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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidplatte, die einen Schneidplattenkörper und wenigstens eine, einstückig mit dem Schneidplattenkörper ausgebildete, zwischen einer ersten Seite des Schneidplattenkörpers und einer in einem spitzen Winkel auf die erste Seite zu laufenden zweiten Seite des Schneidplattenkörpers verlaufende Freifläche aufweist.
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Derartige Schneidplatten werden insbesondere zur drehenden Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt. Das Drehen gehört zu der Gruppe der spanenden Fertigungsverfahren, wobei das Werkzeug fest eingespannt ist und sich das zu bearbeitende Werkstück dreht. Das Werkstück führt durch seine Rotation die Hauptschnittbewegung aus, wobei die Spanabnahme durch die Bewegung des Werkzeuges entlang des drehenden Werkstückes erzeugt wird. Entsprechend führt das Werkzeug eine Zustell- und/oder Vorschubbewegung aus.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Schneidplatten bekannt, welche beim Drehen von Werkstücken Einsatz finden. Häufig werden sogenannte Wendeschneidplatten eingesetzt, welche in einen Werkzeughalter geschraubt oder geklemmt werden. Vorteilhafterweise besitzt eine Wendeschneidplatte mehrere Schneidkanten, wobei die Wendeschneidplatte derart konzipiert ist, dass diese nach dem Verschleiß einer Schneidkante innerhalb des Werkzeughalters gedreht werden kann, sodass mit einer weiteren Schneidkante der Wendeschneidplatte der Drehprozess fortgeführt werden kann. Sind alle Schneidkanten der Wendeschneidplatte verschlissen, kann die Wendescheideplatte einfach aus dem Werkzeughalter entnommen und durch eine neue Wendeschneidplatte ersetzt werden.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Wendeschneidplatten können unterschiedliche Materialien, Beschichtungen, Behandlungszustände und Formen aufweisen. In der Regel besitzen die Wendeschneidplatten jedoch die Form eines Rhombus, Dreiecks, Quadrates, Fünfecks oder Achtecks. Unabhängig von der Form der Wendeschneidplatte werden diese üblicherweise mittels einer in der Mitte der Wendeschneidplatte vorgesehenen Durchgangsbohrung und einer in die Durchgangsbohrung passenden Schraube in oder an dem Werkzeughalter befestigt.
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Ein Drehwerkzeug mit Wendeschneidplatte ist beispielsweise in der Druckschrift G 91 19 445.9 beschrieben. Das Drehwerkzeug besteht im Wesentlichen aus einem Schaft und/oder einem Trägerkörper und einem mit dem Schaft oder Trägerkörper durch ein Befestigungsmittel wie einer Schraube verbundenen Schneidkeil. Der Schneidkeil ist in Form einer Wechselschneidplatte aus Hartmetall ausgebildet und weist eine Freifläche sowie eine mit dieser einen Schneidkante bildende Spanfläche auf. Ferner besitzt der Schneidkeil eine der Spanfläche gegenüber angeordnete untere Auflagefläche, wobei die untere Auflagefläche im Wesentlichen parallel zu der Spanfläche oder mit dieser einen spitzen Winkel einschließend angeordnet ist. Ferner hat der Schneidkeil zwei den Freiflächen gegenüber angeordnete, hintere Anlageflächen. Die Freifläche und die Spanfläche bilden zusammen einen Keilwinkel aus.
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Insbesondere beim Drehen von Nuten mit geringer Breite und dem Drehen von Schnitten hinter Bund zeigt sich die Verwendung herkömmlicher Wendeschneidplatten jedoch als nachteilig. Vor allem die Lage der Wendeschneidplatte in dem Werkzeughalter sowie die Form der Schneidplatte ermöglichen es nur bedingt, Nuten bzw. Schnitte hinter Bund zu drehen. So ist es beispielsweise aufgrund der konstruktiven Gestaltung der Schneidplatten nicht möglich, sehr schmale, tiefe Nuten zu drehen. Ferner können auch Schnitte hinter Bund aufgrund der Form und Anordnung herkömmlicher Wendeschneidplatten nur mit großen Mengen an verlorenem Material gefertigt werden.
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Eine Alternative zu den konventionellen Wendeschneidplatten, insbesondere beim Drehen von Nuten und Schnitten hinter Bund, bieten sogenannte Stechdrehplatten. Ähnlich wie Wendeschneidplatten werden auch Stechdrehplatten in eine Werkzeughalterung eingeklemmt. Im Gegensatz zu den Wendeschneidplatten ist die Stechdrehplatte in der Regel quaderförmig ausgebildet, wobei die Stechdrehplatte in das zu bearbeitende Werkstück eingestochen wird, indem sich das Werkzeug senkrecht zu einer Werkstücklängsachse bewegt. Resultierend können keine Schnitte bzw. Nuten mit einer Breite, welche kleiner der Breite der Stechdrehplatte sind, erzeugt werden. Ferner ist bei der Verwendung von Stechdrehplatten nachteilig, dass insbesondere bei der Fertigung von Nuten mit großer Breite oder anderen Konturen, die Kontur durch mehrmaliges Einstechen des Werkzeuges in das Werkstück gefertigt werden muss. Ein derart unterbrochener Schnitt wirkt sich nachteilig auf die Fertigungszeiten und -kosten aus. Zudem ist auch das Drehen nicht geradliniger oder parallel zu der Werkstückachse verlaufender Konturen mit einer Stechdrehplatte schwierig.
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Ein Werkzeug zum Einstechen und Stechdrehen ist in der Druckschrift
DE 20 2011 110 268 U1 beschrieben. Das Werkzeug umfasst einen Klemmhalter und eine an dem Klemmhalter befestigte Schneidkörperunterlage, auf der ein Schneidkörper aufliegt, welcher von einer Spannpratze auf die Schneidkörperunterlage gedrückt wird. Zum Führen und Einspannen des Schneidkörpers in dem Klemmhalter weist der Schneidkörper an seiner Oberseite zwei entgegengesetzt geneigte, ebene rechteckige Dachschrägen in Art eines Sattel- oder Giebeldachs eines Hauses auf, welche sich ausgehend von einer Oberfläche in den Schneidkörper hinein erstrecken.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schneidwerkzeug bereitzustellen, mittels welchem problemlos Nuten und Schnitte hinter Bund mit gewünschten Abmessungen bei möglichst geringem Materialverlust erzeugt werden können.
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Die Aufgabe wird durch eine Schneidplatte der oben genannten Gattung gelöst, wobei die erste und die zweite Seite jeweils eine an die Freifläche angrenzende Seitenfreifläche und eine sich an die jeweilige Seitenfreifläche anschließende, von dieser abgewinkelte und nicht zu der Freifläche zulaufende erste und zweite Anlagefläche aufweisen, wobei die zweite Anlagefläche der zweiten Seite parallel zu der ersten Anlagefläche der ersten Seite ausgebildet ist; die Schneidplatte eine in Bezug auf eine mittig zwischen den Anlageflächen verlaufende Mittellinie unsymmetrische Schneidspitze aufweist; und sich zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche jeweils eine die Anlageflächen seitlich verbindende Begrenzungsfläche erstreckt, wobei die Freifläche zu der jeweiligen Begrenzungsfläche in einem Winkel zwischen 60° und 120° und zu der Mittellinie in einem Winkel zwischen 45° und 135°, ausgenommen 90°, abgewinkelt verläuft.
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Die unsymmetrische Form der Schneidplatte sowie die Ausbildung der Schneidplatte aus Schneidspitze und Schneidkörper, die daraus resultierende Anordnung der Schneidplatte innerhalb einer Werkzeughalterung und die daraus resultierende Ausrichtung der Schneidplatte bzw. Schneidkante gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück ermöglichen ein Drehen von schmalen Nuten und Schnitten hinter Bund mit gewünschten Abmessungen und ohne oder lediglich geringem Einsatz von verlorenem Material.
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Erfindungsgemäß ist die Form der Schneidplatte insbesondere dadurch bestimmt, dass die Freifläche zu der Mittellinie zwischen den Anlageflächen in einem Winkel zwischen 45° und 135° abgewinkelt verläuft. Eine derart unsymmetrische Schneidspitze hält großen Bearbeitungskräften stand, wobei gleichzeitig schmale Nuten und Schnitte hinter Bund problemlos gefertigt werden können. Durch die unsymmetrische, spitze Ausführung der Schneidspitze wird ein gezieltes Eindringen und Spanabtragen der Schneidspitze in das Werkstückmaterial ermöglicht, ohne dass die Schneidplatte aufgrund eines Kollidierens der Seitenfreiflächen mit einem Abschnitt des Werkstückes mit größerem Durchmesser am Eindringen in das Werkstück gehindert wird, so wie dies bei herkömmlichen Wendeschneidplatten der Fall ist. Ferner bietet eine derart unsymmetrisch ausgebildete Schneidspitze auch den Vorteil, dass die Abmessung einer zu fertigenden Nut kaum abhängig von der Breite der Schneidplatte ist, wodurch problemlos Nuten mit unterschiedlichen Breiten, insbesondere auch sehr schmale Nuten, gedreht werden können.
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Die beiden in einem spitzen Winkel aufeinander zulaufenden Seitenfreiflächen bilden die Freifläche der Schneidplatte aus, welche wiederum die spanabnehmende Schneidkante ausbildet. An den jeweiligen gegenüberliegenden Enden der ersten und zweiten Seitenfreifläche schließt jeweils eine von der Seitenfreifläche abgewinkelte Anlagefläche an, wobei die erste und die zweite Anlagefläche parallel zueinander ausgebildet sind und den Schneidplattenkörper begrenzen. Die weiteren Seiten des Schneidplattenkörpers werden durch die sich zwischen der ersten und der zweiten Anlagefläche erstreckenden Begrenzungsflächen ausgebildet.
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Durch die Unterteilung der einstückig ausgebildeten Schneidplatte in Schneidspitze und Schneidplattenkörper kann die Schneidspitze sehr klein ausgebildet werden, wobei die Schneidplatte trotzdessen aufgrund des sich an die Schneidspitze anschließenden Schneidplattenkörpers einfach und sicher in einer Werkzeughalterung gehalten werden kann. So kann bei der vorliegenden Erfindung die Schneidspitze der Schneidplatte im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Schneidplatten zum Drehen sehr kleiner Nuten und Schnitten hinter Bund deutlich kleiner ausgebildet werden.
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Im Hinblick auf die Spanabnahme und dessen Abtransport hat es sich ferner als günstig herausgestellt, dass bei der vorliegenden Erfindung die Freifläche zu der jeweiligen Begrenzungsfläche in einem Winkel zwischen 60° und 120° abgewinkelt ist.
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Die Schneidplatte ist erfindungsgemäß einstückig ausgebildet, sodass der Schneidplattenkörper dauerhaft mit der durch die Seitenfreiflächen ausgebildeten Schneidspitze verbunden ist. Ein solche einstückige Ausbildung wirkt sich insbesondere positiv auf die Kraftaufnahme und -übertragung von während des Bearbeitungsprozesses auftretenden Kräften auf.
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Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Schneidplatte im Verhältnis zu der Schneidspitze einen verhältnismäßig großen Schneidplattenkörper auf, wodurch die Schneidplatte einfach in die Werkzeughalterung einzuspannen ist und in ihrer Position gesichert werden kann. Der Schneidplattenkörper kann jedoch grundsätzlich jede beliebig Form und Größe besitzen.
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Je nach Anwendungsfall kann die Schneidplatte aus einem oder unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Schneidplatte aus Schnellarbeitsstahl, polykristallinem kubischen Bornitrit, polykristallinem Diamant, Keramik oder Cermet ausgebildet ist. Ferner kann die Schneidplatte auch aus verschiedenen Hartmetallvarianten und/oder Materialien unterschiedlicher Güte gefertigt sein. Zudem kann/können die Oberfläche oder Abschnitte der Oberfläche der Schneidplatte auch beschichtet bzw. behandelt sein, um beispielsweise der Härte der Schneidplattenoberfläche zu erhöhen oder ein besseres Abfließen von Spänen zu ermöglichen.
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Die erfindungsgemäße Schneidplatte wird zur drehenden Bearbeitung in einen Werkzeughalter eingebracht, wobei der Werkzeughalter vorteilhafterweise einen Werkzeugblock mit einer Haltenut aufweist, in welcher wenigstens der Schneidplattenkörper der Schneidplatte aufgenommen und fixiert werden kann.
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Günstigerweise ist die Haltenut entlang an einer Außenseite des Werkzeugblockes vorgesehen, wobei sich in Verlängerung der Haltenut ein von dem Werkzeugblock auskragender Stützarm erstreckt, welcher eine Stützfläche für den über den Werkzeugblock hinausragenden Teil der Schneidplatte ausbildet. Durch das Vorsehen eines Stützarmes kann die Zugänglichkeit des Werkzeuges zu dem Werkstück verbessert werden, wobei der Stützarm zugleich die Schneidplatte während des Bearbeitungsprozesses abstützt und somit die Aufnahme höherer Bearbeitungskräfte ermöglicht. Vorteilhafterweise wird die Schneidplatte derart in die Haltenut des Werkzeughalters eingelegt, dass wenigstens eine Anlagefläche parallel bzw. nahezu parallel zu der Stützarmlängsrichtung verläuft, wobei eine durch die Schneidplatte ausgebildete Begrenzungsfläche auf der von der Werkzeughalterung ausgebildeten Stützfläche aufliegt. Die Freifläche der Schneidplatte verläuft beim Einlegen der Schneidplatte in die Werkzeughalterung vorzugsweise senkrecht zu der Stützarmlängsrichtung und der Begrenzungsfläche.
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Je nach Ausführungsform der Werkzeughalterung kann die Schneidplatte in der Haltenut geklemmt oder eingeschraubt sein.
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In alternativen Ausführungsformen des Schneidwerkzeuges kann die Werkzeughalterung auch anders ausgestaltet sein, so kann beispielsweise die Haltenut als auch der Stützarm an einer anderen Stelle der Werkzeughalterung vorgesehen sein. Ebenso kann die Werkzeughalterung auch ohne Stützarm und/oder Haltenut ausgebildet werden.
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Das die Werkzeughalterung und die Schneidplatte umfassende Schneidwerkzeug wird günstigerweise derart gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück angeordnet, dass die Freifläche der Schneidplatte quer zu einer Längsachse des zu bearbeitenden Werkstückes verläuft. Eine solche Anordnung des Schneidwerkzeuges ermöglicht in Kombination mit der unsymmetrisch ausgebildeten Schneidspitze der Schneidplatte, eine flexible drehende Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere ein Drehen von Nuten und Schnitten hinter Bund ohne viel Aufwand, Materialverlust und Schnittunterbrechungen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneidplatte ist zwischen der ersten Seitenfreifläche und der zweiten Seitenfreifläche ein Winkel zwischen 25° und 75° eingeschlossen.
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Je kleiner der Winkel zwischen den Seitenfreiflächen ist, desto schmalere Nuten können erzeugt und desto besser können Schnitte hinter Bund gedreht werden. Mit zunehmender Winkelgröße nimmt die Bearbeitungsflexibilität zwar ab, der Widerstand der Schneidplatte gegen wirkende Bearbeitungskräfte nimmt jedoch zu. In weiteren Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Schneidplatte kann der Winkel zwischen den Seitenfreiflächen grundsätzlich auch noch kleiner als 25° sein, wobei jedoch die Gefahr mit zunehmend kleinerem Winkel wächst, dass die Schneidplatte aufgrund hoher Bearbeitungskräfte zerstört wird. Zudem kann die Schneidplatte in weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch einen Winkel zwischen der ersten und der zweiten Seitenfreifläche zwischen 75° und 90° besitzen, wobei mit zunehmenden Winkelabmessungen die Bearbeitungsflexibilität, insbesondere im Hinblick auf die Fertigung sehr schmaler Nuten und Schnitten hinter Bund, eher eingeschränkt wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Schneidplatte ist die zweite Seitenfreifläche von der zweiten Anlagefläche mit einem Winkel von 1° bis 10° abgewinkelt.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung schließt sich die zweite Anlagefläche geradlinig oder nahezu geradlinig an die zweite Seitenfreifläche an, wohingegen sich die erste Anlagefläche verhältnismäßig stark abgewinkelt an die erste Seitenfreifläche anschließt. Eine solche Ausgestaltung der Schneidplatte ermöglicht die Aufnahme von hohen Bearbeitungskräften und begünstigt die Zugänglichkeit zu den zu bearbeitenden Werkstücken.
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Die Länge der Seitenfreiflächen als auch die der Anlageflächen sind variabel wählbar, vorzugsweise sind die Seitenfreiflächen jedoch deutlich kürzer als die Anlageflächen, wodurch die Schneidplatte besonders stabil und flexibel ausgestaltet wird und besonders gut im Bereich der Anlageflächen in der Werkzeughalterung gehalten werden kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn die Schneidplatte gesintert ist. Durch das Sintern kann die Schneidplatte mit komplexer Geometrie und trotzdem hoher Maßgenauigkeit und Oberflächengüte hergestellt werden. Zudem ist die Herstellung von gesinterten Schneidplatten umweltfreundlich und kostengünstig. Auch können Eigenschaften der Schneideplatte, wie zum Beispiel Härte, Festigkeit oder Temperaturleitfähigkeit, durch das Sintern verbessert werden. Ebenso kann die Schneidplatte in alternativen Ausführungsformen jedoch auch anders ausgebildet sein.
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Zudem hat es sich als sehr günstig erwiesen, wenn in die Schneidplatte eine Spanleitstufe eingesintert ist.
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Die Spanleitstufe befindet sich erfindungsgemäß in der Ebene der Begrenzungsfläche, zwischen der ersten und der zweiten Seitenfreifläche und kann jede beliebige Form und Größe aufweisen. Sie kann sich über die gesamte Schneidspitze oder sich lediglich über einen Teil der Schneidspitze erstrecken. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Spanleitstufe im Randbereich der Schneidspitze angeordnet ist. Prinzipiell kann die Spanleitstufe auch in Form mehrerer Teil- oder Einzelspanleitstufen an der Schneidspitze vorgesehen sein.
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Mit der wenigstens einen Spanleitstufe können während des Drehprozesses entstehende Späne gebrochen werden, wodurch die Bildung von langen Spänen vermieden werden kann. Insbesondere die Entstehung von sehr langen Spänen ist unerwünscht, da diese den Bearbeitungsprozess negativ beeinflussen können. Lange Späne neigen dazu, sich in Form von Spanknäueln in dem Arbeitsraum der Maschine anzusammeln, welche nur schwer abzutransportieren sind und dadurch den Drehprozess beeinträchtigen können. Ferner kommt es nicht selten vor, dass sich lange Späne während des Drehprozesses um das zu bearbeitende Werkstück bzw. Werkzeug winden und damit die Drehbearbeitung des Werkstückes erschweren bzw. verhindern.
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In alternativen Ausgestaltungsvarianten des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges kann dieses jedoch auch ohne Spanleitstufe ausgebildet sein bzw. kann die Spanleitstufe auch an einer anderen Stelle der Schneidspitze vorgesehen sein.
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Das Einsintern der Spanleitstufe hat sich hinsichtlich der Prozesskosten, der Komplexität der herzustellenden Spanleitstufengeometrie, der Maßgenauigkeit sowie der Oberflächengüte als besonders vorteilhaft erwiesen. Ferner kann eine Spanleitstufe jedoch auch mittels eines anderen Fertigungsverfahrens erzeugt werden.
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Vorteilhafterweise ist wenigstens eine der Seitenfreiflächen der Schneidplatte geschliffen. Durch das Schleifen wenigstens einer, vorzugsweise beider Seitenfreiflächen, kann die erfindungsgemäße Schneidplatte mit besonders hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden, wodurch die Bearbeitungsqualität und Produkteigenschaften des mit der Schneidplatte zu bearbeitenden Werkstückes maßgeblich gesteigert werden können.
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In zweckmäßigen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schneidplatte weist diese keine Befestigungsbohrung auf.
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Hierbei wird die Schneidplatte lediglich in die Werkzeughalterung eingeklemmt, wobei die Werkzeughalterung hierzu, wie zuvor beschrieben, vorteilhafterweise eine Haltenut vaufweist, in welche die Schneidplatte eingeklemmt werden kann. Zum Klemmen der in die Haltenut eingeführten Schneidplatte ist an dem Schneidwerkzeug beispielsweise wenigstens eine Befestigungsschraube vorgesehen, mittels welcher eine Breite der Haltenut variiert werden kann, um so die Schneidplatte zu klemmen bzw. diese aus der geklemmten Position einfach lösen zu können. Durch die klemmende Befestigung der Schneidplatte und dem damit verbundenen Weglassen einer Befestigungsbohrung, kann eine besonders stabile und kleine Schneidplatte ausgebildet werden. Zudem kann durch eine klemmende Befestigung der Schneidplatte auch ein Schneidplattenwechsel einfach und schnell durchgeführt werden.
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Ebenso kann die Schneidplatte jedoch auch in anderer Art und Weise in einem Werkzeughalter geklemmt werden. Zudem kann/können in alternativen Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Schneidplatte in dem Schneidplattenkörper auch eine oder mehrere Befestigungsbohrung(en) vorgesehen sein, mittels welcher die Schneidplatte durch Einbringen einer Befestigungsschraube, -stiftes, -nietes oder ähnlichem in die Befestigungsbohrung an oder in dem Werkzeughalter fixiert werden kann. Hierbei weist die jeweils verwendete Werkzeughalterung eine der Form und Anordnung der Befestigungsbohrung der Schneidplatte entsprechend ausgestaltete und angeordnete Befestigungsbohrung auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneidplatte weist der Schneidplattenkörper in dem Bereich zwischen den Anlageflächen eine Plattendicke in einem Bereich von 1,5 bis 8,0 mm auf.
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Insbesondere im Hinblick auf die Befestigung der Schneidplatte in einem Werkzeughalter hat sich eine solche Plattendicke als vorteilhaft erwiesen. Ferner ist eine Plattendicke in diesem Bereich auch hinsichtlich der während des Drehprozesses auftretenden Bearbeitungskräfte günstig.
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Speziell bei Schneidplatten mit lediglich einer Freifläche bzw. Schneidkante sowie bei parallelogrammartig ausgestalteten Schneidplatten mit zwei Freiflächen bzw. Schneidkanten, wird durch die Plattendicke im Wesentlichen die Abmessung der Schneidspitze bestimmt. Entsprechend wirkt sich damit die gewählte Plattendicke auch auf die herstellbaren Abmessungen, deren Genauigkeiten sowie die Erzeugung von verlorenem Material aus. Resultierend ist es möglich mit derart kleinen Plattendicken schmale Nuten und Schnitte hinter Bund ohne viel verlorenes Material zu drehen. In weiteren Ausgestaltungsvarianten des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges kann die Plattendicke jedoch auch größere oder noch kleiner Abmessungen annehmen, wobei mit kleineren Plattendicken die Gefahr steigt, dass die Schneidplatte während des Drehprozesses aufgrund der wirkenden Bearbeitungskräfte zerstört wird.
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Ferner hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Schneidplatte zwei, invers spiegelsymmetrisch zu der Mittellinie angeordnete Freiflächen aufweist.
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Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schneidplatte mit wenigstens zwei Freiflächen ermöglicht es, die Schneidplatte als Wendeschneidplatte zu verwenden. Insofern eine Freifläche der Schneidplatte verschlissen ist, kann die Schneidplatte innerhalb der Werkzeughalterung gedreht werden und die Bearbeitung mit einer weiteren Freifläche fortgeführt werden. Entsprechend können mit als Wendeschneidplatten ausgebildeten Schneidplatten längere Standzeiten und größerer Zerspanungsvolumen erreicht werden.
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In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in welchen die Schneidplatte mehrere Freiflächen aufweist, besitzt die Wendeschneidplatte vorzugsweise die Form eines Parallelogramms, eines Dreiecks, eines Rhombus, eines Quadrates, eines Fünfecks oder eines Achtecks. Sie kann jedoch auch eine andere Form besitzen. In Abhängigkeit von Form und Größe der Schneidplatte wird ein Winkelmaß zwischen einer Anlagefläche und einer dazugehörigen Freifläche definiert.
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In typischen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind die Anlageflächen keine zu klemmenden Flächen der Schneidplatte. Hierbei erfolgt die Einspannung der Schneidplatte in den Werkzeughalter derart, dass die Anlageflächen nicht geklemmt werden, sondern lediglich die erste und zweite Begrenzungsfläche zum Halten der Schneidplatte in der Werkzeughalterung verwendet werden. Wenigstens eine der Anlageflächen wird hierbei vorteilhafterweise zum Positionieren der Schneidplatte in dem Werkzeughalter verwendet, indem wenigstens eine der Anlageflächen eine Innenseite der Werkzeughalterung berührt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
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1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneidplatte in einer Draufsicht zeigt;
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2 schematisch eine alternative Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Schneidplatte in einer Draufsicht zeigt;
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3 schematisch einen Werkzeughalter mit der in 2 dargestellten Schneidplatte in einer geschnittenen Draufsicht zeigt;
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4 schematisch eine Schnittdarstellung eines Werkzeughalters mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneidplatte in einer Seitenansicht zeigt;
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5 schematisch den Werkzeughalter mit der in 2 dargestellten Schneidplatte in einer Draufsicht zeigt;
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6a schematisch die Wirkungsweise einer aus dem Stand der Technik bekannten Wendeschneidplatte in einer Draufsicht zeigt; und
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6b schematisch die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Schneidplatte in einer Draufsicht zeigt.
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1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneidplatte 3 in einer Draufsicht, wobei die Schneidplatte 3 eine unsymmetrische Schneidspitze 30 und einen sich an die Schneidspitze 30 anschließenden Schneidplattenkörper 31 aufweist. Die Schneidspitze 30 und der Schneidplattenkörper 31 der Schneidplatte 3 sind, wie in 1 gezeigt, einstückig ausgebildet.
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Die Schneidspitze 30 weist eine erste Seitenfreifläche 321 sowie eine zweite Seitenfreifläche 331 auf, wobei die erste Seitenfreifläche 321 und die zweite Seitenfreifläche 331 in einem Winkel α aufeinander zulaufen. Der Winkel α ist bei der gezeigten Ausführungsform ein spitzer Winkel, kann aber in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Winkel in einem Bereich von 25° bis 75° sein oder auch einen anderen Wert annehmen.
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Die sich berührenden Seitenfreiflächen 321, 331 bilden in ihrer Berührungsfläche eine Freifläche 34 aus.
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An die sich nicht berührenden Enden der Seitenfreiflächen 321, 331 schließt sich jeweils eine Anlagefläche 322, 332 an, wobei die erste Seitenfreifläche 321 und die erste Anlagefläche 322 sowie die zweite Seitenfreifläche 331 und die zweite Anlagefläche 332 zusammen eine erste Seite 32 bzw. eine zweite Seite 33 der Schneidplatte 3 bilden.
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Zwischen den Anlageflächen 321 und 331 der Schneideplatte 3 erstreckt sich eine erste Begrenzungsfläche 35 und eine parallel dazu angeordnete zweite Begrenzungsfläche 36.
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Die zweite Seitenfreifläche 321 ist vorzugsweise von der zweiten Anlagefläche 332 in einem Winkel β von 1° bis 10° abgewinkelt. In alternativen Ausgestaltungsvarianten kann der Winkel β jedoch auch einen anderen Wert aufweisen.
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Die Freifläche 34 ist zu einer mittig zwischen den Anlageflächen 322, 332 verlaufenden Mittellinie l in einem Winkel γ zwischen 45° und 135°, ausgenommen 90°, abgewinkelt.
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Wie in 1 dargestellt, ist im Bereich der Schneidspitze 30, zwischen den beiden Seitenfreiflächen 321, 331 eine Spanleitstufe 4 vorgesehen, welche dazu dient, bei dem Drehprozess entstehende Späne zu brechen und damit eine Ansammlung von langen Spänen bzw. ein Umwickeln dieser um das Werkzeug oder Werkstück und eine daraus resultierende Prozessstörung zu vermeiden.
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Die Spanleitstufe 4 erstreckt sich vorzugsweise, wie in 1 dargestellt, über den gesamten Randbereich der Schneidspitze 30, wobei die Spanleitstufe 4 hierbei parallel bzw. nahezu parallel zu den Seitenfreiflächen 321, 331 verläuft. In alternativen Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Schneidplatte 3, 3‘ kann die Spanleitstufe 4 auch anders angeordnet sein bzw. eine andere Länge oder einen anderen Abstand zu den Seitenfreiflächen 321, 331 aufweisen.
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Der Schneidplattenkörper 31, der im Wesentlichen durch die erste und zweite Anlagefläche 322, 332 begrenzt wird, weist vorzugsweise bei der gezeigten Ausgestaltungsvariante der Schneidplatte 3, 3‘ eine Plattendicke d zwischen 1,5 und 8 mm auf. Durch die Wahl der Plattendicke d werden insbesondere die Abmessung der Schneidspitze 30 und damit die minimal fertigbaren Abmessungen bestimmt.
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Vorteilhafterweise kann die in 1 dargestellte Schneidplatte 3 sowohl als rechte als auch als linke Ausführung verwendet werden, wodurch eine flexible Drehbearbeitung ermöglicht wird.
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Die in 1 gezeigte Schneidplatte 3 ist gesintert, da so eine kostengünstige, umweltfreundliche Schneidplatte mit hoher Festigkeit, Maßgenauigkeit und Oberflächengüte bereitgestellt werden kann. Ebenso kann die Schneidplatte 3, 3‘ in weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jedoch auch anders hergestellt werden.
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2 zeigt schematisch eine alternative Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Schneidplatte 3‘ in einer Draufsicht, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 1 gleiche Komponenten bezeichnen, weshalb auf die obigen Ausführungen zu diesen Komponenten verwiesen wird.
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Die in 2 gezeigte Schneidplatte 3‘ ist als Wendeschneidplatte ausgebildet, welche zwei in Längsrichtung der Schneidplatte 3‘ einander gegenüber liegende Schneidspitzen 30, 30‘ und damit zwei einander diagonal gegenüber liegende Freiflächen 34, 34‘ und Schneidkanten aufweist.
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Die Freiflächen 34, 34‘ werden jeweils durch zwei in einem spitzen Winkel α, α‘ zueinander angeordneten Seitenfreiflächen 321, 331 bzw. 321‘, 331‘ gebildet. An die jeweils erste Seitenfreifläche 321, 321‘ schließt sich jeweils die erste Anlagefläche 322 bzw. 322‘ an. An die jeweils zweite Seitenfreifläche 331 bzw. 331‘ hingegen schließt sich die jeweilige zweite Anlagefläche 332 bzw. 332‘ an. Entsprechend ist die in 2 dargestellte Schneidplatte 3‘ invers spiegelsymmetrisch ausgebildet, sodass die zu der ersten Freifläche 34 gehörende erste Anlagefläche 322 in die zweite Anlagefläche 332‘ der zweiten Freifläche 34‘ übergeht und die zu der ersten Freifläche 34 gehörende zweite Anlagefläche 332 in die erste Anlagefläche 322‘ der zweiten Freifläche 34‘ übergeht.
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Ebenso wie in 1 ist auch bei der in 2 dargestellten Schneidplatte 3‘ zwischen der ersten und der zweiten Seitenfreifläche 321, 331 bzw. 321‘, 331‘ ein Winkel α, α‘, zwischen der zweiten Seitenfreifläche 331, 331‘ und der zweiten Anlagefläche 332, 332‘ ein Winkel β, β‘ sowie zwischen der Freifläche 34, 34‘ und der Mittellinie l ein Winkel γ, γ‘ ausgebildet.
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Die in den 1 und 2 gezeigten Schneidplatten 3, 3‘ weisen keine Befestigungsbohrung auf, wodurch diese besonders stabil und klein ausgebildet werden können. Derart ausgebildete Schneidplatten 3, 3‘ werden vorzugsweise klemmend in einer Werkzeughalterung 1 gehalten, wie dies in den 3 und 5 gezeigt ist. Ferner kann die Schneidplatte 3, 3‘ aber auch eine Befestigungsbohrung aufweisen und mittels einer Befestigungsschraube, eines Befestigungsstiftes, eines Befestigungsnietes oder ähnlichem an einer zugehörigen, an der Werkzeughalterung 1 vorgesehenen Befestigungsbohrung verbunden werden.
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In der 2 ist die Schneidplatte 3, 3’ parallelogrammartig ausgebildet, was sich insbesondere bei der Ausgestaltung der Schneidplatte 3‘ mit zwei Freiflächen 34, 34‘ und damit zwei Schneidkanten 341, 341‘ als vorteilhaft erwiesen hat. Ferner kann die Schneidplatte 3, 3‘ in anderen Ausführungsvarianten jedoch auch andere Formen und/oder eine andere Anzahl an Freiflächen 34, 34‘ und Schneidkanten 341, 341‘ annehmen. So kann die Schneidplatte 3, 3‘ beispielsweise auch dreieckig, quaderförmig, fünf- oder achteckig oder anders ausgestaltet sein.
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Ebenso können auch die Abmessungen bzw. die Verhältnisse der einzelnen Abmessungen der Schneidplatte 3, 3‘ zueinander in alternativen Ausführungsformen der Erfindung von den in den Figuren dargestellten abweichen. Prinzipiell kann die Schneidplatte 3, 3‘ in allen beliebigen Größen und aus einer Vielzahl von denkbaren Materialien hergestellt sein. Zudem kann die erfindungsgemäße Schneidplatte 3, 3‘ auch die verschiedensten Beschichtungen aufweisen. Auch kann die Schneidplatte 3, 3‘ mittels jeglicher Behandlungsverfahren behandelt worden sein. So kann die Oberfläche der Schneidplatte 3, 3‘ beispielsweise gehärtet sein.
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3 zeigt schematisch einen Werkzeughalter 1 mit der in 2 dargestellten Schneidplatte 3‘ in einer geschnittenen Draufsicht, wobei auch hier gleiche Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren gleiche Komponenten bezeichnen. Entsprechend wird auf die vorangegangenen Beschreibungen zu diesen Komponenten verwiesen.
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Die Schneidplatte 3‘ kann, wie in 3 gezeigt, zur drehenden Bearbeitung in einem Werkzeughalter 1 eingespannt sein. Zur besseren Veranschaulichung der Position der Schneidplatte 3‘ innerhalb des Werkzeughalters 1 wurde der in 3 dargestellte Werkzeughalter 1 längsgeschnitten dargestellt, sodass ein oberer Teil des Werkzeughalters 1, jener Teil der zum Klemmen der Schneidplatte 3, 3‘ beiträgt, in 3 nicht gezeigt ist. 5 veranschaulicht hingegen einen kompletten, geschlossenen Werkzeughalter 1 mit eingespannter Schneidplatte 3‘.
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Vorteilhafterweise weist der Werkzeughalter 1 zum optimalen Klemmen und Positionieren der Schneidplatte 3, 3‘ innerhalb des Werkzeughalters 1 eine in einem Werkzeugblock 2 des Werkzeughalters 1 vorgesehene Haltenut 11 auf. Die Haltenut 11 ist, wie in 3 dargestellt, vorzugsweise in einem Randbereich des Werkzeugblockes 2 vorgesehen, wobei sich in Verlängerung der Haltenut 11 ein auskragender Stützarm 21 an den Werkzeugblock 2 anschließt. Hierbei liegt die Schneidplatte 3‘ vorteilhafterweise mit einer ihrer Begrenzungsflächen 35, 35‘, 36, 36‘ auf einer von der Haltenut 11 und dem Stützarm 21 ausgebildeten Auflagefläche 23 auf. Durch den Stützarm 21 wird eine flexiblere Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht, wobei zugleich die Schneidplatte 3, 3‘ abgestützt wird und somit das Risiko des Zerstörens und/oder Herausdrückens der Schneidplatte 3, 3‘ aus dem Werkzeughalter 1 minimiert werden kann.
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Durch eine entsprechend gewählte Form der Haltenut 11 ist es möglich, die Schneidplatte 3, 3‘ exakt innerhalb des Werkzeughalters 1 zu positionieren. So kann die Schneidplatte 3, 3‘ beispielswiese durch Berührung der ersten und/oder zweiten Anlagefläche 322, 322‘, 332, 332‘ mit einer Wand der Haltenut 11 innerhalb des Werkzeughalters 1 positioniert werden. Um möglichst viele, verschieden große Schneidplatten 3, 3‘ in einem Werkzeughalter 1 aufnehmen und klemmen zu können, hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Haltenut 11 derart in dem Werkzeughalter 1 eingebracht ist, dass diese zu einer Außenkante 22 des Werkzeughalters 1 hin offen ist.
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Durch die in Richtung der Außenkante 22 der Werkzeughalterung 2 offene Haltenut 11 können vorteilhafterweise problemlos Schneidplatten 3, 3‘ mit unterschiedlichen Abmessungen von dem Werkzeughalter 1 aufgenommen werden. Insbesondere können auch Schneidplatten 3, 3‘ aufgenommen werden, welche bereiter als die in dem Werkzeugblock 2 vorgesehene Haltenut 11 sind.
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In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Werkzeughalter 1 eine der Form der Schneidplatte 3‘ angepasste längliche Haltenut 11 auf. Ebenso kann die Form der Haltenut 11, insbesondere wenn dreieckige, fünfeckige, achteckige oder anders ausgestaltete Schneidplatten 3 aufgenommen werden sollen, auch anders ausgebildet sein. Zudem kann sich die Haltenut 11 auch an einer anderen Stelle des Werkzeugblockes 2 befinden. Auch muss der Werkzeughalter 1 in alternativen Ausführungsformen keinen Stützarm 21 aufweisen bzw. kann der Werkzeughalter 1 auch einen andersartig ausgestalteten Stützarm 21 besitzen.
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Form und Größe des Werkzeughalters 1 sind vorzugsweise anwendungsspezifisch zu wählen.
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In alternativen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Schneidplatte 3, 3‘ und der Werkzeughalter 1 auch so ausgestaltet sein, dass die Schneidplatte 3, 3‘ mittels einer Befestigungsschraube oder ähnlichem an oder in dem Werkzeughalter 1 gehalten werden kann.
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4 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung eines Werkzeughalters 1 mit Schneidplatte 3‘ in einer Seitenansicht. Auch hier bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren gleiche Komponenten, weshalb auch hier wieder auf vorangegangene Beschreibungen zu diesen Komponenten verwiesen wird.
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In 4 wird die Auflage der Schneidplatte 3‘ auf der Stützarmauskragung 21 veranschaulicht. Zudem ist in 4 gut zu erkennen, dass die Freifläche 34‘ vorteilhafterweise leicht abgewinkelt zu den Begrenzungsflächen 35‘, 36‘ verläuft. Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn die Freifläche 34, 34‘ in einem Winkel zwischen 60° und 120° zu den Begrenzungsflächen 35, 35‘, 36, 36‘ verläuft. Dies bietet unter anderem den Vorteil, dass die Schneidkante 341‘ optimal ausgebildet werden kann und die Spanabnahme und -abführung verbessert wird.
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Ferner ist in 4 auch die an der Schneidspitze 30 vorgesehene Spanleitstufe 4‘ sichtbar, welche der besseren Spanbrechung dient und ein Ansammeln langer Späne in dem Maschinenraum bzw. ein umwickeln des Werkzeuges oder Werkstückes verhindern soll.
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5 zeigt schematisch den Werkzeughalter 1 mit der in 2 dargestellten Schneidplatte 3‘ in einer Draufsicht, wobei auch hier wieder gleiche Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren gleiche Komponenten bezeichnen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird.
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5 zeigt den Werkzeughalter 1 mit der darin eingeklemmten Schneideplatte 3‘. Die Schneideplatte 3‘ wird durch Klemmen der Begrenzungsflächen 35 und 36 in dem Werkzeughalter 1 gehalten. Zum Klemmen der Schneidplatte 3‘ weist der Werkzeughalter 1 eine Befestigungsschraube 5 auf, mittels welcher durch Festschrauben oder Lösen der Befestigungsschraube 5 die Haltenutbreite variiert werden kann und damit die Schneidplatte 3‘ geklemmt oder aus der Haltenut 11 des Werkzeughalters 1 entnommen werden kann.
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In alternativen Ausgestaltungsvarianten kann die Schneidplatte 3, 3‘ auch in anderer Form in oder an dem Werkzeughalter 1 befestigt werden. Beispielsweise könnte die Schneidplatte 3, 3‘ auch an den derzeitigen Anlageflächen 322, 322‘, 332, 332‘ geklemmt werden und/oder mittels einer Befestigungsschraube 50, welche durch eine in der Schneidplatte 3, 3‘ vorgesehen Öffnung geführt wird, an dem Werkzeughalter 1 befestigt sein.
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6a zeigt schematisch die Wirkungsweise einer aus dem Stand der Technik bekannten Wendeschneidplatte in einer Draufsicht, wohingegen 6b schematisch im Vergleich dazu die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Schneidplatte 3, 3‘ in einer Draufsicht zeigt. Gleiche Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren bezeichnen auch hier wieder selbe Komponenten, weshalb auf vorangegangene Beschreibungen zu diesen Komponenten verwiesen wird.
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Wie in den 6a und 6b vergleichend gegenübergestellt wird, sind insbesondere Schnitte hinter Bund mit der erfindungsgemäßen Schneidplatte 3, 3‘ einfacher, effizienter und kostengünstiger herzustellen.
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So ist es, wie in 6a gezeigt, mit herkömmlichen Schneidplatten 300, aufgrund deren Form und Anordnung innerhalb des Werkzeughalters 20 nicht möglich, ungehindert Schnitte hinter Bund, insbesondere bei großem Durchmesser, zu drehen. So kann, wie in 6a ersichtlich, aufgrund der Schneidplattengeometrie herkömmlicher Schneidplatten 300 beispielsweise ein an einen Werkstückabschnitt mit vergleichsweise großem Durchmesser angrenzender Werkstückabschnitt mit kleinerem Durchmesser nicht über seine gesamte Länge bearbeitet werden. Insbesondere kann mit einer herkömmlichen Schneidplatte 300 ein direkt an den Werkstückabschnitt mit großem Durchmesser angrenzender Bereiche 7 eines Werkstückabschnittes mit kleinerem Durchmesser nicht erreicht und damit nicht bearbeitet werden. Entsprechend bildet der Bereich 7 jenen Bereich des Werkstückes, in welchem sogenanntes verlorenes Material unabdingbar ist. In Abhängigkeit von den Abmessungen der herkömmlichen Schneidplatte 300, der Werkzeughalterung 20 sowie der zu fertigenden Werkstückabmessungen kann der für die herkömmliche Schneidplatte 300 unzugängliche Bereich 7 größer oder kleiner ausfallen und damit mehr oder weniger verlorenes Material entstehen.
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Wie es aus 6b hervorgeht, ist es hingegen mit der erfindungsgemäßen Schneidplatte 3 sehr gut möglich, Schnitte hinter Bund sowie sehr schmale Nuten zu drehen. Die Menge an verlorenem Material ist bei dem Einsatz einer erfindungsgemäßen Schneidplatte 3 im Vergleich zur Verwendung einer herkömmlichen Schneidplatte 300 verschwindend gering, wodurch insbesondere im Hinblick auf die Materialkosten enorme Einsparungen durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Schneidplatte 3, 3‘ erzielt werden können. Vor allem die unsymmetrische Schneidspitze 30 sowie die Kombination der Schneidplatte 3 aus der Schneidspitze 30 und dem Schneidplattenkörper 31 ermöglichen es, problemlos Schnitte hinter Bund ohne viel verlorenes Material bereitzustellen sowie schmale, tiefe Nuten zu drehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011110268 U1 [0008]
