DE102015108407B4

DE102015108407B4 - Schneideinsatz und Schneidevorrichtung mit Schneideinsatz mit verbesserter Kühlmittelabgabe

Info

Publication number: DE102015108407B4
Application number: DE102015108407.4A
Authority: DE
Inventors: Igor Kaufmann; Scott W. Lebo
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2022-12-01
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: CN105312599A; CN105312599B; US9579727B2; US20150343534A1; DE102015108407A1

Abstract

Schneideinsatz (24), umfassend eine obere Oberfläche (144), die einen Kühlmittelkanal (146) entlang einer Längsmittelachse (A) aufweist, der Kühlmittel von einem Einlassbereich (148) zu einem Schneidebereich (142) leitet, wobei der Schneidebereich (142) ein Paar Spanableiter (151, 152) und eine Vielzahl von Kühlmittelleitelementen (160, 162, 164, 166, 168) aufweist, die eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen (153, 155, 161, 163, 165, 167) abtrennt, die in mindestens einer Nabe-Speiche-Anordnung konfiguriert sind, die Kühlmittel von der Längsmittelachse (A) radial nach außen zur gesamten Schneidkante (158) des Schneideinsatzes (24) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (160, 162, 164, 166, 168) eine andere Höhe über der Schneidkante (158) des Schneideinsatzes (24) aufweist, wobei mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (160, 168) proximal zu den Spanableitern (151, 152) weniger erhöht ist als mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (162, 166) proximal zu einer Spanfläche des Schneideinsatzes (24).

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schneidevorrichtung zum Entfernen von Material von einem Werkstück. Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Schneidevorrichtung, die einen Werkzeughalter aufweist, der einen Schneideinsatz trägt, wobei der Werkzeughalter die Fähigkeit bietet, Kühlmittel an den Schneideinsatz abzugeben.
Bei einem Schneidvorgang, wie zum Beispiel einem Einstechdrehvorgang wirkt eine Einstechdreh- oder einen Schneideinsatz auf ein Werkstück ein, um Material von dem Werkstück zu entfernen. Bei einigen Schneidevorrichtungen halten ein oberer Sitz und ein unterer Sitz den Schneideinsatz. Beispielhafte Schneidevorrichtungen, wobei ein oberer Sitz und ein unterer Sitz einen Schneideinsatz halten, sind in US-Patent Nr. 6,261,032 und PCT-Patentanmeldung, Veröffentlichung WO 2009/141815 A1 , dargestellt.
Materialentfernungsvorgänge können Wärme an der Grenzfläche zwischen dem Schneideinsatz und dem Werkstück erzeugen. In der Regel ist es vorteilhaft, Kühlmittel in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Schneideinsatz und dem Werkstück bereitzustellen. Die folgenden Patentdokumente sind beispielhaft für Anordnungen, die Kühlmittel in der Nähe eines Schneideinsatzes abgeben: US-Patent Nr. 5,439,327 ; US-Patent Nr. 5,775,854 ; US-Patent Nr. 6,705,805 ; und US-Patent Nr. 7,641,422 .
Ferner sind Schneidevorrichtungen aus der DE 20 2006 011 535 U1 und der DE 10 2012 111 576 A1 bekannt.
Obwohl die in einigen der vorstehenden Patentdokumente offenbarten Anordnungen Kühlmittel abgeben, bleibt es sehr wünschenswert, eine Schneidevorrichtung bereitzustellen, die auf effiziente Weise Kühlmittel an der Grenzfläche zwischen dem Schneideinsatz und dem Werkstück bereitstellt. Dies gilt insbesondere für einen Schneidvorgang, bei dem der Schneideinsatz für den Zweck des Einschneidens einer Nut bzw. Rille auf die Werkstückoberfläche am Außendurchmesser (d. h. der äußeren Werkstückoberfläche) einwirkt. Während des Schneidvorgangs nimmt mit zunehmender Tiefe der Rille die Schwierigkeit in Verbindung mit Kühlmittelabgabe an die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche zu. Wie angenommen werden kann, wäre es sehr nutzbringend, eine Schneidevorrichtung (und insbesondere einen Werkzeughalter) bereitzustellen, die Kühlmittel an die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche abgibt, auch wenn die Tiefe der Rille während des Schneidvorgangs zunimmt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schneideinsatz nach Patentanspruch 1. Ferner wird die Aufgabe durch eine Schneidevorrichtung nach Patentanspruch 12 sowie durch einen Schneideinsatz nach Patentanspruch 17 gelöst.
Die Erfinder haben das Problem der Kühlmittelabgabe an die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche gelöst, indem ein Schneidebereich bereitgestellt wird, der ein Paar Spanableiter und mehrere Kühlmittelleitelemente zum Leiten von Kühlmittel in mindestens einer „Nabe und Speiche“- Anordnung aufweist, so dass Kühlmittel an die gesamte Schneidkante des Schneideinsatzes abgegeben wird.
Unter einem Gesichtspunkt umfasst einen Schneideinsatz eine obere Oberfläche, die einen Kühlmittelkanal entlang einer Längsmittelachse A aufweist, der Kühlmittel von einem Einlassbereich zu einem Schneidebereich leitet, wobei der Schneidebereich ein Paar Spanableiter und mehrere Kühlmittelleitelemente aufweist, die mehrere Kühlmittelkanäle abtrennt, die in mindestens einer Nabe-Speiche-Anordnung konfiguriert sind, die Kühlmittel von der Längsmittelachse A radial nach außen zur gesamten Schneidkante des Schneideinsatzes leitet.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt ist die Erfindung eine Schneidevorrichtung, die einen Werkzeughalter und einen Schneideinsatz umfasst. Der Werkzeughalter hat ein axiales Vorderende und ein axiales Hinterende, wobei der Werkzeughalter einen Kopfabschnitt am axialen Vorderende und einen Schaftabschnitt am axialen Hinterende aufweist. Der Kopfabschnitt enthält einen Schlitz, der den Kopfabschnitt in einen unteren Abschnitt und einen oberen Abschnitt unterteilt, wobei der untere Abschnitt einen unteren Sitz definiert und der obere Abschnitt so ausgelegt ist, dass er den Schneideinsatz dazwischen hält. Der Kopfabschnitt enthält einen Kühlmittelabgabekanal mit einem Auslass, der zum Leiten von Kühlmittel zum Schneideinsatz ausgelegt ist. Der Schneideinsatz umfasst eine obere Oberfläche, die einen Kühlmittelkanal entlang einer Längsmittelachse A aufweist, der Kühlmittel von einem Einlassbereich zu einem Schneidebereich leitet, wobei der Schneidebereich ein Paar Spanableiter und mehrere Kühlmittelleitelemente aufweist, die eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen abtrennen, die in mindestens einer Nabe-Speiche-Anordnung konfiguriert sind, die Kühlmittel von der Längsmittelachse A radial nach außen zur gesamten Schneidkante des Schneideinsatzes leiten.
Figurenliste
Es werden zwar verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, aber die konkret dargestellten Ausführungsformen sollten nicht als Beschränkung der Patentansprüche ausgelegt werden. Es wird vorweggenommen, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen.

1 ist eine isometrische Ansicht der Schneidevorrichtung, die den Werkzeughalter und einen Schneideinsatz aufweist, die vom Werkzeughalter gehalten wird;
2 ist eine Draufsicht des Kopfabschnitts des Werkzeughalters von 1;
3 ist eine Seitenansicht des Kopfabschnitts des Werkzeughalters von 1;
4 ist eine Querschnittsansicht des Kopfabschnitts des Werkzeughalters von 1, vorgenommen entlang Linie 4-4 von 2;
5 ist eine isometrische Ansicht des Schneideinsatzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6 ist eine Draufsicht des Schneideinsatzes von 5;
7 ist eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes von 5, vorgenommen entlang Linie 7-7 von 6;
8 ist eine weitere Draufsicht des Schneideinsatzes;
9 ist eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes von 5, vorgenommen entlang der Schnittlinie 9-9 von 8;
10 ist eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes von 5, vorgenommen entlang der Schnittlinie 10-10 von 8;
11 ist eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes von 5, vorgenommen entlang der Schnittlinie 11-11 von 8;
12 ist eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes von 5, vorgenommen entlang der Schnittlinie 12-12 von 8; und
13 ist eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes von 5, vorgenommen entlang der Schnittlinie 13-13 von 8; und
14 ist eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes von 5, vorgenommen entlang der Schnittlinie 14-14 von 3.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente stehen, ist eine Schneidevorrichtung dargestellt, die allgemein mit 20 gekennzeichnet ist. Die konkrete Art der dargestellten Schneidevorrichtung 20 ist eine Einstechdrehvorrichtung. Die Darstellung einer Einstechdrehvorrichtung soll nicht den Schutzbereich der Erfindung einschränken. Ferner soll die Erwähnung der Schneidevorrichtung und des Schneideinsatzes als Einstechdrehvorrichtung und Einstechdrehplatte nicht den Schutzbereich der Erfindung einschränken. Die Arten von Schneidevorrichtungen, auf die sich die Erfindung beziehen, schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Drehvorrichtung, eine Abstechdrehvorrichtung und eine Axialeinstechdrehvorrichtung ein. Der eigentliche Grundgedanke und Schutzbereich der Erfindung sind in den Ansprüchen hiervon angegeben.
Die Schneidevorrichtung (oder Einstechdrehvorrichtung) 20 umfasst einen Werkzeughalter 22 und einen Schneideinsatz (oder Einstechdrehplatte) 24. Wie in 6 dargestellt, weist der Schneideinsatz 24 eine Schneideinsatz-Längsmittelachse A-A auf. Der Schneideinsatz 24 ist so im Werkzeughalter 22 befestigt, dass die Schneideinsatz-Längsmittelachse A-A weitgehend senkrecht zur Werkstückoberfläche (nicht dargestellt) verläuft. Der Werkzeughalter 22 hat ein axiales Vorderende 28 und ein axiales Hinterende 30. Der Werkzeughalter 22 hat einen Schaftabschnitt am axialen Hinterende 30 und einen Kopfabschnitt 34 am axialen Vorderende 28.
Der Kopfabschnitt 34 enthält einen Schlitz 36. Der Schlitz 36 unterteilt den Kopfabschnitt 34 in einen oberen Abschnitt (siehe Klammer 40) und einen unteren Abschnitt (siehe Klammer 42). Der Kopfabschnitt 34 hat eine schmale (oder dünne) axiale vordere Erweiterung 44, die eine Erweiterungs-Längsmittelachse B-B aufweist (siehe 1). Die schmale axiale vordere Erweiterung 44 bildet eine untere axiale vordere Erweiterung 44a und eine obere axiale vordere Erweiterung 44b. Der Schlitz 36 trennt die untere axiale vordere Erweiterung 44a und die obere axiale vordere Erweiterung 44b, so dass sie relativ zueinander beweglich sind. Der obere Abschnitt 40 (in Form der oberen axialen vorderen Erweiterung 44b) weist einen oberen Sitz 46 in der Nähe der axialen vorderen Erweiterung 44 auf. Der untere Abschnitt 42 (in Form der unteren axialen vorderen Erweiterung 44a) weist einen unteren Sitz 48 in der Nähe der axialen vorderen Erweiterung 44 auf. Der obere Sitz 46 und der untere Sitz 48 umfassen einen Sitzbereich.
Wie nachstehend beschrieben ist, wird das Kühlmittel in der Nähe der Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche abgegeben, indem Kühlmittel aus einer Öffnung in der schmalen axialen vorderen Erweiterung 44 des Kopfabschnitts 34 abgegeben wird. Vorteile entstehen aus der Abgabe von Kühlmittel direkt an der Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche während des gesamten Schneidvorgangs.
Bezugnehmend auf 4 enthält der obere Abschnitt 40 des Kopfabschnitts 34 einen Kühlmittelabgabekanal 90, der an einer Abgabeöffnung (oder einem Auslass) 92 endet. Der Kühlmittelabgabekanal 90 steht in Fluidverbindung mit einer Kühlmittelzufuhr (nicht dargestellt) einer in der Technik gut bekannten Art, die Kühlmittel unter Druck an den Kühlmittelabgabekanal 90 abgibt. Kühlmittel tritt aus der Abgabeöffnung 92 aus und strömt von einer Position (oder Stelle), die über der Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche liegt, zur Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche.
Es sollte klar sein, dass das Kühlmittel aus der Abgabeöffnung 92 in einer Richtung direkt zum Schneideinsatz 24 abgegeben wird. Unter Berücksichtigung, dass der Schneideinsatz 24 länglich ist und eine Längsmittelachse A aufweist, wird das Kühlmittel während des gesamten Schneidvorgangs aus der Abgabeöffnung 92 in einer Richtung abgegeben, die weitgehend auf die Längsmittelachse A des länglichen Schneideinsatzes 24 ausgerichtet ist. Wie nachstehend erörtert wird, entstehen gewisse Vorteile aus der Abgabe des Kühlmittels während des gesamten Schneidvorgangs direkt in der Nähe der Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche.
Bezugnehmend auf die 5 bis 14 ist der Schneideinsatz 24 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Montage an dem Werkzeughalter 22 dargestellt. Der Schneideinsatz 24 kann in zwei Bereiche unterteilt sein: einen Einsatzbereich 140 zur Montage des Schneideinsatzes in der Schneidevorrichtung 20 und einen Schneidebereich 142, mit dem das zu bearbeitende Werkstück (nicht dargestellt) bearbeitet werden kann. Während des Gebrauchs ist der Einsatzbereich 140 des Schneideinsatzes 24 an den Werkzeughalter 22 geklemmt, wie in 1 dargestellt, der den Schneidebereich 142 positioniert und stützt. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf den einzelnen Schneidebereich 142 beschränkt ist und dass der Schneideinsatz 24 ein Paar Schneidebereiche 142 aufweisen kann, die an jedem Ende des Schneideinsatzes 24 angeordnet sind, so dass, wenn einer der Schneidebereiche 142 verschlissen ist, der Schneideinsatz 24 im Werkzeughalter 22 um 180° gedreht werden kann, um den anderen Schneidebereich 142 in der Bearbeitungsposition zu positionieren.
In einer Ausführungsform besteht der Schneideinsatz 24 aus einem relativ harten Material wie Carbid, Cermet, Keramik und dergleichen. Der Schneideinsatz 24 kann mittels Pulvermetalltechnologie gegossen werden, die in der Technik bekannt ist. Jedoch sieht die Erfindung andere Verfahren und Technologien zum Bilden und Herstellen des Schneideinsatzes sowie andere Materialien als die vorstehend angegebenen vor.
Eine obere Oberfläche 144 des Schneideinsatzes 24 weist einen Kühlmittelkanal 146 auf, der im Wesentlichen über die gesamte Länge des Schneideinsatzes 24 verläuft. Ein Einlassbereich 148 des Kühlmittelkanals 146 befindet sich im Einsatzbereich 140 und verläuft entlang und parallel zu einer Mittelachse A des Schneideinsatzes 24. Der Einlassbereich 148 ist von einer U-förmigen Kanalwand 150 umgeben, die zum Schneidebereich 142 hin offen ist.
Spanableiter 151, 152 befinden sich am Ende der U-förmigen Kanalwand 150 innerhalb des Schneidebereichs 142 proximal zum Einsatzbereich 140. Der Kühlmittelkanal 146 verläuft und öffnet sich kegelförmig im Bereich zwischen den Spanableitern 152. Eine Spanfläche 154 ist im Schneidebereich 142 in der Nähe einer Umfangsendfläche 156 des Schneideinsatzes 24 ausgebildet. Eine Hauptschneidkante 158 ist an der Überschneidung der Spanfläche 154 und der Umfangsendfläche 156 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Hauptschneidkante 158 rund oder kreisförmig. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht durch die Form der Hauptschneidkante 158 beschränkt wird und dass die Erfindung praktisch umgesetzt werden kann, wenn die Hauptschneidkante 158 eine beliebige wünschenswerte Form aufweist. Zum Beispiel kann der Schneideinsatz 24 eine weitgehend rechteckige Form aufweisen, wobei der Schneidebereich zwei gegenüberliegende Seitenflächen und zwei sekundäre Schneidkanten aufweist, die an der Überschneidung zwischen der Spanfläche und jeder der gegenüberliegenden Seitenflächen ausgebildet sind. In dieser alternativen Ausführungsform bildet die Hauptschneidkante ungefähr einen rechten Winkel mit jeder der zwei sekundären Schneidkanten.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung ist, dass der Schneidebereich 142 eine Vielzahl von Kühlmittelleitelementen 160, 162, 164, 166, 168 aufweist, die eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen 153, 155, 161, 163, 165, 167 voneinander trennen. In der dargestellten Ausführungsform weist der Schneidebereich 142 insgesamt fünf (5) Leitelemente und sechs (6) Kühlmittelkanäle auf. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die Anzahl von Leitelementen und Kühlmittelkanälen beschränkt ist und dass die Erfindung mit jeder gewünschten Anzahl von Leitelementen und Kühlmittelkanälen praktisch umgesetzt werden kann, solange eine adäquate Kühlung an der Schneidkante 158 bereitgestellt wird.
Im Allgemeinen wird der Kühlmittelkanal 153 zwischen dem Spanableiter 151 und dem Leitelement 160 gebildet, der Kühlmittelkanal 155 wird zwischen dem Spanableiter 152 und dem Leitelement 168 gebildet, der Kühlmittelkanal 161 wird zwischen den Leitelementen 160, 162 gebildet, der Kühlmittelkanal 163 wird zwischen den Leitelementen 162, 164 gebildet, und der Kühlmittelkanal 165 wird zwischen den Leitelementen 164, 166 gebildet, der Kühlmittelkanal 167 wird zwischen den Leitelementen 166, 168 gebildet.
Die Kühlmittelkanäle 153, 155, 161, 163, 165, 167 sind in Form einer weitgehend U-förmigen Vertiefung ausgebildet. Außerdem können einige der Kühlmittelkanäle 153, 155, 161, 163, 165, 167 eine variierende Querschnittsfläche entlang ihrer Länge aufweisen (d. h. kegelförmig sein). In der dargestellten Ausführungsform haben die Kühlmittelkanäle 161, 167 zum Beispiel proximal zum Kühlmittelkanal 146 eine geringfügig größere Querschnittsfläche, und die Kühlmittelkanäle 153, 155, 163, 165 können eine im Wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche aufweisen. In einem anderen Beispiel können die Kühlmittelkanäle 163, 165 eine variierende Querschnittsfläche aufweisen, während die Kühlmittelkanäle 153, 155, 161, 167 eine im Wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche aufweisen. In noch einem anderen Beispiel können die Kühlmittelkanäle 153, 155 eine variierende Querschnittsfläche aufweisen, während Kühlmittelkanäle 161, 163, 165, 167 eine im Wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche aufweisen. Es versteht sich, dass andere Kombinationen von Kühlmittelkanälen mit variierenden Querschnittsflächen und gleichmäßigen Querschnittsflächen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen.
Im Allgemeinen bildet der Kühlmittelkanal 146 in Kombination mit den Kühlmittelkanälen 153, 155, 161, 163, 165, 167 eine „Nabe-Speiche“-Anordnung. Wie hier verwendet, ist die „Nabe“ ein Bereich, der das Kühlmittel aus dem Kühlmittelkanal 146 in eine Vielzahl von „Speichen“ trennt, und die „Speiche“ ist ein Kühlmittelkanal, der Kühlmittel in einer Richtung radial nach außen von der „Nabe“ leitet. In der dargestellten Ausführungsform weist der Schneideinsatz 24 eine Vielzahl von „Nabe-Speiche“-Anordnungen auf. Eine Anordnung umfasst einen ersten Nabenbereich 170 des Kühlmittelkanals 146 als „Nabe“ und die Kühlmittelkanäle 153, 155 als „Speichen“, und eine zweite Anordnung umfasst einen zweiten Nabenbereich 172 des Kühlmittelkanals 146 als „Nabe“ und die Kühlmittelkanäle 161, 163, 165, 167 als „Speichen“. In der dargestellten Ausführungsform liegen beide Nabenbereiche 170, 172 in Reihe und entlang der Längsmittelachse A des Schneideinsatzes 24. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht durch die Anzahl von „Nabe-Speiche“-Anordnungen beschränkt wird und dass die Erfindung mit jeder beliebigen Anzahl von „Nabe-Speiche“-Anordnungen praktisch umgesetzt werden kann, um eine adäquate Kühlung für die Schneidkante 158 bereitzustellen.
Die Kühlmittelkanäle 153, 155 bilden in Bezug auf die Längsmittelachse A des Schneideinsatzes 24 einen Winkel 174. Der Winkel 174 kann zwischen 90 Grad und 180 Grad betragen. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel 174 ungefähr 135 Grad. Es sei erwähnt, dass die Kühlmittelkanäle 153, 155 Kühlmittel in einer Richtung leiten, die nicht senkrecht zur Schneidkante 158 verläuft.
Ähnlich wie die Kühlmittelkanäle 153, 155 bilden die Kühlmittelkanäle 161, 167 in Bezug auf die Längsmittelachse A des Schneideinsatzes 24 einen Winkel 176. Der Winkel 176 kann zwischen 90 Grad und 180 Grad betragen. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel 176 ungefähr 135 Grad, was im Wesentlichen identisch mit dem Winkel 174 ist, der durch die Kühlmittelkanäle 153, 155 definiert ist. Jedoch kann der Winkel 176 je nach der Geometrie des Schneidebereichs 142 des Schneideinsatzes 24 anders sein als der Winkel 174. Es sei erwähnt, dass die Kühlmittelkanäle 161, 167 anders als die Kühlmittelkanäle 153, 155 Kühlmittel in einer Richtung leiten, die im Wesentlichen senkrecht zur Schneidkante 158 verläuft.
Die Kühlmittelkanäle 163, 165 bilden in Bezug auf die Längsmittelachse A des Schneideinsatzes 24 einen Winkel 178. Der Winkel 178 kann zwischen 90 Grad und 180 Grad betragen. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel 176 ungefähr 165 Grad, was größer ist als der Winkel 174, der durch die Kühlmittelkanäle 161, 167 definiert ist. Ähnlich wie die Kühlmittelkanäle 161, 167 leiten die Kühlmittelkanäle 161, 167 Kühlmittel in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Schneidkante 158 verläuft.
Wie vorstehend erwähnt, bewirken die Kühlmittelleitelemente 160, 162, 164, 166, 168, dass das Kühlmittel durch die Kühlmittelkanäle 153, 155, 161, 163, 165, 167 geleitet wird. In der dargestellten Ausführungsform sind die Kühlmittelleitelemente 160, 162, 166, 168 symmetrisch auf jederSeite der Längsmittelachse A des Schneideinsatzes (24) angeordnet, während das Leitelement 164 direkt entlang der Längsmittelachse A des Schneideinsatzes 24 verläuft, wie in 14 dargestellt. Zusätzlich sind die Kühlmittelleitelemente 160, 168 näher an der Längsmittelachse A des Schneideinsatzes 24 angeordnet als die Kühlmittelleitelemente 162, 166, während das Kühlmittelleitelement 164 entlang der Längsmittelachse A verläuft.
Ferner weisen die Leitelemente 160, 162, 164, 166, 168 unterschiedliche Höhen über der Schneidkante 158 auf. Zum Beispiel sind die Kühlmittelleitelemente 160, 168 in der Nähe der Spanableiter 151, 152 weniger erhöht als die Kühlmittelleitelemente 162, 166 in der Nähe der Spanfläche 154, wie in 8 dargestellt. Zudem ist das Kühlmittelleitelement 164, das entlang der Längsmittelachse A verläuft, weniger erhöht als alle anderen Kühlmittelleitelemente 160, 162, 166, 168. Anders ausgedrückt ist die Erhebung der Kühlmittelleitelemente 162, 166 in Bezug auf die Schneidkante 158 in der Nähe der Spanfläche 154 am höchsten. Diese Konfiguration wurde gezeigt, um eine optimale Kühlmittelabgabe an die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche bereitzustellen.
Während des gesamten Schneidvorgangs ist es wichtig, Kühlmittel an die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche abzugeben. Aufgrund der Art des Schneidvorgangs, der eine Rille bildet, wird bei fortschreitendem Schneidvorgang der Schneideinsatz, der eine längliche Geometrie mit einer Längsmittelachse aufweist, die senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks verläuft, tiefer in das Werkstück bewegt. Ferner bewegt sich bei fortschreitendem Schneidvorgang die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche tiefer in die Masse des Werkstücks. Infolgedessen wird es schwieriger, Kühlmittel von einer externen Seitendüse an die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche abzugeben, da das Werkstück selbst verhindert, dass Kühlmittel die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche erreicht.
Das Problem der Kühlmittelabgabe an die Schneideinsatz-Werkstück-Grenzfläche wurde von der Erfindung durch Bereitstellen einer oder mehrerer „Nabe-Speiche“-Anordnungen aus Kühlmittelleitelementen 160, 162, 164, 166, 168 und Kühlmittelkanälen 153, 155, 161, 163, 165, 167 im Schneidebereich 142 des Schneideinsatzes 24 gelöst. In der dargestellten Ausführungsform umfasst eine „Nabe“ einen ersten Nabenbereich 170, in dem das Kühlmittel auf eine Vielzahl separater und getrennter Kühlmittelkanäle 153, 155 aufgeteilt wird, und eine zweite „Nabe“ umfasst einen zweiten Nabenbereich 172, in dem das Kühlmittel wiederum auf eine Vielzahl separater und getrennter Kühlmittelkanäle 161, 163, 165, 167 aufgeteilt wird. Die Vielzahl von Kühlmittelkanälen 153, 155, 161, 163, 165, 167 leitet Kühlmittel zur gesamten Schneidkante 24.
Insgesamt geht aus der vorstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor, dass die Schneidevorrichtung Kühlmittel auf effiziente Weise in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Schneideinsatz und dem Werkstück abgibt.
Die hierin bezeichneten Patente und anderen Dokumente sind durch Bezugnahme hierin eingeschlossen. Unter Berücksichtigung der Beschreibung oder einer hierin offenbarten praktischen Umsetzung der Erfindung sind für den Fachmann andere Ausführungsformen der Erfindung offensichtlich. Die Beschreibung und die Beispiele sind lediglich zur Veranschaulichung und nicht als Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung gedacht. Der eigentliche Schutzbereich und Grundgedanke der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen angegeben.

Claims

Schneideinsatz (24), umfassend eine obere Oberfläche (144), die einen Kühlmittelkanal (146) entlang einer Längsmittelachse (A) aufweist, der Kühlmittel von einem Einlassbereich (148) zu einem Schneidebereich (142) leitet, wobei der Schneidebereich (142) ein Paar Spanableiter (151, 152) und eine Vielzahl von Kühlmittelleitelementen (160, 162, 164, 166, 168) aufweist, die eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen (153, 155, 161, 163, 165, 167) abtrennt, die in mindestens einer Nabe-Speiche-Anordnung konfiguriert sind, die Kühlmittel von der Längsmittelachse (A) radial nach außen zur gesamten Schneidkante (158) des Schneideinsatzes (24) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (160, 162, 164, 166, 168) eine andere Höhe über der Schneidkante (158) des Schneideinsatzes (24) aufweist, wobei mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (160, 168) proximal zu den Spanableitern (151, 152) weniger erhöht ist als mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (162, 166) proximal zu einer Spanfläche des Schneideinsatzes (24).
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 1, wobei der Schneidebereich (142) zwei Nabe-Speiche-Anordnungen aufweist, wobei eine erste Anordnung einen ersten Nabenbereich (170) umfasst, in dem Kühlmittel auf eine erste Vielzahl von Kühlmittelkanälen (153, 155) aufgeteilt wird, und eine zweite Anordnung einen zweiten Nabenbereich (172) umfasst, in dem Kühlmittel wiederum auf eine zweite Vielzahl von Kühlmittelkanälen (161, 163, 165, 167) aufgeteilt wird.
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Anordnung in Reihe entlang der Längsmittelachse (A) des Schneideinsatzes (24) angeordnet sind.
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 2, wobei mindestens einer der zweiten Vielzahl von Kühlmittelkanälen (161, 163, 165, 167) einen ersten Winkel (176) in Bezug auf die Längsmittelachse (A) des Schneideinsatzes (24) bildet, und wobei mindestens ein weiterer der zweiten Vielzahl von Kühlmittelkanälen (161, 163, 165, 167) einen zweiten Winkel (178) in Bezug auf die Längsmittelachse (A) des Schneideinsatzes (24) bildet, wobei der zweite Winkel (178) größer als der erste Winkel (176) ist.
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Kühlmittelkanäle (153, 155, 161, 163, 165, 167) eine variierende Querschnittsfläche entlang seiner Länge aufweist.
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 1, wobei eines der Kühlmittelleitelemente (164) direkt entlang der Längsmittelachse (A) des Schneideinsatzes (24) verläuft.
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 1, wobei alle Kühlmittelleitelemente symmetrisch (160, 162, 166, 168) auf jeder Seite der Längsmittelachse (A) des Schneideinsatzes (24) angeordnet sind, ausgenommen eines der Kühlmittelleitelemente (164), das direkt entlang der Längsachse (A) des Schneideinsatzes (24) verläuft.
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 1, wobei eines der Kühlmittelleitelemente (164) direkt entlang der Längsachse (A) des Schneideinsatzes (24) verläuft.
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 8, wobei das eine Kühlmittelleitelement (164), das direkt entlang der Längsachse (A) des Schneideinsatzes (24) verläuft, weniger erhöht ist als alle anderen Kühlmittelleitelemente (160, 162, 166, 168).
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 1, wobei die Schneidkante (158) rund oder kreisförmig ist.
Schneideinsatz (24) nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (160, 162, 164, 166, 168) näher an der Längsmittelachse (A) angeordnet ist als ein anderes der Kühlmittelleitelemente (160, 162, 164, 166, 168).
Schneidevorrichtung (20), umfassend: einen Werkzeughalter (22) und einen Schneideinsatz (24); wobei der Werkzeughalter (22) ein axiales Vorderende (28) und ein axiales Hinterende (30) aufweist, wobei der Werkzeughalter (22) einen Kopfabschnitt (34) am axialen Vorderende (28) und einen Schaftabschnitt am axialen Hinterende (30) aufweist; wobei der Kopfabschnitt (34) einen Schlitz (36) enthält, der den Kopfabschnitt (34) in einen unteren Abschnitt (44a) und einen oberen Abschnitt (44b) unterteilt, wobei der untere Abschnitt (44a) einen unteren Sitz definiert und der obere Abschnitt (44b) so ausgelegt ist, dass er den Schneideinsatz (24) dazwischen hält; wobei der Kopfabschnitt (34) einen Kühlmittelauslass (92) aufweist, der zum Leiten von Kühlmittel zum Schneideinsatz (24) ausgelegt ist; wobei der Schneideinsatz (24) eine obere Oberfläche (144) umfasst, die einen Kühlmittelkanal (146) entlang einer Längsmittelachse (A) aufweist, der Kühlmittel von einem Einlassbereich (148) zu einem Schneidebereich (142) leitet, wobei der Schneidebereich (142) ein Paar Spanableiter (151, 152) und eine Vielzahl von Kühlmittelleitelementen (160, 162, 164, 166, 168) aufweist, die eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen (153, 155, 161, 163, 165, 167) abtrennt, die in mindestens einer Nabe-Speiche-Anordnung konfiguriert sind, die Kühlmittel von der Längsmittelachse (A) radial nach außen zur gesamten Schneidkante (158) des Schneideinsatzes (24) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (160, 162, 164, 166, 168) eine andere Höhe über der Schneidkante (158) des Schneideinsatzes (24) aufweist, wobei mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (160, 168) proximal zu den Spanableitern (151, 152) weniger erhöht ist als mindestens eines der Kühlmittelleitelemente (162, 166) proximal zu einer Spanfläche des Schneideinsatzes (24).
Schneidevorrichtung (20) nach Anspruch 12, wobei der Schneidebereich (142) zwei Nabe-Speiche-Anordnungen aufweist, wobei eine erste Anordnung einen ersten Nabenbereich (170) umfasst, in dem Kühlmittel auf eine erste Vielzahl von Kühlmittelkanälen (153, 155) aufgeteilt wird, und eine zweite Anordnung einen zweiten Nabenbereich (172) umfasst, in dem Kühlmittel wiederum auf eine zweite Vielzahl von Kühlmittelkanälen (161, 163, 165, 167) aufgeteilt wird.
Schneidevorrichtung (20) nach Anspruch 13, wobei mindestens einer der mehreren zweiten Kühlmittelkanäle (161, 163, 165, 167) einen ersten Winkel (176) in Bezug auf die Längsmittelachse (A) des Schneideinsatzes (24) bildet, und wobei mindestens ein weiterer der zweiten Vielzahl von Kühlmittelkanälen (161, 163, 165, 167) einen zweiten Winkel (178) in Bezug auf die Längsmittelachse (A) des Schneideinsatzes (24) bildet, wobei der zweite Winkel (178) größer als der erste Winkel (176) ist.
Schneidevorrichtung (20) nach Anspruch 12, wobei die Kühlmittelleitelemente (160, 162, 166, 168) symmetrisch auf jeder Seite der Längsmittelachse (A) des Schneideinsatzes (24) angeordnet sind, während eines der Kühlmittelleitelemente (164) direkt entlang der Längsachse (A) des Schneideinsatzes (24) verläuft.
Schneidevorrichtung (20) nach Anspruch 12, wobei eines der Kühlmittelleitelemente (164) direkt entlang der Längsachse (A) des Schneideinsatzes (24) verläuft und weniger erhöht ist als alle anderen Kühlmittelleitelemente (160, 162, 166, 168).
Schneideinsatz (24), umfassend eine obere Oberfläche (144), die einen Kühlmittelkanal (146) entlang einer Längsmittelachse (A) aufweist, der Kühlmittel von einem Einlassbereich (148) zu einem Schneidebereich (142) leitet, wobei der Schneidebereich (142) ein Paar Spanableiter (151, 152) und eine Vielzahl von Kühlmittelleitelementen (160, 162, 164, 166, 168) aufweist, die eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen (153, 155, 161, 163, 165, 167) abtrennt, die in mindestens einer Nabe-Speiche-Anordnung konfiguriert sind, die Kühlmittel von der Längsmittelachse (A) radial nach außen zur gesamten Schneidkante (158) des Schneideinsatzes (24) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Kühlmittelleitelemente (164) direkt entlang der Längsachse (A) des Schneideinsatzes (24) verläuft, wobei das eine Kühlmittelleitelement (164), das direkt entlang der Längsachse (A) des Schneideinsatzes (24) verläuft, eine andere Höhe über der Schneidkante (158) des Schneideinsatzes (24) aufweist und weniger erhöht ist als alle anderen Kühlmittelleitelemente (160, 162, 166, 168).