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Die Erfindung betrifft rotierende Schneidwerkzeuge mit daran befestigten Schneideinsätzen und insbesondere einen Fräser mit spiralförmigen Schneideinsätzen, die nachgeschliffen werden können, während sie am Schneidkörper befestigt sind, um einen gleichmäßigen Schnitt am Werkstück bereitzustellen.
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Im derzeitigen Stand der Technik werden Fräserkörper mit austauschbaren Schneideinsätzen verwendet. So beschreibt die
DE 11 2006 001 553 T5 einen wendbaren Schneideinsatz. Dieser Schneideinsatz verfügt über zumindest zwei Schneidkanten und eine flache Rückseite und wird durch eine Halterungstasche gehalten. Durch diesen Aufbau kann der Schneideinsatz für eine Vielzahl von Fräserkörperbauformen wie etwa Stirnfräsern, Walzenstirnfräsern oder dergleichen verwendet werden. Ebenso beschreibt die
US 2007/0217873 A1 ein spiralförmiges Schneidwerkzeug, das austauschbare Schneideinsätze aufweist, welche sich verjüngende Körper aufweisen. Dies ermöglicht durch Verklemmen mit Klemmkeilen die Befestigung am Fräskopf.
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Eines der gegenwärtigen Probleme bei der Fräs-Endbearbeitung mit indizierbaren Schneidwerkzeugen ist die gestufte oder wellige Oberfläche auf der gefrästen Oberfläche, die aufgrund der gegenwärtigen Technologie entsteht, insbesondere in den Bereichen des Stirn- und Schaftfräsens. Diese gestufte, unebene oder anderweitig uneinheitliche Oberflächenbearbeitung ist normalerweise ein Ergebnis der Art, Position und des Ortes der Schneideinsätze. Diese Abstufung tritt insbesondere bei Universalfräsern auf, d. h. bei Fräsern, bei denen mit demselben Fräswerkzeug dreidimensionale Fräsarbeiten einschließlich Einstechen, Spiralfräsen, Kreisinterpolation, Stirn- und Schaftfräsen durchgeführt werden können.
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Schneideinsätze, die nicht ordnungsgemäß entlang der Spannuten des Fräsers ausgerichtet sind, führen zu einer derartigen Abstufung. Beispielsweise müssen die Einsätze bei spiralförmigen Fräsern so ausgerichtet sein, dass sie der gebogenen Kontur der Spirale folgen, wobei jede Fehlausrichtung dort zu Abstufungen oder einer anderen unregelmäßigen Oberflächenbearbeitung wie zum Beispiel Nuten oder Lippen führt, wo ein Schneideinsatz radial weiter herausragt als benachbarte Schneideinsätze. Darüber hinaus entstehen derartige Abstufungen bei Schneideinsätzen mit im Wesentlichen rechteckiger Gestaltung (d. h. mit langen flachen Schneidkanten). Diese Abstufungen werden durch die rechteckige Gestaltung des Einsatzes hervorgerufen, indem an den Ecken der Einsätze bzw. bei der Annäherung an die Ecken übermäßig viel Material vom Werkstück entfernt wird, wodurch die Abstufungen hervorgerufen werden. Im Gegensatz hierzu entfernen Schneideinsätze mit bogenförmigem Außenumfang an der gesamten Schneidoberfläche (abgerundete Ecken, die sich über die gesamte Schneidkante erstrecken) entlang des Mittelabschnitts des Schneideinsatzes übermäßig viel Material vom Werkstück, wodurch Mulden hervorgerufen werden.
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Nach Aussage der Anwender der Fräsbearbeitung ist eine derartige gestufte Oberfläche oftmals inakzeptabel, insbesondere, wenn eine fertig bearbeitete, nicht raue ebene Oberfläche gewünscht ist. Diese Abstufungen sind unerwünscht, da sich an jeder oder einigen der Innen- und Außenkanten der Stufen Belastungspunkte bilden, da diese Kanten oftmals gut ausgeprägt sind. Dadurch wird der Anwender der Fräsbearbeitung gezwungen, die Oberfläche einer Fräs-Fertigbearbeitung zu unterziehen. Dieser zusätzliche Schritt benötigt Zeit und erhöht die Kosten.
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Anwender der Fräsbearbeitung in verschiedenen Industriezweigen suchen nach wie vor nach einer derartigen Verbesserung, da eine derartige Verringerung oder vollständige Beseitigung jeglicher Abstufungen und Welligkeit die Gesamtlebensdauer des Metall-Endprodukts erhöht, indem Belastungs- oder Ermüdungskräfte und andere unerwünschte Kräfte verringert und/oder beseitigt werden, die auf das Metall-Endprodukt einwirken. In diesem Zusammenhang würden, wenn ein derartiger Fräser alle oder im Wesentlichen alle der typischen Frässchritte einschließlich Spiralfräsen, Einstechen, Kreisinterpolation, Stirn- und Schaftfräsen durchführen könnte, auch eine erhebliche Kostensenkung und Zeiteinsparung erreicht werden. Schließlich muss der Fräser, wenn alle diese Frässchritte mit einem Fräser erreicht werden könnten, eine angemessene Lebensdauer aufweisen, da mit diesen verschiedenen Schritten unterschiedliche Probleme und Faktoren verbunden sind, unter anderem große Axial-, Radial- und Tangentialkräfte, denen der Fräser unter Umständen gleichzeitig ausgesetzt ist.
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Das Problem der Verringerung oder Beseitigung jeglicher Abstufungen und Welligkeit am Werkstück wird gelöst, indem ein rotierendes Schneidwerkzeug bereitgestellt wird, wie beispielsweise ein Fräser mit spiralförmigen Schneideinsätzen, die nachgeschliffen werden können, während sie am Fräser befestigt sind.
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Erfindungsgemäß wird dazu ein rotierendes Schneidwerkzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, ein Schneideinsatz für ein rotierendes Schneidwerkzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines rotierenden Schneidwerkzeugs mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 17 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einem Aspekt der Erfindung umfasst ein rotierendes Schneidwerkzeug einen Schneidkörper mit einer Vielzahl von Einsatzaufnahmetaschen. Jede Einsatzaufnahmetasche weist eine untere Stützoberfläche, eine axiale Stützoberfläche und eine radiale Stützoberfläche auf. Jede Einsatzaufnahmetasche weist ferner eine obere Abstandsoberfläche und eine zwischenliegende Abstandsoberfläche auf, die sich zwischen der axialen Stützoberfläche und der oberen Abstandsoberfläche erstreckt. Eine Vielzahl von Schneideinsätzen ist in den Einsatzaufnahmetaschen des Schneidkörpers befestigt. Jeder Schneideinsatz weist eine spiralförmige obere Oberfläche, eine spiralförmige Seitenoberfläche und eine zur spiralförmigen Seitenoberfläche entgegengesetzte Seitenoberfläche, ein Paar entgegengesetzter Seitenwände, eine untere Oberfläche und eine Schneidkante auf, die am Zusammentreffen der spiralförmigen oberen Oberfläche und der spiralförmigen Seitenoberfläche ausgebildet ist. Der Schneideinsatz weist ferner eine Hinterschneidung zum Aufnehmen der axialen Stützoberfläche, der oberen Abstandsoberfläche und der zwischenliegenden Abstandsoberfläche der Einsatzaufnahmetasche auf, wenn der Schneideinsatz in der Einsatzaufnahmetasche befestigt ist.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Schneideinsatz eine spiralförmige obere Oberfläche, eine spiralförmige Seitenoberfläche und eine zur spiralförmigen Seitenoberfläche entgegengesetzte Seitenoberfläche, ein Paar entgegengesetzter Seitenwände, eine untere Oberfläche und eine Schneidkante auf, die am Zusammentreffen der spiralförmigen oberen Oberfläche und der spiralförmigen Seitenoberfläche ausgebildet ist. Der Schneideinsatz weist ferner eine Hinterschneidung zum Aufnehmen einer axialen Stützoberfläche, einer oberen Abstandsoberfläche und einer zwischenliegenden Abstandsoberfläche einer Einsatzaufnahmetasche eines rotierenden Schneidwerkzeugs auf, wenn der Schneideinsatz darin befestigt ist.
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Bei noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines rotierenden Schneidwerkzeugs:
Befestigen einer Vielzahl von Schneideinsätzen in einer entsprechenden Einsatzaufnahmetasche eines Schneidkörpers;
Ermitteln eines Ortes jedes Schneideinsatzes innerhalb einer spiralförmigen Gruppierung von Schneideinsätzen, die zu einer entsprechenden Spannut gehören, die im Schneidkörper ausgebildet ist;
Schleifen einer spiralförmigen Seitenoberfläche, um an jedem Schneideinsatz innerhalb der spiralförmigen Gruppierung von Schneideinsätzen einen radialen Spanwinkel zu erzeugen;
Schleifen einer primären Freifläche an einer spiralförmigen oberen Oberfläche, um an jedem Schneideinsatz innerhalb der spiralförmigen Gruppierung von Schneideinsätzen einen Endbearbeitungs-Schneiddurchmesser D und eine Schneidkante zu erzeugen; und
Schleifen einer sekundären Freifläche an der spiralförmigen oberen Oberfläche des Schneideinsatzes innerhalb der spiralförmigen Gruppierung von Schneideinsätzen.
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Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht werden, sind die konkret dargestellten Ausführungsformen nicht als Beschränkung der Ansprüche auszulegen. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen.
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1 ist eine isometrische Ansicht eines rotierenden Schneideinsatzes mit einer daran befestigten Vielzahl nachschleifbarer Schneideinsätze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist eine Seitenansicht des rotierenden Schneideinsatzes von 1;
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3 ist eine Endansicht des rotierenden Schneideinsatzes von 1;
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4 ist eine schematische Darstellung der zu einer Spannut gehörenden nachschleifbaren Schneideinsätze, die in Bezug auf die nachschleifbaren Schneideinsätze einer benachbarten Spannut versetzt sind;
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5 ist eine vergrößerte isometrische Ansicht der Einsatzaufnahmetasche des rotierenden Schneidwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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6 ist eine weitere vergrößerte isometrische Ansicht der Einsatzaufnahmetasche des rotierenden Schneidwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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7 ist eine isometrische Ansicht des nachschleifbaren Schneideinsatzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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8 ist eine weitere Ansicht des nachschleifbaren Schneideinsatzes von 7;
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9 ist eine Seitenansicht des nachschleifbaren Schneideinsatzes von 7;
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10 ist eine weitere Seitenansicht des nachschleifbaren Schneideinsatzes von 7;
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11 ist eine Endansicht des nachschleifbaren Schneideinsatzes von 7;
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12 ist eine Draufsicht des nachschleifbaren Schneideinsatzes von 7;
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13 ist eine Teil-Seitenansicht des nachschleifbaren Schneideinsatzes von 7, die den axialen Sitzabschnitt des Schneideinsatzes zeigt;
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14 ist eine Querschnittansicht des nachschleifbaren Schneideinsatzes, vorgenommen entlang Linie 14-14 von 12;
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15 ist eine vergrößerte isometrische Ansicht des in der Einsatzaufnahmetasche des rotierenden Schneidwerkzeugs befestigten nachschleifbaren Schneideinsatzes (durch Strichlinien dargestellt) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
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16 ist eine weitere vergrößerte isometrische Ansicht des in der Einsatzaufnahmetasche des rotierenden Schneidwerkzeugs befestigten nachschleifbaren Schneideinsatzes (durch Strichlinien dargestellt) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 wird ein rotierendes Schneidwerkzeug allgemein bei 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfasst das drehbare Schneidwerkzeug 10 einen Fräser, der einen Schneidkörper 12 mit spiralförmigen Schneideinsätzen 14 aufweist, die so gestaltet sind, dass sie eine ununterbrochene Schneidspirale schaffen. Der Schneidkörper 12 ist als spiralförmiger Schaftfräser verkörpert, der eine Vielzahl allgemeiner Schneideinsätze 14 zum Spiralfräsen, zur Kreisinterpolation, zum Stirnfräsen und Schaftfräsen aufweist. Obwohl die spiralförmigen Schneideinsätze 14 in der Ausführungsform eines spiralförmigen Schaftfräsers dargestellt sind, sind die verbesserten Schneideinsätze 14 zur Verwendung bei beliebigen Arten des Fräsens ausgelegt, zum Beispiel beim Fräsen mit Aufsteckfräsern. Darüber hinaus sind mehrere der nachstehend beschriebenen Konzepte des spiralförmigen Fräsers einschließlich des Überlappens von Einsätzen durch Versetzen, Staffeln oder andere Verfahren ebenfalls zur Verwendung bei anderen Arten von Fräsern vorgesehen.
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Der längliche Schneidkörper 12 hat eine längliche und allgemein zylindrische Form. Der Schneidkörper 12 umfasst einen Schaft 16 und einen Kopf 18. Der Schaft 16 ist so gestaltet, dass er in die Spindel einer Fräsmaschine (nicht dargestellt) eingesetzt und in der Spindel gesichert werden kann, wie in der Technik allgemein bekannt ist. Der Schaft 16 kann von beliebiger Form oder Gestaltungsart sein, um dieses Einsetzen und Sichern zu ermöglichen. Zu diesen Gestaltungsarten gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, V-Flansch, Kegel, Aufsteckfräserbefestigung und Weldon-Schaft.
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Der Kopf 18 ist allgemein ein zylindrischer oder im Wesentlichen zylindrischer Körper oder allgemein eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Welle, der bzw. die sich axial vom Schaft 16 zu einer Stirnfläche 20 erstreckt und dadurch eine äußere Oberfläche 22 dazwischen definiert. Die äußere Oberfläche 22 des Kopfes 18 weist vorzugsweise eine Vielzahl spiralförmiger Spannleitstufen oder Spannuten 24 auf. Es wird jedoch klar sein, dass die Erfindung nicht auf die Anzahl von Spannuten 24 beschränkt ist. Zum Beispiel weist das Schneidwerkzeug 10 bei der veranschaulichten Ausführungsform insgesamt acht (8) Spannuten 24 auf, obwohl durch die Erfindung eine beliebige Anzahl von Spannuten vorgesehen ist. Jede Spannut 24 ist vorzugsweise in die äußere Oberfläche 22 in einer spiralförmigen Weise geschnitten, die sich von der Stirnfläche 20 bis im Wesentlichen zum Schaft 16 erstreckt. Bei einer Ausführungsform ist jede Spannut 24 in die äußere Oberfläche 22 in einem Spiralwinkel 26 zwischen ca. zehn (10) Grad und ca. vierzig (40) Grad in Bezug auf eine Mittellängsachse 28 des Schneidkörper 12 geschnitten.
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Jede Spannut 24 ist zwischen einer spiralförmigen Gruppierung 30 spiralförmiger Schneideinsätze 14 angeordnet und dieser zugehörig. Anders ausgedrückt gehört eine spiralförmige Gruppierung 30 von Schneideinsätzen 14 zu einer entsprechenden Spannut 24. Beispielsweise gehört eine spiralförmige Gruppierung 30 von sechs (6) Schneideinsätzen 14 zur Spannut 1, eine weitere spiralförmige Gruppierung 30 von sechs (6) Schneideinsätzen 14 gehört zur Spannut 2 usw. Es besteht eine Eins-zu-Eins-Übereinstimmung zwischen der Anzahl spiralförmiger Gruppierungen 30 und der Anzahl von Spannuten 24. Wie oben erwähnt weist das rotierende Schneidwerkzeug 10 bei der veranschaulichten Ausführungsform insgesamt acht (8) Spannuten 24 auf. Daher weist das rotierende Schneidwerkzeug 10 insgesamt acht (8) spiralförmige Gruppierungen 30 von Schneideinsätzen 14 auf, wie in 3 dargestellt. Jeder Schneideinsatz 14 in der spiralförmigen Gruppierung 30 ist am Schneidkörper 12 in einem Spiralwinkel 32 zwischen ca. fünf (5) Grad und ca. dreißig (30) Grad in Bezug auf die X-Achse befestigt, die senkrecht zur Mittellängsachse 28 (Z-Achse) des Schneidkörpers 12 verläuft. Wie in 3 dargestellt rotiert der Schneidkörper 12 in Pfeilrichtung um die Mittellängsachse 28.
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Gemäß einem der Aspekte der Erfindung sind die Schneideinsätze 14 in benachbarten Gruppierungen 30 in einer beliebigen gegebenen, durch den Schaft 16 verlaufenden Querschnittebene 34 um einen Versatzabstand 36 versetzt oder gestaffelt, wie in 4 dargestellt. Der Zweck des Versatzabstands 36 besteht darin, zu verhindern, dass die Zwischenräume zwischen den Schneideinsätzen 14 in einer spiralförmigen Gruppierung 30 nicht in einer beliebigen gegebenen Querschnittebene 34 auf die Zwischenräume zwischen den Schneideinsätzen 14 in der benachbarten spiralförmigen Gruppierung 30 ausgerichtet sind, wodurch eine Feinbearbeitung des Werkstücks bereitgestellt wird. Insbesondere ist jeder Schneideinsatz 14 in einer spiralförmigen Gruppierung 30 in Bezug auf den entsprechenden Schneideinsatz 14 in der benachbarten spiralförmigen Gruppierung 30, die zuvor zum Werkstück zeigte, um den Versatzabstand 36 versetzt. Anders ausgedrückt sind die Schneideinsätze 14, die zu den Spannuten 1, 3, 5 und 7 gehören, gegenüber den Schneideinsätzen 14 versetzt, die zu den Spannuten 2, 4, 6 und 8 gehören. Beispielsweise sind die Schneideinsätze 14, die zur Spannut 1 gehören, in Bezug auf die entsprechenden Schneideinsätze 14, die zur Spannut 2 gehören, um den Versatzabstand 36 versetzt, aber die entsprechenden Schneideinsätze 14, die zur Spannut 3 gehören, sind gegenüber den entsprechenden Schneideinsätzen 14 nicht versetzt, die zur Spannut 1 gehören. Ebenso sind die Schneideinsätze 14, die zur Spannut 2 gehören, in Bezug auf die entsprechenden Schneideinsätze 14, die zur Spannut 3 gehören, versetzt, aber die entsprechenden Schneideinsätze 14, die zur Spannut 2 gehören, sind gegenüber den entsprechenden Schneideinsätzen 14 nicht versetzt, die zur Spannut 4 gehören, usw. Die Größenordnung des Versatzabstands 36 hängt von den Abmessungen des Schneidkörpers 12 und des Schneideinsatzes 14 sowie von weiteren Faktoren ab. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der Versatzabstand 36 größer als null (0,0) Millimeter (Zoll), aber kleiner als 2,5 mm (0,1 Zoll). Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die zur selben spiralförmigen Gruppierung 30 gehörenden Schneideinsätze 14 durch einen Zwischenraum 38 getrennt sind, wenn sie am Schneidkörper 12 befestigt sind, wie in 4 dargestellt. Der Zwischenraum 38 stellt einen Abstand zwischen benachbarten Schneideinsätzen 14 derselben spiralförmigen Gruppierung 30 bereit.
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Wie bereits erwähnt, besteht eine Eins-zu-Eins-Übereinstimmung zwischen der Anzahl spiralförmiger Gruppierungen 30 und der Anzahl von Spannuten 24. Das Maß wirksamer Spannutenbereiche bzw. Spannuten kann bestimmt werden, in dem ermittelt wird, wie viele Spannuten 24 vorbeibewegt werden müssen, um ein vollständiges Profil am Werkstück (nicht dargestellt) zu schneiden. Da sich die Gruppierungen 30 in der oben beschriebenen Weise überlappen, werden nur zwei Spannuten 24 (bzw. zwei spiralförmige Gruppierungen 30 von Schneideinsätzen 14) benötigt, um ein Profil zu schneiden. Somit definieren bei der veranschaulichten Ausführungsform die acht spiralförmigen Gruppierungen 30 von Schneideinsätzen 14 ein Schneidsystem mit vier (4) wirksamen Spannuten, wodurch eine sehr produktive Schneidkonfiguration bereitgestellt wird.
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Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 weist der Schneidkörper 12 eine Vielzahl von Einsatzaufnahmetaschen 40 auf, um darin einen jeweiligen spiralförmigen Schneideinsatz 14 zu befestigen. Jede Einsatzaufnahmetasche 40 weist eine untere Stützoberfläche 42, eine axiale Stützoberfläche 44 und eine radiale Stützoberfläche 46 auf. Eine Eckenaussparung 48 ist zwischen der unteren Stützoberfläche 42 und der axialen Stützoberfläche 44 bereitgestellt, und eine Eckenaussparung 49 ist zwischen der unteren Stützoberfläche 42 und der radialen Stützoberfläche 46 bereitgestellt. Ein Paar Gewindebohrungen 50 erstreckt sich von der unteren Stützoberfläche 42 radial nach innen und verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dieser. In der befestigten Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 10 wird jeder der Schneideinsätze 14 in der Einsatzaufnahmetasche 40 durch eine Einsatzschraube 52 gehalten (1 und 2), die durch eine Durchgangsbohrung des Schneideinsatzes 14 verläuft und in die Gewindebohrung 50 in der Einsatzaufnahmetasche 40 geschraubt ist.
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Die Einsatzaufnahmetasche 40 weist außerdem eine obere Abstandsoberfläche 54 auf, die im Wesentlichen parallel zur unteren Stützoberfläche 42 (und im Wesentlichen senkrecht zur axialen Stützoberfläche 44) verläuft. Eine zwischenliegende Abstandsoberfläche 56 erstreckt sich zwischen der axialen Stützoberfläche 44 und der oberen Abstandsoberfläche 54. Die zwischenliegende Abstandsoberfläche 56 ist in einem Winkel 58 in Bezug auf eine Ebene 60 ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zur unteren Stützoberfläche 42 (und oberen Abstandsoberfläche 54) verläuft, um einen Abstand für den Schneideinsatz 14 bereitzustellen, wenn dieser in der Einsatzaufnahmetasche 40 befestigt ist. Der Winkel 58 liegt in einem Bereich zwischen ca. fünfundzwanzig (25) Grad und ca. fünfundsiebzig (75) Grad. Bei einer Ausführungsform beträgt der Winkel 58 ca. fünfundvierzig (45) Grad. Eine Eckenaussparung 61, die sich von der unteren Stützoberfläche 42 zur oberen Abstandsoberfläche 54 erstreckt, ist zwischen der radialen Stützoberfläche 46 und der axialen Stützoberfläche 44 bereitgestellt. Eine oder mehrere Kühlmittelbohrungen 62 können jeder Einsatzaufnahmetasche 40 benachbart bereitgestellt sein, um der Berührungsfläche zwischen dem Schneideinsatz 14 und dem Werkstück (nicht dargestellt) Kühlmittel bereitzustellen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die Kühlmittelbohrungen 62 in den Spannuten 24 ausgebildet.
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Unter Bezugnahme auf die 7 bis 14 ist der Schneideinsatz 14 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Allgemein weist der Schneideinsatz 14 eine spiralförmige obere Oberfläche 64, eine spiralförmige Seitenoberfläche 66, eine zur spiralförmigen Seitenoberfläche 66 entgegengesetzte Seitenoberfläche 68, ein Paar entgegengesetzte Seitenwände 70, 72 und eine untere Oberfläche 74 auf. Die spiralförmige obere Oberfläche 64 des Schneideinsatzes 14 ist mit einem Radius R ausgebildet, wie in 10 dargestellt. Vorzugsweise ist der Radius R ungefähr derselbe wie der Schneiddurchmesser, wie in 3 dargestellt. Außerdem weist die spiralförmige obere Oberfläche 64 vorzugsweise einen Radius der Krümmung auf, der der Krümmung der Außenoberfläche des Kopfes 18 folgt. Auf diese Weise gewährleistet die spiralförmige obere Oberfläche 64 des Schneideinsatzes 14 einen spiralförmigen Schnitt, der der Krümmung der Außenoberfläche des Kopfes 18 folgt, im Unterschied zu herkömmlichen Einsätzen mit Stirnflächen oder Oberflächen, die im Wesentlichen eben sind. Darüber hinaus ist die spiralförmige obere Oberfläche 64 in zwei Oberflächen unterteilt: 1) eine primäre Freifläche 64a und 2) eine sekundäre Freifläche 64b.
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Eine Schneidkante 76 ist am Zusammentreffen der spiralförmigen oberen Oberfläche 64 und der spiralförmigen Seitenoberfläche 66 ausgebildet. Insbesondere ist eine Schneidkante 76 am Zusammentreffen der primären Aussparungsoberfläche 64a und der spiralförmigen Seitenoberfläche 66 ausgebildet. Wie nachstehend beschrieben wird, besteht ein Aspekt der Erfindung darin, dass die spiralförmige obere Oberfläche 64 und/oder die spiralförmige Seitenoberfläche 66 geschliffen werden können, während der Schneideinsatz 14 in der Einsatzaufnahmetasche 40 befestigt ist. Dieser Aspekt der Erfindung ermöglicht die Schaffung einer scharfen Schneidkante 76, ohne den Schneideinsatz 14 aus der Einsatzaufnahmetasche 40 zu entfernen. Der Schneideinsatz 14 weist außerdem ein Paar Senkbohrungen 78 auf, die sich von der spiralförmigen oberen Oberfläche 64 zur unteren Oberfläche 74 erstrecken, um eine jeweilige Einsatzschraube 52 zur Befestigung des Schneideinsatzes 14 in der Einsatzaufnahmetasche 40 aufzunehmen. Es sei erwähnt, dass die Senkbohrungen 78 gegenüber einer Mittelachse 80 des Schneideinsatzes 14 versetzt sind, sodass der Schneideinsatz 14 nur in einer Richtung am Schneidkörper 12 befestigt werden kann, wie in den 9 und 12 dargestellt. Der Schneideinsatz 14 weist außerdem eine Fase 82 zwischen der spiralförmigen oberen Oberfläche 64 und der Seitenwand 70 und eine Fase 84 zwischen der spiralförmigen oberen Oberfläche 64 und der Seitenwand 72 auf. Die Fasen 82, 84 stellen einen Abstand zwischen benachbarten Schneideinsätzen 14 derselben spiralförmigen Gruppierung 30 bereit, wenn diese am Schneidkörper 12 befestigt sind. Wie in den 9, 11 und 14 dargestellt, bewirkt die spiralförmige obere Oberfläche 64, dass die spiralförmige Seitenoberfläche 66 eine größere Dicke als die gegenüberliegende Seitenoberfläche 68 aufweist.
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Gemäß einem der Aspekte der Erfindung weist der Schneideinsatz 14 eine Hinterschneidung 86 zum Aufnehmen der axialen Stützoberfläche 44, der oberen Abstandsoberfläche 54 und der zwischenliegenden Abstandsoberfläche 56 der Einsatzaufnahmetasche 40 auf, wenn der Schneideinsatz 14 in der Einsatzaufnahmetasche 40 befestigt ist. Insbesondere weist die Hinterschneidung 86 eine erste Oberfläche 88, eine zweite Oberfläche 90 und einen Radius 92 dazwischen auf. Die erste Oberfläche 88 der Hinterschneidung 86 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene 96, die parallel zur unteren Oberfläche 74 verläuft, und die zweite Oberfläche 90 der Hinterschneidung 86 verläuft im Wesentlichen parallel zur Ebene 96. Somit verläuft die erste Oberfläche 88 im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Oberfläche 90 und umgekehrt. Insbesondere erstreckt sich die erste Oberfläche 88 von der unteren Oberfläche 74 nach innen in Richtung der spiralförmigen oberen Oberfläche 64 und von der spiralförmigen Seitenoberfläche 66 ganz über den Schneideinsatz 14 zur gegenüberliegenden Seitenoberfläche 68. Die zweite Oberfläche 90 erstreckt sich von der Seitenwand 72 nach innen in Richtung der Seitenwand 70 und von der spiralförmigen Seitenoberfläche 66 ganz über den Schneideinsatz 14 zur gegenüberliegenden Seitenoberfläche 68. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die zweite Oberfläche 90 von der Seitenwand 72 in einer größeren Tiefe bzw. in einem größeren Abstand als die erste Oberfläche 88 von der unteren Oberfläche 74, wie in den 9 und 10 gezeigt.
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Darüber hinaus ist die Seitenwand 72 in einem spitzen Winkel 94 von weniger als neunzig (90) Grad in Bezug auf die Ebene 96 ausgebildet, die parallel zur unteren Oberfläche 74 verläuft, wie in 13 gezeigt. Bei einer Ausführungsform liegt der Winkel 94 zwischen ca. fünfundachtzig (85) Grad und neunzig (90) Grad. Beispielsweise beträgt der Winkel 94 bei einer Ausführungsform siebenundachtzig (87) Grad. Der Winkel 94 verbessert die Verriegelungswirkung zwischen dem Schneideinsatz 14 und der Einsatzaufnahmetasche 40.
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Ebenso wie die Seitenwand 72 ist die Seitenwand 70 in einem spitzen Winkel 98 von weniger als neunzig (90) Grad in Bezug auf die Ebene 96 ausgebildet, die parallel zur unteren Oberfläche 74 verläuft, wie in 9 gezeigt. Bei einer Ausführungsform liegt der Winkel 98 zwischen ca. sechzig (60) Grad und ca. neunundachtzig (89) Grad. Der Winkel 98 verbessert die Verriegelungswirkung und die ordnungsgemäße Ausrichtung zwischen benachbarten Schneideinsätzen 14 in derselben spiralförmigen Gruppierung 30.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die spiralförmige obere Oberfläche 64 des Schneideinsatzes 14 mit einem Radius R ausgebildet, wie am besten in 10 dargestellt. Vorzugsweise ist der Radius R ungefähr derselbe wie der Schneiddurchmesser. Wie in 3 gezeigt, weist die obere Oberfläche 64 einen Radius der Krümmung auf, der der Krümmung der Außenoberfläche des Kopfes 18 entspricht. Auf diese Weise gewährleistet die mit einem Radius versehene spiralförmige obere Oberfläche 64 des Schneideinsatzes 14 einen spiralförmigen Schnitt, der der Krümmung der Außenoberfläche des Kopfes 18 entspricht, im Unterschied zu herkömmlichen Einsätzen mit Stirnflächen oder Oberflächen, die im Wesentlichen eben sind.
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Die 15 und 16 veranschaulichen den in der Einsatzaufnahmetasche 40 des Schneidkörpers 12 befestigten Schneideinsatz 14. Bei ordnungsgemäßer Befestigung in der Einsatzaufnahmetasche 40 berührt die untere Oberfläche 74 des Schneideinsatzes 14 die untere Stützoberfläche 42 der Einsatzaufnahmetasche 40. Darüber hinaus berührt die erste Oberfläche 88 des Schneideinsatzes 14 die axiale Stützoberfläche 44 der Einsatzaufnahmetasche 40, aber die zweite Oberfläche 90 des Schneideinsatzes 14 berührt die obere Abstandsoberfläche 54 der Einsatzaufnahmetasche 40 nicht. Ferner berührt die Seitenoberfläche 68 des Schneideinsatzes 14 die radiale Stützoberfläche 46 der Einsatzaufnahmetasche 40. Da der Schneideinsatz 14 die Einsatzaufnahmetasche 40 an drei unterschiedlichen Stellen berührt, ist der Schneideinsatz 14 fest in der Einsatzaufnahmetasche 40 des Schneidkörpers 12 gesichert.
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Wie bereits erwähnt sind die Senkbohrungen 78 in Bezug auf eine Mittelachse 80 des Schneideinsatzes 14 versetzt, sodass der Schneideinsatz 14 nur in einer Richtung am Schneidkörper 12 befestigt werden kann. Insbesondere sind die Senkbohrungen 78 näher an der Hinterschneidung 86 des Schneideinsatzes 14 angeordnet. Infolgedessen üben die Einsatzschrauben 52 im Bereich der Hinterschneidung 86 eine zusätzliche Abwärtskraft auf den Schneideinsatz 14 aus, wenn diese in den Schneidkörper 12 eingeschraubt sind, um den Schneideinsatz 14 in der Einsatzaufnahmetasche 40 des Schneidkörpers 12 zusätzlich zu sichern.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die spiralförmige obere Oberfläche 64 und/oder die spiralförmige Seitenoberfläche 66 mit einem Schleifwerkzeug geschliffen werden können, während der Schneideinsatz 14 in der Einsatzaufnahmetasche 40 des Schneidkörpers 12 befestigt ist. Dieser Aspekt der Erfindung ermöglicht die Schaffung einer scharfen Schneidkante 76, ohne den Schneideinsatz 14 aus der Einsatzaufnahmetasche 40 zu entfernen. Nun wird der Vorgang des Schleifens des Schneideinsatzes 14 beschrieben, während dieser in der Einsatzaufnahmetasche 40 des Schneidkörpers 12 befestigt ist.
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Zunächst werden die Schneideinsätze 14 in einer jeweiligen Einsatzaufnahmetasche 40 des Schneidkörpers 12 befestigt. Als Nächstes wird das Schneidwerkzeug 10 in einer CNC-gesteuerten (CNC = Computer Numerical Control) Werkzeugschleifmaschine (nicht dargestellt) geladen. Anschließend wird eine Sonde in eine Spannut 24 eingeführt, die zu einer spiralförmigen Gruppierung 30 gehört, um den Ort jedes Schneideinsatzes 14 innerhalb der spiralförmigen Gruppierung 30 zu ermitteln (1). Als Nächstes wird die spiralförmige Seitenoberfläche 66 geschliffen, um den gewünschten radialen Spanwinkel 32 zu erzeugen (3). Anschließend wird die primäre Freifläche 64a geschliffen, um den gewünschten Endbearbeitungs-Schneiddurchmesser D (3) und eine scharfe Schneidkante 76 zu erzeugen. Als Nächstes wird die sekundäre Freifläche 64b an der spiralförmigen oberen Oberfläche 64 geschliffen. Anschließend wird ein primärer End-Aussparungswinkel geschliffen, um einen Eckenradius zu erzeugen, jedoch nur bei den Schneideinsätzen 14 jeder spiralförmigen Gruppierung 30, die sich unmittelbar an der Stirnfläche 20 des Schneidwerkzeugs 10 befinden (1). Schließlich wird ein sekundärer End-Aussparungswinkel geschliffen, jedoch nur bei den Schneideinsätzen 14 jeder spiralförmigen Gruppierung 30, die sich unmittelbar an der Stirnfläche 20 des Schneidwerkzeugs 10 befinden (1).
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Wie oben beschrieben, können die Schneideinsätze 14 geschliffen und nachgeschliffen werden, während sie in der Einsatzaufnahmetasche 40 des Schneidkörpers 12 befestigt sind. Infolgedessen kann eine scharfe Schneidkante 76 erzeugt werden, wenn die Schneidkante 76 stumpf wird, wodurch die Lebensdauer des Schneideinsatzes 14 erhöht wird. Außerdem wird durch Schleifen der Schneideinsätze 14, während diese in der Einsatzaufnahmetasche 40 befestigt sind, die Schneidkante 76 an jedem Schneideinsatz 14 perfekt auf die Schneidkante 76 eines weiteren Schneideinsatzes 14 in derselben spiralförmigen Gruppierung 30 ausgerichtet, wodurch Fertigungstoleranzen beseitigt werden, die bei herkömmlichen Schneideinsätzen bestehen.
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Die Patente und Veröffentlichungen, auf die hierin Bezug genommen wird, sind hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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Es wurden derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, aber die Erfindung kann innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Ansprüche auch anderweitig verkörpert werden.
