DE102012017024A1

DE102012017024A1 - Tangential-Wendeschneidplatte

Info

Publication number: DE102012017024A1
Application number: DE102012017024.6A
Authority: DE
Inventors: Igor Kaufmann; Rudi Hartlöhner; Franz Havrda
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: US9168590B2; CN103658797A; DE102012017024B4; US20140064864A1; CN103658797B

Abstract

Eine Tangential-Wendeschneidplatte (1) mit acht Schneiden (4, 5, 6), die paarweise über vier Seitenflächen (3) der Wendeschneidplatte (1) verteilt sind, wobei jede Schneide (4, 5, 6) gebildet ist von einer Hauptschneide (4), die durch den Schnitt einer der Seitenflächen (3) mit einer Grundfläche (2) gebildet ist, einer Nebenschneide (6), die gebildet ist durch den Schnitt der Seitenfläche (3) mit einer benachbarten Seitenfläche (3), und einer an die Hauptschneide (4) und die Nebenschneide (6) angrenzende Eckenkante (5), ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneide (4) einen vorneliegenden Abschnitt (4a) aufweist, der sich auf dem Niveau der Eckenkante (5) befindet, einen hintenliegenden Abschnitt (4c), der sich auf einem tieferen, näher an einer Mittelachse der Wendeschneidplatte (1) liegenden Niveau befindet, und einen Übergangsabschnitt (4b) zwischen dem vorneliegenden und dem hintenliegenden Abschnitt (4a, 4c), wobei die drei Abschnitte (4a, 4b, 4c) in einer Ebene liegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tangential-Wendeschneidplatte mit acht Schneiden, die paarweise über vier Seitenflächen der Wendeschneidplatte verteilt sind, wobei jede Schneide gebildet ist von einer Hauptschneide, die durch den Schnitt einer der Seitenflächen mit einer Grundfläche gebildet ist, einer Nebenschneide, die gebildet ist durch den Schnitt der Seitenfläche mit einer benachbarten Seitenfläche, und einer an die Hauptschneide und die Nebenschneide angrenzenden Eckenkante.
Eine solche Wendeschneidplatte ist aus der DE 10 2007 022 536 A1 bekannt. Der Schneidkörper dieser Wendeschneidplatte ist gebildet durch zwei im weitesten Sinne pyramidenstumpfartige Schneidkörperhälften, die gegeneinander verdreht sind und mit ihren kleinen Grundflächen ineinander übergehen. Die außen liegenden, großen Grundflächen bilden die beiden Grundflächen der Wendeschneidplatte. Die zwischen den Grundflächen sich erstreckenden Seitenflächen sind identisch zueinander ausgeführt, sodass insgesamt acht identische Schneiden zur Verfügung stehen, die durch Drehen und/oder Wenden der Schneidplatte im Werkzeughalter nacheinander zur Bearbeitung eines Werkstücks zur Verfügung stehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den bekannten Schneideinsatz so weiterzuentwickeln, dass sich eine verbesserte Schneidleistung ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Schneideinsatz der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Hauptschneide einen vorneliegenden Abschnitt aufweist, der sich auf dem Niveau der Eckenkante befindet, einen hintenliegenden Abschnitt, der sich auf einem tieferen, näher an der Mittelachse der Wendeschneidplatte liegenden Niveau befindet, und einen Übergangsabschnitt zwischen dem vorneliegenden und dem hintenliegenden Abschnitt, wobei die drei Abschnitte in einer Ebene liegen. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Hauptschneide in drei Abschnitte zu unterteilen, wobei der Übergangsabschnitt schräg angeordnet ist und aufgrund seiner Orientierung zu einer Verringerung der Passivkraft bei der Bearbeitung eines Werkstücks führt, also zu einer Verringerung der Rückstellkraft. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Zerspanungsvorgang im Bereich des Übergangsabschnitts eine Kraftkomponente erzeugt, die schräg auf der Linie steht, die durch den vorneliegenden Abschnitt und den hintenliegenden Abschnitt der Hauptschneide definiert ist. Der schräg ausgerichtete Kraftvektor kann zerlegt werden in eine Komponente, die senkrecht auf dieser Linie steht, und eine parallel zu dieser Linie wirkende Komponente. Die parallel zur Linie wirkende Komponente „zieht” das Werkstück hin zum Schneideinsatz, wodurch die Passivkraft verringert wird. Hierdurch werden die bei der Bearbeitung auf das Werkstück einwirkenden Kräfte verringert, und die Bearbeitungsgenauigkeit wird gesteigert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der Übergangsabschnitt, der vorneliegende Abschnitt und/oder der hintenliegende Abschnitt gerade erstrecken. Auf diese Weise lässt sich die Zerspanungsgeometrie zwischen der Hauptschneide und dem Werkstück gut kontrollieren.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spanfläche dem Verlauf der Hauptschneide folgt. Die sich daraus ergebende, stufenförmige Geometrie der Spanfläche wirkt sich positiv auf die Spanbildung aus.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass am Übergang vom vorneliegenden Abschnitt der Hauptschneide zum Übergangsabschnitt ein vergleichsweise kleiner Radius vorhanden ist, insbesondere kleiner als 2 mm und besonders bevorzugt in der Größenordnung von 1 mm. Ein solcher Radius hat sich als guter Kompromiss herausgestellt zwischen einerseits einem möglichst definierten Beginn des Übergangsabschnittes, der durch einen kleinen Radius erhalten wird, und andererseits der Vermeidung von scharfen Übergängen, die zu lokalen Spannungskonzentrationen und einer Beschädigung der Hauptschneide führen könnten.
Vorzugsweise wird am Übergang vom Übergangsabschnitt zum hintenliegenden Abschnitt der Hauptschneide ein Radius verwendet, der größer ist als der Radius am Übergang vom Übergangsabschnitt zum vorneliegenden Abschnitt der Hauptschneide. Dies gewährleistet, dass schädliche Belastungskonzentrationen am konkaven Übergang zwischen dem hintenliegenden Abschnitt der Hauptschneide und dem Übergangsabschnitt vermieden werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Längenverhältnisse zwischen dem vorneliegenden Abschnitt, dem Übergangsabschnitt und dem hintenliegenden Abschnitt der Hauptschneide etwa 1:1:2 betragen. Der vergleichsweise lange hintenliegende Abschnitt der Hauptschneide gewährleistet, dass beim Schruppen mit einer hohen Schnitttiefe gearbeitet werden kann. Der eher kurze vorneliegende Abschnitt der Hauptschneide gewährleistet, dass bereits ab einer vergleichsweise geringen Schnitttiefe die vorteilhafte Verringerung der Rückstellkraft erzielt wird.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Winkel zwischen dem vorneliegenden Abschnitt der Hauptschneide und der Nebenschneide in der Größenordnung von 70° bis 90° liegt, insbesondere in der Größenordnung von 80°. Hierdurch erhöhen sich die Einsatzmöglichkeiten der Wendeschneidplatte.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Wendeschneidplatte in einer perspektivischen Ansicht;
2 die Wendeschneidplatte von 1 in einer Seitenansicht;
3 die Wendeschneidplatte von 1 in einer Draufsicht;
4 in vergrößertem Maßstab das Detail IV von 3;
5 in einer perspektivischen Ansicht die Wendeschneidplatte von 1 montiert in einem Werkzeughalter;
6 den Werkzeughalter von 5 in einer Seitenansicht;
7 den Werkzeughalter von 5 in einer Draufsicht; und
8 den Werkzeughalter von 5 in einer Vorderansicht.
In den 1 bis 4 ist eine Tangential-Wendeschneidplatte 1 gezeigt, die vereinfacht gesagt definiert ist durch zwei zueinander parallele, quadratische Grundflächen 2 sowie vier gleichartige Seitenflächen 3. Die Seitenflächen erstrecken sich zwischen jeweils zwei Rändern der Grundflächen 2. Bezogen auf ein in 1 dargestellten Koordinatensystem verläuft eine zu den beiden Grundflächen 2 senkrechte zentrale Plattenachse A1 in Y-Richtung. Eine hierzu senkrechte Achse A2 verläuft in z-Richtung und steht senkrecht auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen 3. Eine sowohl zur Zentralachse A1 als auch zu dieser Achse A2 senkrechte Achse A3, die zu den beiden anderen gegenüberliegenden Seitenflächen 3 senkrecht verläuft, verläuft in x-Richtung. In der von den zu den Seitenflächen 3 senkrechten Achsen A2 und A3 aufgespannten Ebene befindet sich die Mittelebene der Schneidplatte 1, wobei zu dieser Mittelebene die beiden Grundflächen 2 entlang der Zentralachse A1 äquidistant beabstandet sind.
Die beiden Grundflächen 2 des Schneideinsatzes 1 sind zueinander um die Zentralachse A1 verdreht, wie dies aus 2 ersichtlich ist. Der Verdrehwinkel α der beiden Grundflächen 2 ist größer als 0° und kleiner als 20° und liegt vorzugsweise bei 10° +/– 5°. Bevorzugt liegt der Verdrehwinkel im Bereich eines üblichen und typischen Freiwinkels von ca. 6° und beträgt bevorzugt etwa 8°. Aufgrund der bezogen auf die x-Richtung (und ebenso auf die z-Richtung) um jeweils etwa 4° gegeneinander gedrehten Grundflächen 2 sind somit quasi zwei Schneidkörperhälften 1a und 1b des Schneideinsatzes 1 gebildet, die in der durch die beiden Achsen A2 und A3 aufgespannten Mittelebene (xz-Ebene) aneinander angrenzen bzw. ineinander übergehen.
Jede der gleichartigen oder identischen Seitenflächen 3 bildet mit jeder Grundfläche 2 eine Hauptschneide 4, die sich lediglich über einen Teil der Länge der jeweiligen Seitenfläche 3 erstreckt. Zudem weist jede Seitenfläche 3 einander gegenüberliegende abgerundete oder bogenförmige Eckenkanten 5 auf. Die jeweilige Eckenkante (Eckenradius) 5 bildet eine an die jeweilige Hauptschneide 4 angrenzende und sich in die an diese Seitenfläche 3 angrenzende Seitenfläche 3 erstreckende Nebenschneide 6. Wie in 4 dargestellt ist, beträgt, betrachtet in einer Draufsicht, der Winkel β zwischen der Hauptschneide 4 und der Nebenschneide 6 etwa 80°.
Jeder aus Hauptschneide 4, Eckenkante 5 und Nebenschneide 6 gebildeten Schneidkante ist eine in die jeweilige Seitenfläche 3 eingezogene, das heißt zur Zentralachse A1 hin (konkav) eingewölbte Spanmulde 7 zugeordnet. Innerhalb der jeweiligen Seitenfläche 3 liegen sich somit zwei Spanmulden 7 (ebenso wie die zugeordneten Hauptschneiden 4, die Eckenkanten 5 und die Nebenschneiden 6) diagonal gegenüber.
Jede Hauptschneide 4 ist gebildet durch drei Abschnitte, nämlich einen vorneliegenden Abschnitt 4a, einen Übergangsabschnitt 4b und einen hintenliegenden 4c. Der vorneliegende Abschnitt 4a grenzt unmittelbar an die Eckenkante 5 an und erstreckt sich ausgehend von diesem zu einer Mittelebene hin, die aufgespannt wird durch die Achsen A1 und A2 bzw. A1 und A3. Dabei befinden sich die Nebenschneide 6, die Eckenkante 5 und der vorneliegende Abschnitt 4a der Hauptschneide 4 in ein und derselben Ebene. Diese Ebene ist in 2 für die vorneliegende, obere rechte Schneidecke mit E angedeutet.
An den vorneliegenden Abschnitt 4a der Hauptschneide 4 schließt sich der Übergangsabschnitt 4b an, der sich schräg zur Ebene E „nach innen hin” erstreckt. Anders ausgedrückt verläuft die Hauptschneide 4 im Bereich des Übergangsabschnitts 4b näher zur Achse A1 hin. An den Übergangsabschnitt 4b schließt sich der hintenliegende Abschnitt 4c der Hauptschneide 4 an. Dieser erstreckt sich wiederum parallel zum vorneliegenden Abschnitt 4a und damit auch parallel zur Ebene E, liegt jedoch in einem Abstand a „unterhalb” der Ebene E, also näher an der Achse A1.
Der Übergangsabschnitt 4b der Hauptschneide 4 fällt relativ zur Ebene E unter einem Winkel in der Größenordnung von 10 bis 15° hin ab. Betrachtet in der Seitenansicht von 2 beträgt das Längenverhältnis zwischen dem vorneliegenden Abschnitt 4a, dem Übergangsabschnitt 4b und dem hintenliegenden Abschnitt 4c der Hauptschneide 4 etwa 1:1:2. Alle Abschnitte 4a bis 4c der Hauptschneide 4 erstrecken sich gerade, wobei sich zwischen dem vorneliegenden Abschnitt 4a und dem Übergangsabschnitt 4b ein Übergangsradius R1 befindet, der in der Größenordnung von 1 bis maximal 2 mm beträgt. Zwischen dem Übergangsabschnitt 4b und dem hintenliegenden Abschnitt 4c ist ein Übergangsradius R2 vorgesehen, der deutlich größer ist als der Übergangsradius R1 und der in der Größenordnung von 5 mm beträgt. Diese Beispiele beziehen sich auf eine Wendeschneidplatte mit einem Inkreis von einem dreiviertel Zoll.
Jede Spanmulde 7 weist einen vorneliegenden Abschnitt 7a, einen Übergangsabschnitt 7b und einen hintenliegenden Abschnitt 7c auf, sodass die Spanmulde insgesamt dem Verlauf der Hauptschneide folgt. Im vorneliegenden Abschnitt 7a der Spanmulde 7 ist ein erhabener Spanbrecher 8 angeordnet.
Entlang der Achse A1 erstreckt sich eine zentrale Befestigungsöffnung 11 durch den Schneideinsatz, sodass der Schneideinsatz mittels beispielsweise einer Befestigungsschraube oder einem anderen Fixiermittel an einem Werkzeughalter angebracht werden kann.
Wie in den 1 und 2 angedeutet ist, ist die Grundfläche 2 nicht vollkommen eben, sondern setzt sich zusammen aus einem ebenen, innen liegenden Abschnitt 2a und außen liegenden Grundflächenabschnitten 2b, die geringfügig nach innen hin zurückweichen, also hin zu einer von den Achsen A2, A3 aufgespannten Ebene, um eine Freifläche zu bilden. Zur Vereinfachung kann dennoch die Grundfläche 2 hier als allgemein eben angenommen werden.
In den 5 bis 8 ist die Tangential-Wendeschneidplatte 1 montiert in einer Aufnahme eines Werkzeughalters 20 gezeigt. Wie insbesondere in den 6 und 8 zu sehen ist, ist dabei die Wendeschneidplatte um die Achsen A1 und A3 gedreht montiert, sodass die hier aktive Schneide mit Hauptschneide 4, Eckenkante 5 und Nebenschneide 6 mit den gewünschten Freiwinkeln zur Verfügung steht. Aufgrund des Übergangsabschnittes 4b der Hauptschneide 4 zusammen mit dem Übergangsabschnitt 7b der Spanmulde 7 ergibt sich die gewünschte Reduzierung der Passivkraft, insbesondere beim Schruppen mit einer hohen Schnitttiefe.
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

DE 102007022536 A1 [0002]

Claims

Tangential-Wendeschneidplatte (1) mit acht Schneiden (4, 5, 6), die paarweise über vier Seitenflächen (3) der Wendeschneidplatte (1) verteilt sind, wobei jede Schneide (4, 5, 6) gebildet ist von einer Hauptschneide (4), die durch den Schnitt einer der Seitenflächen (3) mit einer Grundfläche (2) gebildet ist, einer Nebenschneide (6), die gebildet ist durch den Schnitt der Seitenfläche (3) mit einer benachbarten Seitenfläche (3), und einer an die Hauptschneide (4) und die Nebenschneide (6) angrenzenden Eckenkante (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschneide (4) einen vorneliegenden Abschnitt (4a) aufweist, der sich auf dem Niveau der Eckenkante (5) befindet, einen hintenliegenden Abschnitt (4c), der sich auf einem tieferen, näher an einer Mittelachse der Wendeschneidplatte (1) liegenden Niveau befindet, und einen Übergangsabschnitt (4b) zwischen dem vorneliegenden und dem hintenliegenden Abschnitt (4a, 4c), wobei die drei Abschnitte (4a, 4b, 4c) in einer Ebene liegen.
Wendeschneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Übergangsabschnitt (4b) gerade erstreckt.
Wendeschneidplatte nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der vorneliegende Abschnitt (4a) gerade erstreckt.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der hintenliegende Abschnitt (4c) gerade erstreckt.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche (7) dem Verlauf der Hauptschneide (4) folgt.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang vom vorneliegenden Abschnitt (4a) der Hauptschneide (4) zum Übergangsabschnitt (4b) ein vergleichsweise kleiner Radius (R1) vorhanden ist, insbesondere kleiner als 2 mm.
Wendeschneidplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R1) etwa 1 mm beträgt.
Wendeschneidplatte nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang vom Übergangsabschnitt (4b) zum hintenliegenden Abschnitt (4c) der Hauptschneide (4) ein Radius (R2) verwendet wird, der größer ist als der Radius (R1) am Übergang vom Übergangsabschnitt (4b) zum vorneliegenden Abschnitt (4a) der Hauptschneide (4).
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenverhältnisse zwischen dem vorneliegenden Abschnitt (4a), dem Übergangsabschnitt (4b) und dem hintenliegenden Abschnitt (4c) der Hauptschneide (4) etwa 1:1:2 betragen.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorneliegende Abschnitt (4a) der Hauptschneide (4) und die Eckenkante (5) in einer Ebene (E) liegen.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β) zwischen dem vorneliegenden Abschnitt (4a) der Hauptschneide (4) und der Nebenschneide (6) in der Größenordnung von 70° bis 90° liegt, insbesondere in der Größenordnung von 80°.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckenkante (5) abgerundet oder bogenförmig ist.