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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gewindeschneidplatte mit einer Auflagefläche und einer dazu parallelen Deckfläche, die eine im Wesentlichen mehreckige, insbesondere dreieckige Form aufweisen, mit mehreren, insbesondere drei Seitenflächen, die sich zwischen der Auflagefläche und der Deckfläche erstrecken, sowie mit mehreren, insbesondere drei Schneidecken, die an den Ecken der Gewindeschneidplatte gebildet sind oder an oder neben diesen hervorstehen, wobei die Schneidecken jeweils im Wesentlichen keilförmig ausgebildet sind mit einer zu der Auflagefläche und der Deckfläche im Wesentlichen senkrechten Schneidkante, mit zwei sich von der Schneidkante in einem spitzen Winkel bis zu den Seitenflächen der Gewindeschneidplatte erstreckenden Schneidflanken, sowie einer Spanfläche, die sich von dem zur Deckfläche hin orientierten Ende der Schneidkante bis zur Deckfläche der Gewindeschneidplatte erstreckt.
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Derartige Gewindeschneidplatten werden verwendet, um metallische Werkstücke mit einem Innen- oder Außengewinde zu versehen, indem eine der Schneidkanten der Gewindeschneidplatte in eine Dreh- und Vorschubbewegung entlang der entsprechenden Oberfläche des Werkstücks versetzt wird. Dieser Vorgang kann als Gewindedrehen oder Gewindeschneiden bezeichnet werden.
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Die Gewindeschneidplatte wird während ihres Einsatzes an einem Werkzeughalter fixiert, wobei jeweils eine Schneidkante in einer Schneidposition steht und die übrigen Schneidkanten durch Umsetzen der Gewindeschneidplatte in die Schneidposition gebracht werden können. Das Umsetzen erfolgt, sobald die zuvor verwendete Schneidkante aufgrund von Verschleiß nicht mehr eingesetzt werden kann.
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Beim Gewindeschneiden bildet das aus dem Werkstück herausgeschnittene Material einen Span an dem in Bezug auf die Schneidrichtung vorderen Ende der Schneidkante, welche zur Deckfläche hin orientiert ist. Durch die kontinuierliche Bewegung der Gewindeschneidplatte wird der entstehende Span entlang der Spanfläche in Richtung der Deckfläche der Gewindeschneidplatte gedrückt.
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Für den reibungslosen Ablauf des Schneidvorganges, insbesondere wenn dieser automatisiert ist, ist es erforderlich, dass der gebildete Span in kleinere Stücke zerbricht, die dann aus dem Arbeitsbereich entfernt werden können. Bei zu großen Spänen besteht die Gefahr, dass die weitere Bewegung der Gewindeschneidplatte gestört oder sogar vollständig blockiert wird. Insbesondere beim Schneiden eines Innengewindes, wo die gebildeten Späne nur in Axialrichtung aus dem Arbeitsbereich entfernt werden können, ist dies von großer Bedeutung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gewindeschneidplatte vorzuschlagen, mit der die Bildung kleiner Späne beim Gewindedrehen besonders begünstigt wird.
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Diese Aufgabe wird bei der Gewindeschneidplatte der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der Spanfläche jeweils ein Spanformer und ein Spanbrecher als erhabene Oberflächenstrukturen gebildet sind, wobei der Spanformer zumindest teilweise innerhalb eines dreieckigen Bereichs der Spanfläche zwischen den beiden Schneidflanken angeordnet ist, und wobei der Spanbrecher von dem Spanformer beabstandet in Bezug auf die Schneidkante nach innen versetzt ist.
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Der vorteilhafte Effekt der Erfindung ergibt sich dabei gerade aus dem Zusammenwirken der beiden erhabenen Oberflächenstrukturen auf der Spanfläche. Der gebildete Span wird von der Schneidkante kommend zunächst an dem Spanformer "vorbeigedrückt" und wird dabei aufgrund von Umformung und/oder Reibung erwärmt. Das erwärmte Material wird weicher, wodurch ein Abbrechen des Spans, wenn er anschließend auf den Spanbrecher stößt und von diesem nach oben "weggebogen" wird, begünstigt ist.
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Die erfindungsgemäße Gewindeschneidplatte begünstigt damit die Bildung von sehr kleinen und auch regelmäßigen Spänen, so dass der Vorgang des Gewindedrehens, insbesondere auch bei der Herstellung von Innengewinden, reibungslos kontinuierlich ablaufen kann.
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Günstigerweise weist die Gewindeschneidplatte eine Mittelbohrung zur Befestigung an einem Werkzeughalter auf. Die Mittelbohrung ermöglicht eine exakte Positionierung der Gewindeschneidplatte sowie die Fixierung mittels einer Schraube oder eines Bolzens. Die Gewindeschneidplatte ist radiärsymmetrisch zur Achse der Mittelbohrung ausgebildet, d.h. sie weist eine mehrzählige, insbesondere dreizählige Drehsymmetrie auf.
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Die im Wesentlichen keilförmigen Schneidecken können im Rahmen der Erfindung verschiedene Orientierungen aufweisen. Beispielsweise können die Schneidecken unmittelbar an den Ecken der Gewindeschneidplatte gebildet sein, wobei in diesem Fall die Winkelhalbierende des zwischen den beiden Schneidflanken gebildeten spitzen Winkels auf einer Verbindungslinie zwischen der Schneidkante und der Achse der Mittelbohrung (oder dem Mittelpunkt der Gewindeschneidplatte) liegt. Bevorzugt ist es jedoch so, dass die Winkelhalbierende gegenüber dieser Verbindungslinie innerhalb der Plattenebene geneigt ist, wobei die Schneidecken neben den Ecken der Gewindeschneidplatte oder an den schräg abgeflachten Ecken der Gewindeschneidplatte hervorstehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Winkelhalbierende des zwischen den beiden Schneidflanken gebildeten spitzen Winkels zumindest näherungsweise parallel zu einer benachbarten Seitenfläche der Gewindeschneidplatte orientiert. Im Fall einer im Wesentlichen dreieckigen Gewindeschneidplatte mit drei Schneidecken ist die Winkelhalbierende dann um etwa 30° gegenüber der oben genannten Verbindungslinie geneigt.
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Die Spanflächen sind bevorzugt gegenüber der Deckfläche in Richtung der Auflagefläche versetzt, d.h. die Schneidecken weisen eine geringere Dicke auf als der Hauptkörper der Gewindeschneidplatte.
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Das Höhenniveau der Spanfläche setzt sich günstigerweise über die Schneidecke hinaus zunächst in Richtung des Hauptkörpers der Gewindeschneidplatte fort, um dann in einem Übergangsbereich auf das Niveau der Deckfläche anzusteigen.
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Gemäß der Erfindung kann die Spanfläche entweder parallel zur Deckfläche orientiert sein, oder gegenüber der Deckfläche derart geneigt sein, dass sich der senkrechte Abstand zwischen der Spanfläche und der Auflagefläche zur Schneidkante hin vergrößert. Der letztere Fall ist insofern bevorzugt, als dadurch eine effektivere Schneidspitze am vorderen Ende der Schneidkante gebildet wird, bei der zwischen allen drei zusammenlaufenden Kanten jeweils spitze Winkel vorliegen.
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Der Spanformer umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein spitzwinkliges Dreieck als erhabene Oberflächenstruktur, dessen spitzer Winkel zumindest näherungsweise dem zwischen den beiden Schneidflanken gebildeten spitzen Winkel entspricht, und das spiegelsymmetrisch innerhalb des dreieckigen Bereichs der Spanfläche angeordnet ist. Die Symmetrieachse ist hierbei die Winkelhalbierende der spitzen Winkel der Spanfläche und des Spanformers. Das erhabene Dreieck des Spanformers ist dabei kleiner als der dreieckige Bereich der Spanfläche, so dass auf beiden Seiten des Spanformers zu den Schneidflanken hin ein Randbereich der Spanfläche gebildet ist.
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Besonders günstig ist es, wenn der Spanformer ferner eine Mehrzahl von Rippen als erhabene Oberflächenstruktur umfasst, die sich von dem spitzwinkligen Dreieck in Richtung der beiden Schneidflanken und ggf. der Schneidkante erstrecken. Diese Rippen befinden sich demnach auf den beiden Randbereichen der Schneidfläche, wobei sie sich zumindest annähernd bis zu den Kanten, die zwischen der Spanfläche und den Schneidflanken gebildet sind, erstrecken können. Die Gesamtheit der Rippen ist bevorzugt spiegelsymmetrisch zu der Winkelhalbierenden des spitzwinkligen Dreiecks ausgebildet.
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Vorzugsweise verjüngen sich die Rippen zu ihren Enden hin, wobei die Verjüngung sowohl die Breite als auch die Höhe der Rippen betrifft. Die Rippen weisen bevorzugt einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf.
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Bei der vorliegenden Erfindung führt die vorstehend beschriebene Oberflächenstruktur des Spanformers, oder auch eine andere Oberflächenstruktur, insbesondere zu einer insgesamt vergrößerten Oberfläche der Spanfläche. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Wirkung, d.h. der Erwärmung und Erweichung der gebildeten Späne, hat der erfindungsgemäße Spanformer somit den Vorteil, dass durch die vergrößerte Oberfläche der Verschleiß des Materials der Gewindeschneidplatte reduziert wird.
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Während der Spanformer erfindungsgemäß zumindest teilweise (oder auch vollständig) innerhalb des dreieckigen Bereichs der Spanfläche angeordnet ist, ist der Spanbrecher bevorzugt außerhalb dieses dreieckigen Bereichs angeordnet und von diesem Bereich nach innen, d.h. in Richtung auf eine eventuell vorhandene Mittelbohrung der Gewindeschneidplatte, versetzt. Dabei begrenzt der Spanbrecher die Spanfläche nach innen.
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Bei dem Spanbrecher handelt es sich ebenfalls um eine erhabene Oberflächenstruktur, wobei es bevorzugt ist, wenn der Spanbrecher stärker erhaben ist als der Spanformer, d.h. relativ zur Spanfläche eine größere Höhe aufweist. Dadurch wird das Abbrechen der beim Schneidvorgang gegen den Spanbrecher gedrückten Späne begünstigt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Spanbrecher als erhabene Oberflächenstruktur ausgebildet, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Winkelhalbierenden des zwischen den beiden Schneidflanken gebildeten spitzen Winkels erstreckt. Somit kann der Spanbrecher einen relativ großen Winkelbereich der von der Schneidkante in Richtung des Spanbrechers transportieren Späne abdecken. Insbesondere weist der Spanbrecher senkrecht zur Winkelhalbierenden des zwischen den beiden Schneidflanken gebildeten spitzen Winkels eine größere Breite auf als der Spanformer.
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Noch weiter bevorzugt ist es, wenn der Spanbrecher einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, die zur Schneidkante hin orientiert sind. Durch diese Vorsprünge können die Späne zusätzlich umgelenkt werden, was deren Abbrechen weiter begünstigt.
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Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Es zeigen im Einzelnen:
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1: Eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Gewindeschneidplatte; und
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2: eine vergrößerte Darstellung einer Schneidecke der Gewindeschneidplatte gemäß 1.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Gewindeschneidplatte, die als Ganzes mit 10 bezeichnet ist. Die Gewindeschneidplatte 10 weist eine im Wesentlichen dreieckige Form auf mit einer Deckfläche 12 und einer hierzu parallelen Auflagefläche 14 (in der Figur nicht sichtbar). Zwischen der Deckfläche 12 und der Auflagefläche 14 erstrecken sich drei Seitenflächen 16.
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Die Gewindeschneidplatte 10 weist ferner eine Mittelbohrung 18 auf, welche die Positionierung und Fixierung der Gewindeschneidplatte 10 an einem Werkzeughalter ermöglicht, insbesondere mittels einer Schraube. Dabei liegt die Auflagefläche 14 der Gewindeschneidplatte 10 an einer Gegenfläche des Werkzeughalters an (in der Figur nicht dargestellt).
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Die Gewindeschneidplatte 10 besteht aus einem ausreichend harten metallischen Material, insbesondere aus Werkzeugstahl, um die Bearbeitung eines ebenfalls metallischen Werkstücks zu ermöglichen.
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Die Abmessungen der Gewindeschneidplatte 10 können variieren, wobei die Seitenlängen der dreieckigen Grundform z.B. 15 bis 17 mm betragen kann und die Dicke der Gewindeschneidplatte 10, d.h. der Abstand zwischen der Deckfläche 12 und der Auflagefläche 14, z.B. 3 bis 4 mm.
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Im Bereich der drei Ecken der Gewindeschneidplatte 10 sind die Seitenflächen 14 jeweils um einen Winkel von ca. 30° abgeschrägt. An diesen abgeschrägten Bereichen 20 steht jeweils eine im Wesentlichen keilförmige Schneidecke 22 hervor. Die Gewindeschneidplatte 10 weist in Bezug auf die Achse der Mittelbohrung 18 eine dreizählige Radiärsymmetrie auf, d.h. die drei Schneidecken 22 sind identisch ausgebildet. Eine dieser Schneidecken 22 ist in der 2 vergrößert dargestellt.
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Beim Schneiden bzw. Drehen eines Gewindes mit der Gewindeschneidplatte 10 befindet sich eine der drei Schneidecken 22 in einer Schneidposition. Nach dem Verschleiß dieser ersten Schneidecke 22 kann eine der beiden anderen Schneidecken 22 durch Umsetzen der Gewindeschneidplatte 10 in dem Werkzeughalter um 120° in die Schneidposition gebracht werden.
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Jede Schneidecke 22 weist eine Schneidkante 24 auf, die zu der Deckfläche 12 und der Auflagefläche 14 im Wesentlichen senkrecht orientiert ist. Von dieser Schneidkante 24 erstrecken sich zwei Schneidflanken 26 in einem spitzen Winkel bis zu der Seitenfläche 16. Die Winkelhalbierende dieses spitzen Winkels ist im Wesentlichen parallel zu einer der benachbarten Seitenflächen 16.
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Von dem in Richtung der Deckfläche 12 orientierten Ende der Schneidkante 24, der Schneidspitze 28, erstreckt sich eine Spanfläche 30 bis zur Deckfläche 12 der Gewindeschneidplatte 10. Diese Spanfläche 30 ist gegenüber der Deckfläche 12 in Richtung der Auflagefläche 14 versetzt, d.h. die Gewindeschneidplatte 10 ist im Bereich der Schneidecke 22 dünner als im Bereich ihres Hauptkörpers. Außerdem ist die Spanfläche 30 gegenüber der Deckfläche 12 derart geneigt, dass die Schneidspitze 28 den höchsten Punkt der Spanfläche 30 darstellt, so dass alle sich in der Schneidspitze 28 treffenden Kanten zueinander einen spitzen Winkel aufweisen. In einem Übergangsbereich 32 zwischen der Spanfläche 30 und der Deckfläche 12 steigt die Dicke der Gewindeschneidplatte 10 auf das Niveau des Hauptkörpers an.
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Auf der Spanfläche 30 sind als wesentliche Elemente der erfindungsgemäßen Gewindeschneidplatte 10 ein Spanformer 34 und ein Spanbrecher 36 als erhabene Oberflächenstrukturen gebildet. Dabei ist der Spanformer 34 überwiegend innerhalb des dreieckigen Bereichs der Spanfläche 30 zwischen den beiden Schneidflanken 26 angeordnet, während der Spanbrecher 36 von dem Spanformer 34 beabstandet in Bezug auf die Schneidkante 24 nach innen versetzt ist.
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Der Spanformer 34 umfasst ein spitzwinkliges Dreieck als erhabene Oberflächenstruktur, dessen spitzer Winkel demjenigen entspricht, der zwischen den beiden Schneidflanken 26 gebildet ist. Das erhabene Dreieck des Spanformers 34 ist spiegelsymmetrisch zur Winkelhalbierenden des dreieckigen Bereichs der Spanfläche 30 angeordnet.
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Als weitere Strukturen umfasst der Spanformer 34 eine Mehrzahl von Rippen 38, die sich von dem spitzwinkligen Dreieck in Richtung der beiden Schneidflanken 26 und der Schneidkante 24 erstrecken. Diese Rippen 38 weisen einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf und verjüngen sich zu ihren Enden hin, wobei sie sich fast über die gesamten Ränder der Spanfläche 30 bis zu deren Kanten mit den Schneidflanken 26 erstrecken.
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Der Spanbrecher 36 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur Winkelhalbierenden des zwischen den beiden Schneidflanken 26 gebildeten spitzen Winkels. Er ist stärker erhaben als der Spanformer 34 und weist auch eine größere Breite auf als dieser (gemessen senkrecht zur Winkelhalbierenden).
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Der Spanbrecher 36 weist drei Vorsprünge 40 auf, die zur Schneidkante 24 hin orientiert sind.
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Beim Schneiden eines Gewindes mit der Gewindeschneidplatte 10 wird der an der Schneidspitze 28 gebildete Span aus dem Material des Werkstücks entlang des Spanformers 34 in Richtung des Spanbrechers 36 gedrückt. Durch den Spanformer 34 wird der Span aufgrund von Reibung und/oder Umformung erwärmt und wird dadurch weicher. Das Abbrechen des erweichten Spans an dem Spanbrecher 36 wird durch dessen Form begünstigt, insbesondere durch die Vorsprünge 40, die ein "Ausweichen" des Spans bei seiner Bewegung verhindern.
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Durch das Zusammenwirken des Spanformers 34 und des Spanbrechers 36 bei der erfindungsgemäßen Gewindeschneidplatte 10 werden somit relativ kleine und regelmäßige Späne gebildet, die leicht aus dem Arbeitsbereich entfernt werden können und den reibungslosen Ablauf des Gewindeschneidens begünstigen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gewindeschneidplatte
- 12
- Deckfläche
- 14
- Auflagefläche
- 16
- Seitenfläche
- 18
- Mittelbohrung
- 20
- abgeschrägter Bereich
- 22
- Schneidecke
- 24
- Schneidkante
- 26
- Schneidflanke
- 28
- Schneidspitze
- 30
- Spanfläche
- 32
- Übergangsbereich
- 34
- Spanformer
- 36
- Spanbrecher
- 38
- Rippen
- 40
- Vorsprünge
