DE102012111576B4

DE102012111576B4 - Schneideinsatz mit Kühlmittelkanal und Schneidwerkzeug mit einem Werkzeughalter und einem solchen Schneideinsatz

Info

Publication number: DE102012111576B4
Application number: DE102012111576.1A
Authority: DE
Inventors: Igor Kaufmann; Anwar Sadat Mohideen Abdul; Franz Havrda
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: US20140147219A1; US9168588B2; IL228769A0; JP2014104579A; CN103846463B; DE102012111576A1; CN103846463A; KR20140070382A; SE1351419A1

Abstract

Schneideinsatz (12) mit einer Hauptschneide (28), einer Spanfläche (26) und wenigstens einem Kühlmittelkanal (20), der auf der Oberseite des Schneideinsatzes (12) ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Kühlmittelkanal (20) zumindest teilweise in der Spanfläche (26) zur Hauptschneide (28) hin verläuft und dessen Breite sich zur Hauptschneide (28) hin vergrößert, wobei der Kühlmittelkanal (20) zu der Hauptschneide (28) hin gerichtet ist und einen Hauptkühlmittelkanal (38) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche (26) zwei Spanbrecher (36) aufweist, wobei sich der Hauptkühlmittelkanal (38) zwischen den beiden Spanbrechern (36) erstreckt, wobei zwei Spanabweiser (25) vorgesehen sind, die an den Enden der Schenkel einer U-förmigen Kanalwandung (24), die den Kühlmittelkanal (20) definiert, ausgebildet sind und zwischen denen sich der Kühlmittelkanal (20) konisch öffnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Schneidwerkzeug mit einem Werkzeughalter und einem Schneideinsatz.
Beim Stechen und Drehen von Werkstücken kommt es durch Reibung und Umformung zu einer starken Hitzeentwicklung, wodurch das Werkstück, aber auch das benutzte Schneidwerkzeug stark erhitzt wird. Die hohen Temperaturen des Schneidwerkzeugs führen jedoch zu einem erhöhten Verschleiß, durch den Kosten entstehen. Aus diesem Grund wird während der Bearbeitung des Werkstücks der Schneideinsatz mithilfe eines Kühlmittels gekühlt. Bislang üblich ist, dass durch Düsen oder Kanäle im oder am Werkzeughalter, in dem der Schneideinsatz gehaltert ist, ein Kühlmittelstrom zum Schneideinsatz, insbesondere zur Hauptschneide des Schneideinsatzes geführt wird. Problematischerweise ist dabei der Kühlmittelstrom stark gerichtet, sodass lediglich der Abschnitt des Schneideinsatzes gekühlt wird, der direkt vom Kühlmittelstrom angestrahlt wird.
Die DE 20 2006 011 535 U1 zeigt einen Schneideinsatz mit einer Schneidkante, einer Spanfläche und einem Kühlmittelkanal auf der Oberseite des Schneideinsatzes. Der Kühlmittelkanal ist in der Spanfläche ausgebildet und vergrößert sich zunächst, bevor er zur Hauptschneide hin verläuft.
Die DE 699 06 702 T2 zeigt ebenfalls einen Schneideinsatz mit einer Schneidkante, einer Spanfläche und einem Kühlmittelkanal, der auf der Spanfläche zur Hauptschneide hin verläuft. In einer Ausführungsform des Schneideinsatzes ist dieser als Wendeschneideinsatz mit vier Schneiden ausgeführt und es sind Kühlmittelkanäle vorgesehen, die zu jeder der vier Schneiden hinlaufen.
Die WO 2010/096014 A1 zeigt ebenfalls einen Wendeschneideinsatz zur Bearbeitung eines Werkstücks, wobei der Schneideinsatz eine Schneidkante, eine Spanfläche und einen Kühlmittelkanal auf der Oberseite des Schneideinsatzes aufweist.
Die US 2008/0193231 A1 offenbart einen Schneideinsatz mit einem Kühlmittelkanal der an einer Spanfläche endet, wobei an der Spanfläche zwei Spanbrecher vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schneideinsatz bereitzustellen, der geringen Verschleiß aufweist und längere Standzeiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen gattungsgemäßen Schneideinsatz mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1. Durch die Erfindung wird der Kühlmittelstrom, der aus einer Düse oder Öffnung in dem Werkzeughalter austritt, durch den Kühlmittelkanal gezielt zur Schneide hingeführt. Durch die Geometrie der Kanäle ist es möglich, den Kühlmittelstrom derart zu leiten, dass Schneiden, die der Kühlung bedürfen, gekühlt werden. Zudem vereinfacht die Ausbildung der Kühlmittelkanäle auf der Oberseite des Schneideinsatzes den Zugang zu den Kanälen, sodass bei der Montage nicht mühsam die das Kühlmittel führenden Öffnungen des Schneideinsatzes und des Werkzeughalters zueinander ausgerichtet werden müssen. Ein weiterer Vorteil der an der Oberseite ausgebildeten Kanäle liegt darin, dass die Produktion des Schneideinsatzes gegenüber solchen mit innenliegenden Kühlmittelkanälen erheblich vereinfacht ist. Zudem kann Einfluss auf die Spanbildung genommen werden, es wird eine besondere platzsparende Anordnung von Spanbrecher und Kühlmittelkanal auf der Spanfläche ermöglicht, einem Teil des Kühlmittelstroms wird ermöglicht, direkt und ungehindert zur Hauptschneide zu gelangen, und der Kühlmittelfluss wird verbreitert.
Vorzugsweise ist der Kühlmittelkanal zur Hauptschneide hin gerichtet und bildet einen Hauptkühlmittelkanal, wodurch eine gezielte Kühlung der Hauptschneide ermöglicht ist.
Der Schneideinsatz weist vorzugsweise wenigstens eine Nebenschneide auf, wobei der Kühlmittelkanal zu der wenigstens einen Nebenschneide gerichtet ist und einen Nebenkühlmittelkanal bildet. Die Ausrichtung des Kühlmittelkanals auf eine Nebenschneide gewährleistet die Kühlung der Nebenschneide, die nicht direkt in der Verbindung zwischen dem Austrittspunkt des Kühlmittels im Werkzeughalter und der Hauptschneide liegt.
Vorzugsweise weist der wenigstens eine Spanbrecher einen im Wesentlichen senkrecht zur Hauptschneide ausgerichteten Teil und/oder einen schräg zur Hauptschneide ausgerichteten Teil auf. Durch diese Geometrie kann der Spanbrecher sowohl seiner Funktion als Begrenzung des Kühlmittelkanals als auch seiner spanbrechenden Funktion gerecht werden.
Besonders bevorzugt ist der Nebenkühlmittelkanal auf der der Hauptschneide abgewandten Seite des wenigstens einen Spanbrechers angeordnet, sodass durch die Höhe des Spanbrechers zumindest ein Teil des Kühlmittelstroms problemlos in den Nebenkühlmittelkanal geführt wird.
Besonders bevorzugt ist der Abstand zwischen den Spanabweisern größer als der Abstand zwischen den Spanbrechern, sodass nicht der gesamte Kühlmittelstrom in den Hauptkühlmittelkanal fließt.
In einer weitere Ausführungsform weist der Schneideinsatz zwei Nebenschneiden und mindestens zwei Nebenkühlmittelkanäle auf, sodass das Schneidwerkzeug von zwei gekühlten Nebenschneiden profitiert.
Beispielsweise weisen die Kühlmittelkanäle einen gemeinsamen Abschnitt auf, wodurch die Einspeisung des Kühlmittels in die verschiedenen Kühlmittelkanäle stark vereinfacht ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Kühlmittelkanal wannenförmig, sodass das Kühlmittel einen möglichst geringen Strömungswiderstand erfährt.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist der Schneideinsatz für einen Drehmeißel vorgesehen.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Schneidwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruches 10. Dadurch wird die Montage eines Schneideinsatzes in den Werkzeughalter erleichtert und kann ohne zusätzliche Justageschritte erfolgen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes,
- 2 eine Draufsicht des Schneideinsatzes nach 1,
- 3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schneideinsatz entlang der Ebene III - III, und
- 4 den in einem Werkzeughalter eingesetzten Schneideinsatz nach 1.

In den 1 bis 3 ist ein für ein Schneidwerkzeug 10 vorgesehener Schneideinsatz 12 dargestellt. Der Schneideinsatz 12 kann dabei in zwei Bereiche unterteilt werden: ein Einschubbereich 16 zur Montage des Schneideinsatzes im Schneidwerkzeug 10 und ein Schneidbereich 18, mit dem das zu bearbeitende Werkstück (nicht gezeigt) bearbeitet werden kann.
Ein Kühlmittelkanal 20 erstreckt sich nahezu über die gesamte Länge des Schneideinsatzes 12. Im Einschubbereich 16 befindet sich ein Einströmbereich 22 des Kühlmittelkanals 20, der entlang einer Mittelachse A des Schneideinsatzes 12 verläuft. Der Einströmbereich 22 ist von einer U-förmigen Kanalwandung 24 umgeben, die zum Schneidbereich 18 hin geöffnet ist.
An der dem Einschubbereich 16 zugewandten Seite des Schneidbereichs 18 bildet die Kanalwandung 24 an den Enden der Schenkel ihrer U-Form Spanabweiser 25 aus zwischen denen sich der Kühlmittelkanal 20 erstreckt und sich in diesem Bereich konisch öffnet. Die Oberfläche des Schneidbereichs 18 ist als Spanfläche 26 ausgeführt und bildet am Schnitt mit den Umfangsflächen des Schneideinsatzes 12 Schneiden aus. Eine Hauptschneide 28 ist an der Kante der Spanfläche 26 mit Stirnseite 30 des Schneideinsatzes 12 gebildet. Zwei Nebenschneiden 32 werden durch die Spanfläche 26 und jeweils einer der gegenüberliegenden Seitenflächen 34 gebildet. Die Hauptschneide 28 bildet mit jeder der beiden Nebenschneiden 32 etwa einen rechten Winkel. Vorzugsweise sind die Innenwinkel α, β zwischen Hauptschneide 28 und jeweils einer der Nebenschneiden 32 jedoch geringer als 90°.
Die Spanfläche 26 weist zwei Spanbrecher 36 auf, die die Spanfläche 26 in drei Kanäle unterteilt. Der Abstand senkrecht zur Mittelachse A zwischen den Spanbrechern 36 ist dabei geringer als der zwischen den Spanabweisern 25. Ein Hauptkühlmittelkanal 38 erstreckt sich zwischen den beiden Spanbrechern 36 entlang der Mittelachse A. Schräg von der Mittelachse A ausgehend erstrecken sich noch vor den Spanbrechern 36 Nebenkühlmittelkanäle 40 in Richtung der Nebenschneiden 32. Sie werden jeweils zumindest teilweise von einem Anschlag 25 und einem Spanbrecher 36 begrenzt.
Der Hauptkühlmittelkanal 38 ist zumindest zwischen den Spanbrechern 36 als wannenförmige Vertiefung 42 ausgeführt und wird hier teilweise von senkrecht zur Hauptschneide ausgerichteten Teilen der Spanbrecher 36 begrenzt. Danach steigt der Hauptkühlmittelkanal 38 zur Hauptschneide 28 hin rasch an und endet, sobald sein Grund das Niveau der Hauptschneide 28 erreicht hat.
Jeder der Nebenkühlmittelkanäle 40 läuft unter einem Winkel jeweils auf eine Nebenschneide 32 zu. Ausgehend von der Mittelachse A verbreitern sich dabei die Nebenkühlmittelkanäle 40 in Richtung der Nebenschneiden 32. Dies wird durch schräg zu der Hauptschneide 28 ausgerichtete Teile der die Nebenkühlmittelkanäle 40 begrenzenden Spanbrecher 36 erreicht. Ähnlich wie der Hauptkühlmittelkanal 38 steigen die Nebenkühlmittelkanäle 40 vor Erreichen der jeweiligen Nebenschneiden 32 leicht an, bis ihr Grund das Niveau der Nebenschneiden 32 erreicht hat.
Die 4 zeigt ausschnittsweise ein Schneidwerkzeug 10, bestehend aus dem Schneideinsatz 12, das in einem Werkzeughalter 44 eingesetzt ist. Der Werkzeughalter weist dafür eine Ausnehmung 46 auf, die nach oben hin von einer Nase 48 begrenzt wird. Eine Düse (nicht gezeigt), die auch als Kanal oder Bohrung ausgeführt sein kann, ist im Inneren des Werkzeughalters 44 ausgebildet und mündet in die Ausnehmung 46.
Zur Montage wird der Schneideinsatz 12 in die Ausnehmung 46 im Werkzeughalter 44 eingeführt. Der Einschubbereich 16 des Schneideinsatzes 12 befindet sind nun vollständig in der Ausnehmung 46, wobei der Schneidbereich 18 vor der Nase 48 hervorsteht. Dabei bildet die Unterseite der Nase 48 des Werkzeughalters 44 zusammen mit der Kanalwandung 24 den Einströmbereich 22 des Kühlmittelkanals 20. Die Düse mündet nun in den Einströmbereich 22.
Zur Kühlung des Schneideinsatzes 12 strömt aus der Düse Kühlmittel in den Einströmbereich 22 des Kühlmittelkanals 20. Das Kühlmittel passiert anschließend die Öffnung zwischen den Spanabweisern 25 und trifft daraufhin auf die Spanbrecher 36. Da die Öffnung zwischen den Spanbrechern 36 kleiner ist als die Öffnung zwischen den Spanabweisern 25, wird an dieser Stelle der Kühlmittelstrom dreigeteilt. Der Teil des Kühlmittels, der durch die Öffnung zwischen den Spanbrechern 36 gelangt, wird vom Hauptkühlmittelkanal 38 zur Hauptschneide 28 geführt und kann die Hauptschneide 28 dementsprechend kühlen.
Das restliche Kühlmittel wird von den Spanbrechern 36 in Strömungsrichtung entlang der Mittelachse A gesehen nach links oder rechts in die Nebenkühlmittelkanäle 40 geleitet, durch die das Kühlmittel zu den Nebenschneiden 32 gelangt und diese kühlen. Somit werden alle drei Schneiden des Schneideinsatzes 12 gezielt gekühlt.

Claims

Schneideinsatz (12) mit einer Hauptschneide (28), einer Spanfläche (26) und wenigstens einem Kühlmittelkanal (20), der auf der Oberseite des Schneideinsatzes (12) ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Kühlmittelkanal (20) zumindest teilweise in der Spanfläche (26) zur Hauptschneide (28) hin verläuft und dessen Breite sich zur Hauptschneide (28) hin vergrößert, wobei der Kühlmittelkanal (20) zu der Hauptschneide (28) hin gerichtet ist und einen Hauptkühlmittelkanal (38) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche (26) zwei Spanbrecher (36) aufweist, wobei sich der Hauptkühlmittelkanal (38) zwischen den beiden Spanbrechern (36) erstreckt, wobei zwei Spanabweiser (25) vorgesehen sind, die an den Enden der Schenkel einer U-förmigen Kanalwandung (24), die den Kühlmittelkanal (20) definiert, ausgebildet sind und zwischen denen sich der Kühlmittelkanal (20) konisch öffnet.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (12) wenigstens eine Nebenschneide (32) aufweist, wobei der Kühlmittelkanal (20) zu der wenigstens einen Nebenschneide (32) hin gerichtet ist und einen Nebenkühlmittelkanal (40) bildet.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Kühlmittelkanal (20) teilweise von beiden Spanbrechern (36) begrenzt wird.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Spanbrecher (36) einen im Wesentlichen senkrecht zur Hauptschneide (28) ausgerichteten Teil und/oder einen schräg zur Hauptschneide (28) ausgerichteten Teil aufweisen.
Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenkühlmittelkanal (40) auf der der Hauptschneide (28) abgewandten Seite beider Spanbrechers (36) angeordnet ist.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Spanabweisern (25) größer ist als der Abstand zwischen den Spanbrechern (36).
Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (12) zwei Nebenschneiden (32) und mindestens zwei Nebenkühlmittelkanäle (40) aufweist.
Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelkanäle einen gemeinsamen Abschnitt aufweisen.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühlmittelkanal (20) wannenförmig ist.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (12) für einen Drehmeißel vorgesehen ist.
Schneidwerkzeug (10) mit einem Werkzeughalter (44) und einem Schneideinsatz (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (12) in eine Ausnehmung (46) des Werkzeughalters (44) eingesetzt ist, wobei der Kühlmittelkanal (20) zumindest teilweise zwischen der Oberfläche des Schneideinsatzes (12) und einer Oberfläche der Ausnehmung des Werkzeughalters (44) definiert ist.