bevorzugte Ausführungsform vor, dass von beiden entgegengesetzten Nebenschneiden einer Schneidenecke aus jeweils eigene, dreiecksförmige, zur entgegengesetzten Plattenseite verlaufende Freiflächen ausgehen. Diese beiden unmittelbar aneinander angrenzenden Freiflächen sind zueinander abgewinkelt. Mit dem Begriff „Plattenseite” soll die Ober- und die Unterseite definiert sein. Die beiden Nebenschneiden sind damit in Draufsicht auf die Wendeschneidplatte leicht zueinander versetzt angeordnet, um die Wendbarkeit bei gleicher Schneidrichtung erreichen zu können. Die Freiflächen der Nebenschneiden haben ihre Basis an der zugeordneten Nebenschneide und laufen in Richtung zur entgegengesetzten Nebenschneide auf der anderen Plattenseite zu, wobei die Freiflächen nicht spitz zulaufen müssen, sondern auch im Wesentlichen eine Trapezform bilden können, was jedoch vorliegend auch unter dem Begriff „dreiecksförmig” fallen soll.
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Die benachbarten Freiflächen der Nebenschneiden sind insbesondere als plane Flächen ausgeführt, was ihre Herstellbarkeit erleichtert. Alternativ könnten die Freiflächen auch leicht konvex sein, wodurch sich bessere Oberflächen am Werkstück ergeben.
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Der Übergang zwischen den benachbarten Freiflächen ist eine Verbindungskante, die sich von der Schneidenecke zwischen der Haupt- und der Nebenschneide an einer Plattenseite zur Schneidenecke an der entgegengesetzten Plattenseite erstreckt. Diese Verbindungskante sollte insbesondere linear verlaufen.
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Zur Erhöhung der Standzeit und Vereinfachung der Herstellbarkeit kann die Verbindungskante abgerundet oder gefast sein. Im zuvor genannten Stand der Technik waren Verbindungskanten bei negativen Nebenschneiden stets scharfkantig ausgeführt.
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Die Freiflächen der Nebenschneiden erstrecken sich gemäß der bevorzugten Ausführungsform ausgehend von den Nebenschneiden seitlich schräg nach außen in Richtung zur entgegengesetzten Plattenseite hin Insbesondere verläuft jede Freifläche in einem Winkel von 2 bis 20° zu einer Mittelachse der Wendeschneidplatte. Diese Mittelsachse ist insbesondere durch eine zentrische Öffnung definiert, durch die sich eine Befestigungsschraube erstreckt, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss. In Draufsicht auf die Ober- und Unterseite erkennt man gemäß dieser Ausführungsform, dass die Freifläche der Nebenschneiden, die von der jeweils oben liegenden Plattenseite ausgeht, leicht nach schräg außen absteht.
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Eine weitere Besonderheit der erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte besteht darin, dass ihre Spanfläche längs der Hauptschneide unterschiedlich geneigte Bereiche hat, man spricht auch von einer sog. geteilten Hauptschneide. Diese unterschiedlichen geneigten Spanflächenbereiche sollen den unterschiedlichen Anforderungen an die verschiedenen Abschnitte der Hauptschneide Rechnung tragen, so dass eine optimale Anpassung erreicht wird.
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Die Spanfläche der Hauptschneide kann im Bereich der Nebenschneide stärker geneigt sein als entfernt von der zugeordneten Nebenschneide.
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Die Spanfläche am Übergang zwischen der Haupt- und der Nebenschneide ist vorzugsweise in zwei Richtungen geneigt, um sowohl den Spanfluss an der Nebenschneide als auch an der Hauptschneide zu optimieren.
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Die unterschiedlich geneigten Bereiche der Spanfläche können über eine geneigte Stufe ineinander übergehen, wobei diese Stufe insbesondere eine dreiecksförmige, schräg zu den angrenzenden Spanflächen geneigte Stirnfläche ist.
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Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Freifläche jeder Hauptschneide plan ausgeführt ist und keine verschieden geneigten Abschnitte hat.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Plan-Eckfräser, insbesondere einen 90°-Plan-Eckfräser, mit einem Werkzeugschaft und wenigstens einer daran befestigen erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte. Die Wendeschneidplatte ist so am Werkzeugschaft befestigt, dass die Freifläche der sich im Einsatz befindlichen Nebenschneide einen positiven Freiwinkel hat.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Radialschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Plan-Eckfräser mit einer erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte,
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2 eine perspektivische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Wendeschneidplatte,
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3 eine perspektivische Unteransicht auf die Wendeschneidplatte nach 1,
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4a eine Draufsicht auf die Wendeschneidplatte nach 1,
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4b einen Schnitt durch ein Eck der Wendeschneidplatte längs der Linie IVb-IVb in 4a,
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5 eine Seitenansicht der Wendeschneidplatte in Richtung des Pfeils A in 4, und
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6 eine Seitenansicht der Wendeschneidplatte nach 4 in Richtung des Pfeiles B gesehen.
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In 1 ist ein sog. Plan-Eckfräser 10 in einem Radialschnitt durch seine Rotationsachse X und durch ein Werkstück 12 geschnitten dargestellt. Der Fräser 10 umfasst einen angetriebenen Werkzeugschaft 14, auf dessen Außenumfang mehrere Wendeschneidplatten 16 befestigt sind. Hierzu hat der Schaft 14 entsprechende Taschen 18, in denen die jeweiligen Wendeschneidplatten 16 untergebracht sind. Die Befestigung der Wendeschneidplatten 16 erfolgt insbesondere über durch das Zentrum der Wendeschneidplatten 16 gehende Schrauben 20.
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Die gezeigten Wendeschneidplatten 16 sind von dreiecksförmiger Gestalt und haben die Schneidplattenform „T”, d. h. es handelt sich um ein gleichseitiges Dreieck.
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Wie in 1 zu sehen ist, handelt es sich bei dem Plan-Eck-Fräser 10 um einen 90°-Plan-Eckfräser, d. h. die am Außenumfang des Fräsers liegenden Hauptschneiden 22 verlaufen unter ca. 90° zu stirnseitigen, kürzeren Nebenschneiden 24.
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In den 2 und 3 ist eine Draufsicht auf die Oberseite 26 bzw. auf die Unterseite 27 der Wendeschneidplatte 16 dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Ober- und Unterseite 26 bzw. 27 eine identische Geometrie haben, wobei dies optional auch nur für die Ränder mit den im Folgenden noch erläuterten Schneidkanten und Span- und Freiflächen der Fall sein kann.
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Wichtig jedoch ist, dass, egal welche der beiden Plattenseiten 26, 27 in Drehrichtung des Fräsers 10 liegt und welche der Schneidkanten gerade im Einsatz sind, immer dieselben Span- und Freiwinkel an den jeweiligen Schneiden vorhanden sind sowie die gleiche Lage und Position der Haupt- und Nebenschneiden. Damit wird erreicht, dass die Wendeschneidplatte in beliebiger Weise gedreht und gewendet und am Werkzeug befestigt sein kann, und trotzdem ist stets dieselbe Schneidengeometrie im Einsatz.
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Die Wendeschneidplatte 16 umfasst drei virtuelle Ecken 28 bis 32 (siehe 2). An der Ober- und an der Unterseite 26 bzw. 27 sind entlang der Längskanten Hauptschneiden 34 bis 38 vorhanden. Die Hauptschneiden sind sozusagen die Schnittlinien bzw. Kanten an den Längsseiten des Dreiecks zwischen der Oberseite 26 und der Umfangsfläche. Die Umfangsfläche bildet, wie im Folgenden noch erläutert wird, Freiflächen. Zwischen der Unterseite 27 und der Umfangsfläche sind weitere drei Hauptschneiden 40 bis 44 ausgebildet.
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Jede Hauptschneide 34 bis 44 hat eine, nur ihr zugeordnete, kürzere Nebenschneide 46 bis 56. Die Nebenschneiden 46 bis 56 werden bildlich gesprochen durch Abkappen der Ecken 28 bis 32 jeweils ausgehend von der Ober- und der Unterseite 26 bzw. 27 gebildet. Mit anderen Worten, die Ecken 28 bis 32 erhalten eine Fase, die die Nebenschneide und ihre Freifläche bildet. Jede Hauptschneide 34 bis 44 steht ca. 90° zu ihrer zugeordneten Nebenschneide 46 bis 56. Dies ist auch in 1 zu erkennen.
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Jede Nebenschneide 46 bis 56 grenzt an zwei Hauptschneiden 34 bis 44 an. Vorzugsweise grenzt jede Nebenschneide sogar unmittelbar an beiden benachbarten Hauptschneiden 34 bis 44 an. Die Nebenschneide nimmt jedoch unterschiedliche Winkel δ1 und δ2 zu den beiden Hauptschneiden ein (siehe 4a). Es gibt jeweils nur eine Hauptschneide 34 bis 44, die zusammen mit der Nebenschneide 46 bis 56 eingesetzt wird, dies ist dann die zugeordnete Hauptschneide. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Haupt- und die Nebenschneiden, die einander zugeordnet sind, stets ca. 90° zueinander ausgerichtet. Der Winkel zwischen der Nebenschneide und der angrenzenden, nicht zugeordneten Hauptschneide beträgt dann ca. 120° (Winkel δ2).
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Die Nebenschneiden 46 bis 56 werden auch als Planschneiden bezeichnet.
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Die Hauptschneiden 34 bis 44 erstrecken sich linear ausgehend von der mit ihrer zugeordneten Nebenschneide gebildeten Schneidenecke 128, 130, 132, 128', 130' und 132' bis zum Ende der angrenzenden, ihr nicht mehr zugeordneten Nebenschneide. Das bedeutet beispielsweise für die Hauptschneide 34 gemäß 2, dass sie sich ausgehend von der mit der Nebenschneide 46 gebildeten Schneidenecke 132 linear bis zur angrenzenden Nebenschneide 48 erstreckt und somit die gesamte Längskante bildet. Entsprechendes gilt auch für alle anderen Hauptschneiden 36 bis 44.
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Auch die Nebenschneiden 46 bis 56 verlaufen linear. Sie könnten alternativ auch leicht konvex verlaufen.
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Jede Hauptschneide 34 bis 44 hat eine ihr zugeordneten Freifläche 58 als Teil der Umfangsfläche, wobei die jeweilige Freifläche 58 als plane, durchgehende Fläche längs der gesamten, ihr zugeordneten Hauptschneide 34 bis 44 verläuft.
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Die Nebenschneiden 46 bis 56 haben jeweils genau eine eigene, nur ihr zugeordnete Freifläche, wie es an der Ecke 30 im Folgenden erläutert wird. Die 2 und 3 zeigen, dass die Nebenschneide 50 eine von ihr ausgehende, nur ihr zugeordnete Freifläche 60 hat, die zur Unterseite 27 konisch zuläuft, insbesondere dreiecksförmig ist.
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Jede Freifläche 60 ist vorzugsweise eine plane Fläche, wobei sie aber auch leicht konvex sein kann. Die Freifläche 60 endet an der Schneidenecke 130', die von der Hauptschneide 44 und der ihr zugeordneten Nebenschneide 56 gebildet ist (siehe 3).
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Die an der Ecke 30 auf der entgegengesetzten Seite, d. h. an der Unterseite 27 vorgesehene Nebenschneide 56 hat ebenfalls eine Freifläche, die das Bezugszeichen 62 trägt und die ebenfalls dreiecksförmig ist und entsprechend plan zur Oberseite 26 verläuft, um an der von der Hauptschneide 38 und seiner Nebenschneide 50 gebildeten Schneidenecke 130 auszulaufen. Die beiden Freiflächen 60, 62 sind zueinander abgewinkelt, der Winkel zwischen diesen beiden Flächen beträgt 90° in einer beliebigen Radialschnittebene R, wobei die Radialschnittebene R senkrecht zur Mittelachse Y verläuft. Die Mittelachse Y ist die Schwerpunktachse und die gedachte Drehachse der Wendeschneidplatte 16.
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Wie in den 2 und 3, insbesondere aber auch in 4b zu sehen ist, verläuft die Freifläche 60 in einer Draufsicht auf ihre zugeordnete Plattenseite von ihrer Nebenschneide 50 aus leicht schräg seitlich nach außen in Richtung zur entgegengesetzten Plattenseite (hier zur Unterseite). Entsprechendes gilt für die Freifläche 62, wenn hier eine Draufsicht auf die Unterseite betrachtet wird. 4b zeigt, dass die Freiflächen 60, 62 in einem Winkel von 2 bis 20° zu der Mittelachse Y schräg nach außen verlaufen.
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Die Freiflächen 60, 62 gehen nicht in einer scharfen Kante ineinander über, sondern durch eine abgerundete Verbindungskante 64. Die Verbindungskante 64 verläuft räumlich schräg von der Schneidenecke 130', die durch die Hauptschneide 44 und ihre Nebenschneide 56 gebildet ist, zur entgegengesetzten Schneidenecke 130, die durch die Hauptschneide 38 und ihre zugeordnete Nebenschneide 50 gebildet ist (siehe 2 und 3).
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Für jede der Ecken 28 bis 30 ist dieselbe Gestalt für die Freiflächen der zugeordneten Nebenschneiden vorhanden. Durch diese zueinander abgewinkelten, eigenen Freiflächen wird eine Wendbarkeit der Schneidplatte 16 erreicht.
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Die Spanflächen 58 der Hauptschneiden 34 bis 44 erstrecken sich, wie in 6 zu sehen ist parallel zur gedachten Mittelachse Y der zentralen Aufnahmeöffnung 70 für die Schraube 20.
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In sämtlichen Seitenansichten (siehe 5 und 6) verlaufen die Hauptschneiden jeweils paarweise parallel (siehe insbesondere auch 6) sowie schräg zur Achse Y. Der Winkel γ beträgt dabei vorzugsweise 3 bis 20° zur Radialschnittebene R (siehe 6). Der Winkel γ wird mit Blickrichtung senkrecht zur zugehörigen Freifläche gemessen, so dass er in 6 leicht verzerrt wiedergegeben ist.
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Die Spanfläche der Hauptschneiden 44 ist in unterschiedlich geneigte Bereiche 72 und 74 unterteilt. Dies wird anhand von 3 näher erläutert. Der Bereich 72 ist der Bereich, der auch nahe der zugeordneten Nebenschneide 56 liegt, so dass der Bereich 72 die Spanfläche für beide Schneiden 44, 56 darstellt. Der Bereich 72 der Spanfläche ist stärker geneigt als der zum entgegengesetzten Ende der Hauptschneide 44 gelegenen Bereich 74. Der Bereich 74 erstreckt sich bis angrenzend an die benachbarte Nebenschneide 52.
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Beide Bereiche 72, 74 können zur einfacheren Herstellung plan ausgeführt sein.
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Die beiden unterschiedlich geneigten Bereiche 72, 74 gehen in einer im Wesentlichen dreiecksförmigen Stufe 76 ineinander über. Diese Ausführung der Spanflächen ist für jede der insgesamt sechs Schneiden, bestehend aus Haupt- und Nebenschneide, identisch.
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Die dargestellten Wendeschneidplatten werden vorzugsweise durch Sintern hergestellt, wobei die Geometrie trotz der zahlreichen Schneiden für den Sintervorgang gut geeignet sind.
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Die Wendeschneidplatte 16 ist in ihrer zugehörigen Aufnahme 18 im Werkzeugschaft 14 so angewinkelt positioniert, dass ein Freiwinkel > 0° vorhanden ist.
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Der Freiwinkel für die Hauptschneiden liegt bei 3 bis 20°, der für die Nebenschneiden bei 3 bis 15°.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3800379 [0003, 0004]
- US 5876160 [0004]
