DE102019123912A1 - Schneideinsatz sowie Schneidwerkzeug - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Schneideinsatz (14) beschrieben, der eine polygonförmige Oberseite (20) aufweist. An den Kanten der Oberseite (20) sind Schneidkanten vorgesehen, die alternierend als Schruppschneidkanten (26) und Schlichtschneidkanten (28) ausgebildet sind. Dabei definieren die Schlichtschneidkanten (28) einen Inkreis (K1), der einen gegenüber einer Nenngröße des Schneideinsatzes (14) vergrößerten Durchmesser aufweist, und die Schruppschneidkanten (26) einen Inkreis (K2), der einen gegenüber der Nenngröße des Schneideinsatzes (14) verkleinerten Durchmesser aufweist. Zusätzlich wird ein Schneidwerkzeug vorgestellt, das einen Werkzeugkörper hat, an dem zumindest ein solcher Schneideinsatz (14) angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz, insbesondere für ein Fräswerkzeug, mit einer polygonförmigen Oberseite und einer polygonförmigen Unterseite, wobei die Oberseite und die Unterseite entlang einer Schneideinsatzmittelachse betrachtet deckungsgleich sind, mit einer der Eckenanzahl der Oberseite entsprechenden Anzahl an Seitenflächen, wobei jede der Seitenflächen eine Kante der Oberseite mit einer entlang der Schneideinsatzmittelachse benachbarten Kante der Unterseite verbindet, und mit einer der Eckenanzahl der Oberseite entsprechenden Anzahl an Schneidkanten, die jeweils an den Kanten der Oberseite vorgesehen sind, wobei die Schneidkanten alternierend als Schruppschneidkanten und Schlichtschneidkanten ausgebildet sind.
- Ferner betrifft die Erfindung ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Fräswerkzeug, mit einem Werkzeugkörper, an dem zumindest ein solcher Schneideinsatz angeordnet ist.
- Solche Schneideinsätze und Schneidwerkzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt.
- Dabei dienen derartige Schneideinsätze und damit ausgestattete Schneidwerkzeuge dazu, in einem einzigen Bearbeitungsschritt sowohl eine Schruppoperation als auch eine Schlichtoperation vorzunehmen. Die Schneidwerkzeuge werden daher auch als Schrupp-Schlicht-Werkzeuge bezeichnet und die Schneideinsätze als Schrupp-Schlicht-Schneideinsätze. In englischer Sprache werden derartige Schneideinsätze auch Wiper Inserts genannt. Allgemein werden Schneideinsätze mit mehreren Schneidkanten auch als Wendeschneidplatten bezeichnet.
- Durch die kombinierte Schruppbearbeitung und Schlichtbearbeitung eines Werkstücks können hohe Zeitspanvolumina mit einer guten Oberflächenqualität an der Schnittfläche kombiniert werden. Werkstücke können auf diese Weise also schnell bearbeitet werden, ohne dass hierfür Verschlechterungen der Oberflächenqualität in Kauf genommen werden müssen.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, derartige Schneideinsätze und zugehörige Schneidwerkzeuge weiter zu verbessern. Insbesondere sollen Schneideinsätze geschaffen werden, die einfach und kostengünstig herstellbar sind und gleichzeitig über eine hohe Lebensdauer, d.h. Standzeit, verfügen.
- Die Aufgabe wird durch einen Schneideinsatz der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Seitenflächen entlang der Schneideinsatzmittelachse durchgängig sind, und bei dem die Schlichtschneidkanten einen Inkreis definieren, der einen gegenüber einer Nenngröße des Schneideinsatzes vergrößerten Durchmesser aufweist, und die Schruppschneidkanten einen Inkreis definieren, der einen gegenüber der Nenngröße des Schneideinsatzes verkleinerten Durchmesser aufweist. Dabei wird unter der Nenngröße die übliche Größenangabe für Schneideinsätze oder Wendeschneidplatten verstanden. Der Schneideinsatz kann beispielsweise eine Nenngröße von 20 mm haben. Dann beträgt der Durchmesser des Inkreises der Schlichtschneidkanten z. B. 20,15 mm und der Inkreis der Schruppschneidkanten z. B. 19,95 mm. Weitere, beispielhafte Nenngrößen sind 10 mm und 16 mm. Indem die Seitenflächen durchgängig gestaltet sind, sind die Schneidkanten, also sowohl die Schlichtschneidkanten als auch die Schruppschneidkanten, besonders stabil. Mit anderen Worten ist der Schneideinsatz so ausgeführt, dass eine geringe Gefahr besteht, dass die Schneidkanten brechen oder anderweitig beschädigt werden. Es ergibt sich so eine hohe Lebensdauer des Schneideinsatzes, was in einer hohen Standzeit resultiert. Insbesondere sind in diesem Zusammenhang die Seitenflächen stufenfrei gestaltet. Weil die Seitenflächen über die gesamte Höhe des Schneideinsatzes durchgängig sind, ist zudem die Herstellung des Schneideinsatzes vereinfacht. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise ein Umfang des Schneideinsatzes in einem einzigen Zug geschliffen werden. Die Herstellung des Schneideinsatzes ist dadurch besonders leicht und schnell.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei der Inkreis der Schlichtschneiden so gewählt, dass die Schlichtschneiden im Betrieb des Schneideinsatzes, also wenn dieser in einem Schneidwerkzeug montiert ist, gegenüber den Schruppschneiden um 0,02 mm bis 0,06 mm vorstehen. Es lassen sich so hohe Zeitspanvolumina mit einer guten Oberflächenqualität kombinieren.
- Insbesondere ist dabei der Inkreis der Schruppschneiden so gewählt, dass die Schruppschneiden des Schneideinsatzes exakt so in einem Schneidwerkzeug positioniert werden können wie Schruppschneiden eines bekannten, reinen Schruppschneideinsatzes. Damit ist der Schneideinsatz für eine sogenannte Mischbestückung geeignet. Er kann also zusammen mit bekannten, reinen Schruppschneideinsätzen in einem Schneidwerkzeug verwendet werden.
- Gemäß einer Ausführungsform sind auch an den Kanten der Unterseite Schneidkanten vorgesehen, wobei die Schneidkanten alternierend als Schruppschneidkanten und Schlichtschneidkanten ausgebildet sind und entlang der Schneideinsatzmittelachse gleichartige Schneidkanten benachbart angeordnet sind. Damit entspricht die Anzahl der Schneidkanten der doppelten Eckenanzahl des Schneideinsatzes. Die Anzahl der Schneidkanten ist also gegenüber einem Schneideinsatz, der lediglich an seiner Oberseite Schneidkanten aufweist, verdoppelt. Ein derartiger Schneideinsatz ist folglich besonders wirtschaftlich in seiner Verwendung.
- Die als Schruppschneidkanten ausgebildeten Schneidkanten können bezüglich der Oberseite bzw. der Unterseite geneigt, konvex oder konkav verlaufen. Es sind also die an der Oberseite angeordneten Schneidkanten gegenüber der Oberseite geneigt, konvex oder konkav und die an der Unterseite angeordneten Schneidkanten gegenüber der Unterseite. Dabei wird unter einer geneigten Schruppschneidkante eine Schruppschneidkante verstanden, die mit einem im Wesentlichen über ihre gesamte Erstreckung konstanten Winkel gegenüber der Oberseite bzw. der Unterseite geneigt ist. Unter konkaven Schruppschneidkanten werden zudem solche Schruppschneidkanten verstanden, die ausgehend von einer ersten, sie begrenzenden Ecke des Schneideinsatzes zunächst in Richtung Schneideinsatzmitte abfallen und dann in Richtung einer zweiten, sie begrenzenden Ecke wieder ansteigen. Konvexe Schruppschneidkanten steigen dementsprechend ausgehend von einer ersten, sie begrenzenden Ecke des Schneideinsatzes zunächst an und fallen dann in Richtung einer zweiten, sie begrenzenden Ecke wieder ab. Es können somit konkave und konvexe Schruppschneidkanten auch als Schruppschneidkanten verstanden werden, die mit einem variablen Winkel geneigt sind. Indem die Schruppschneidkanten geneigt, konkav oder konvex verlaufen, lässt sich auf einfache Art und Weise ein gewünschtes Schneidverhalten einstellen. Insbesondere kann so ein gleichmäßiger Eingriff an einem zu bearbeitenden Werkstück gewährleistet werden. Auf diese Weise werden eine hohe Bearbeitungsqualität sowie ein hohes Zeitspanvolumen gewährleistet.
- Alternativ oder zusätzlich verlaufen die als Schlichtschneidkanten ausgebildeten Schneidkanten bezüglich der Oberseite bzw. der Unterseite geneigt, konvex oder konkav. Es sind also die an der Oberseite angeordneten Schneidkanten gegenüber der Oberseite geneigt, konvex oder konkav und die an der Unterseite angeordneten Schneidkanten gegenüber der Unterseite. Dabei sind die Begriffe geneigt, konvex und konkav in gleicher Weise wie bei den Schruppschneidkanten zu verstehen. Über die Neigung der Schneidkanten kann ein gleichmäßiger Eingriff derselben an einem zu bearbeitenden Werkstück gewährleistet werden, wenn der Schneideinsatz in einem Schneidwerkzeug verwendet wird. Dabei kann der effektive Spanwinkel konstant eingestellt werden. Auf diese Weise werden eine hohe Bearbeitungsqualität sowie ein hohes Zeitspanvolumen gewährleistet.
- Dabei können die als Schruppschneidkanten ausgebildeten Schneidkanten und/oder die als Schlichtschneidkanten ausgebildeten Schneidkanten zumindest abschnittsweise mit einem Winkel von 3° bis 20°, insbesondere mit einem Winkel von 5° bis 15°, gegenüber der Oberseite bzw. der Unterseite geneigt sein. Derartige Neigungswinkel bewirken bei einer Verwendung der Schneideinsätze in standardmäßigen Schneidwerkzeugen einen guten Kompromiss zwischen Bearbeitungsqualität und Zeitspanvolumen. Dabei sind die vorgenannten Winkelangaben bei geneigten Schneidkanten als konstante Neigungswinkel zu verstehen. Im Falle von konvexen oder konkaven Schneidkanten verlaufen diese lediglich abschnittsweise unter den vorgenannten Winkeln.
- Gemäß einer Variante ist an der Oberseite und der Unterseite in jedem Eckbereich des Schneideinsatzes eine Verbindungskante vorgesehen, die benachbarte Schneidkanten durchgängig verbindet. Ein möglicherweise vorhandener Schneidkantenversatz am Umfang des Schneideinsatzes wird somit über die Verbindungskanten ausgeglichen. Damit ergibt sich eine durchgängige Kante des Schneideinsatzes. Der Schneideinsatz ist folglich einfach herstellbar.
- In einer Ausführungsform sind die als Schlichtschneidkanten ausgebildeten Schneidkanten stärker geneigt als die als Schruppschneidkanten ausgebildeten Schneidkanten. Auf diese Weise kann ein hohes Zeitspanvolumen mit einer hohen Oberflächengüte nach erfolgter Bearbeitung kombiniert werden.
- Vorteilhafterweise sind die Seitenflächen, die den Schlichtschneidkanten zugeordnet sind, Anlageflächen zur Anlage des Schneideinsatzes an einem Werkzeugkörper. Es wird somit ermöglicht, den Schneideinsatz definiert an einem Werkzeugkörper zu positionieren. Dadurch lassen sich präzise Bearbeitungsergebnisse erzielen.
- Ferner können die Seitenflächen Freiflächen der angrenzenden Schneidkanten sein. Die zugeordneten Spanflächen sind somit im Bereich der Oberseite und der Unterseite angeordnet. Damit ist der Aufbau des Schneideinsatzes besonders einfach.
- Vorzugsweise weist der Schneideinsatz eine gerade Eckenanzahl, insbesondere vier, sechs oder acht Ecken, auf.
- Ferner wird die Aufgabe durch ein Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art gelöst, das mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz ausgestattet ist. Das Schneidwerkzeug ist insbesondere ein Fräswerkzeug. Dabei kann der erfindungsgemäße Schneideinsatz durch konventionelle Schneideinsätze ergänzt werden. Diese können reine Schrupp-Schneideinsätze sein. Gemäß seiner bevorzugten Ausführungsform weist ein derartiges Schneidwerkzeug somit einen oder zwei erfindungsgemäße Schneideinsätze und ansonsten konventionelle Schneideinsätze auf. Auf diese Weise lassen sich hohe Zeitspanvolumina mit einem qualitativ hochwertigen Bearbeitungsergebnis kombinieren. Durch die Gestaltung der erfindungsgemäßen Schneideinsätze ist es zudem möglich, die effektiven Spanwinkel so zu gestalten, dass sie über das gesamte Werkzeug im Wesentlichen gleich sind. Üblicherweise ist hierfür die Schruppschneidkante der erfindungsgemäßen Schneideinsätze hinsichtlich ihrer Neigung, Konvexität oder Konkavität so ausgeführt wie die Hauptschneiden der konventionellen Schneideinsätze. Allgemein gesprochen sind also die Schruppschneidkanten des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes exakt so im Schneidwerkzeug positioniert wie die Schruppschneidkanten der konventionellen Schneideinsätze.
- Bevorzugt liegt zumindest eine Seitenfläche des Schneideinsatzes, die einer der Schlichtschneidkanten zugeordnet ist, an einer Gegenanlagefläche des Werkzeugkörpers an. Auf diese Weise ist der Schneideinsatzes zuverlässig und präzise am Werkzeugkörper positioniert. Es ergibt sich ein präzises Arbeitsergebnis.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Es zeigen:
- -
1 ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz, wobei das Schneidwerkzeug nur abschnittsweise dargestellt ist, - -
2 den erfindungsgemäßen Schneideinsatz aus1 in einer Draufsicht, - -
3 einen vergrößerten Ausschnitt III des Schneideinsatzes aus2 , und - -
4 den Schneideinsatz aus den1 bis3 in einer Seitenansicht. -
1 zeigt ein Schneidwerkzeug10 , das vorliegend als Fräswerkzeug ausgebildet ist. Es umfasst einen Werkzeugkörper12 , an dem ein Schneideinsatz14 befestigt ist. Selbstverständlich kann das Schneidwerkzeug10 auch weitere Schneideinsätze umfassen. Diese sind jedoch nicht dargestellt. - Zur präzisen Positionierung des Schneideinsatzes
14 liegt dieser mittels zweier seiner Seitenflächen16 , die mit16a und16b bezeichnet sind, an jeweils zugeordneten Gegenanlageflächen18a ,18b des Werkzeugkörpers12 an. - Die mit
16a und16b bezeichneten Seitenflächen16 stellen somit Anlageflächen zur Anlage des Schneideinsatzes14 am Werkzeugkörper12 dar. - Darüber hinaus kann der Schneideinsatz über die Öffnung
19 mittels einer nicht näher dargestellten Schraube am Werkzeugkörper befestigt sein. - Der dargestellte Schneideinsatz
14 ist achteckig. - Er weist also eine polygonförmige Oberseite
20 mit acht Ecken auf. Auch eine Unterseite22 ist achteckig. - Die Oberseite
20 und die Unterseite22 sind dabei deckungsgleich, wenn sie entlang einer Schneideinsatzmittelachse24 betrachtet werden. - Dementsprechend weist der Schneideinsatz insgesamt acht Seitenflächen
16 auf, wobei jedoch nur zwei davon als Anlageflächen genutzt werden (siehe oben). - Jede Seitenfläche
16 verbindet eine Kante der Oberseite20 mit einer entlang der Schneideinsatzmittelachse24 benachbarten Kante der Unterseite22 . - Dabei sind die Seitenflächen
16 entlang der Schneideinsatzmittelachse24 durchgängig, also ohne Stufen, Absätze oder Ähnliches ausgebildet. - An den Kanten der Oberseite
20 , also am Übergang zwischen der Oberseite20 und den zugeordneten Seitenflächen16 , sind zudem Schneidkanten ausgebildet, wobei diese alternierend Schruppschneidkanten26 und Schlichtschneidkanten28 sind. - Gleiches gilt für die Unterseite
22 . Auch hier sind alternierend Schruppschneidkanten26 und Schlichtschneidkanten28 vorgesehen. - Sowohl an der Oberseite
20 als auch an der Unterseite22 definieren die Schlichtschneidkanten28 einen InkreisK1 und die Schruppschneidkanten26 einen InkreisK2 . Dabei ist ein Durchmesser des InkreisesK1 gegenüber einer Nenngröße des Schneideinsatzes14 vergrößert und ein Durchmesser des InkreisesK2 gegenüber der Nenngröße des Schneideinsatzes14 verkleinert. - Die Schruppschneidkanten
26 und die Schlichtschneidkanten28 sind somit auf unterschiedlichen Inkreisen angeordnet. - Bezüglich der Schruppschneidkanten
26 und der Schlichtschneidkanten28 bilden die Seitenflächen16 jeweils Freiflächen. - Zugeordnete Spanflächen sind an der Oberseite
20 bzw. Unterseite22 vorgesehen. - Darüber hinaus sind die an der Oberseite
20 vorgesehenen Schruppschneidkanten26 konkav ausgebildet und die an der Oberseite20 vorgesehenen Schlichtschneidkanten28 gegenüber der Oberseite20 mit einem konstanten Winkel von ca. 10° geneigt. Ausgehend von einer sie begrenzenden Ecke des Schneideinsatzes fallen die Schruppschneidkanten26 also zunächst in Richtung einer Schneideinsatzmitte ab und steigen dann zur anderen sie begrenzenden Ecke hin wieder an. - Gleiches gilt für die an der Unterseite
22 vorgesehenen Schruppschneidkanten26 und Schlichtschneidkanten28 . - In der
4 ist exemplarisch der Winkel, unter dem die frontal dargestellte, an der Oberseite20 vorgesehene Schlichtschneidkante28 geneigt ist, mit α bezeichnet und der Winkel, unter dem die ebenfalls frontal dargestellte, an der Unterseite22 vorgesehene Schlichtschneidkante28 geneigt ist, mit β. - Die Winkel, unter denen die übrigen Schlichtschneidkanten
28 und Schruppschneidkanten26 gegenüber der Oberseite20 bzw. der Unterseite22 geneigt sind, werden in analoger Weise gemessen. - Es versteht dabei, dass dieser Winkel bei konvexen oder konkaven Schlichtschneidkanten
28 oder Schruppschneidkanten26 über deren Erstreckung variabel ist. - Um trotz der Neigung der Schlichtschneidkanten
28 und der Konkavität der Schruppschneidkanten26 eine durchgängige Umfangskante der Oberseite20 und der Unterseite22 gewährleisten zu können, ist in jedem Eckbereich30 des Schneideinsatzes14 eine Verbindungskante32 für die Schneidkanten der Oberseite20 sowie eine Verbindungskante32 für die Schneidkanten der Unterseite22 vorgesehen. - Die Verbindungskante
32 verbindet jeweils benachbarte Schruppschneidkanten26 und Schlichtschneidkanten28 durchgängig.
Claims (12)
- Schneideinsatz (14), insbesondere für ein Fräswerkzeug, mit einer polygonförmigen Oberseite (20) und einer polygonförmigen Unterseite (22), wobei die Oberseite (20) und die Unterseite (22) entlang einer Schneideinsatzmittelachse (24) betrachtet deckungsgleich sind, mit einer der Eckenanzahl der Oberseite (20) entsprechenden Anzahl an Seitenflächen (16), wobei jede der Seitenflächen (16) eine Kante der Oberseite (20) mit einer entlang der Schneideinsatzmittelachse (24) benachbarten Kante der Unterseite (22) verbindet, mit einer der Eckenanzahl der Oberseite (20) entsprechenden Anzahl an Schneidkanten, die jeweils an den Kanten der Oberseite (20) vorgesehen sind, wobei die Schneidkanten alternierend als Schruppschneidkanten (26) und Schlichtschneidkanten (28) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (16) entlang der Schneideinsatzmittelachse (24) durchgängig sind, und dass die Schlichtschneidkanten (28) einen Inkreis (K1) definieren, der einen gegenüber einer Nenngröße des Schneideinsatzes (14) vergrößerten Durchmesser aufweist, und die Schruppschneidkanten (26) einen Inkreis (K2) definieren, der einen gegenüber der Nenngröße des Schneideinsatzes (14) verkleinerten Durchmesser aufweist.
- Schneideinsatz (14) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an den Kanten der Unterseite (22) Schneidkanten vorgesehen sind, wobei die Schneidkanten alternierend als Schruppschneidkanten (26) und Schlichtschneidkanten (28) ausgebildet sind und entlang der Schneideinsatzmittelachse (24) gleichartige Schneidkanten (26, 28) benachbart angeordnet sind. - Schneideinsatz (14) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die als Schruppschneidkanten (26) ausgebildeten Schneidkanten bezüglich der Oberseite (20) bzw. der Unterseite (22) geneigt, konvex oder konkav verlaufen. - Schneideinsatz (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Schlichtschneidkanten (28) ausgebildeten Schneidkanten bezüglich der Oberseite (20) bzw. der Unterseite (22) geneigt, konvex oder konkav verlaufen.
- Schneideinsatz (14) nach
Anspruch 3 oder4 , dadurch gekennzeichnet, dass die als Schruppschneidkanten (26) ausgebildeten Schneidkanten und/oder die als Schlichtschneidkanten (28) ausgebildeten Schneidkanten zumindest abschnittsweise mit einem Winkel von 3° bis 20°, insbesondere mit einem Winkel von 5° bis 15°, gegenüber der Oberseite (20) bzw. der Unterseite (22) geneigt sind. - Schneideinsatz (14) nach einem der
Ansprüche 3 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite (20) und der Unterseite (22) in jedem Eckbereich (30) des Schneideinsatzes (14) eine Verbindungskante (32) vorgesehen ist, die benachbarte Schneidkanten (26, 28) durchgängig verbindet. - Schneideinsatz (14) nach einem der
Ansprüche 3 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die als Schlichtschneidkanten (28) ausgebildeten Schneidkanten stärker geneigt sind als die als Schruppschneidkanten (26) ausgebildeten Schneidkanten. - Schneideinsatz (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenflächen (16), die den Schlichtschneidkanten (28) zugeordnet sind, Anlageflächen zur Anlage des Schneideinsatzes (14) an einem Werkzeugkörper (12) sind.
- Schneideinsatz (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (16) Freiflächen der angrenzenden Schneidkanten (26, 28) sind.
- Schneideinsatz (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gerade Eckenanzahl, insbesondere vier, sechs oder acht Ecken.
- Schneidwerkzeug (10), insbesondere Fräswerkzeug, mit einem Werkzeugkörper (12), an dem zumindest ein Schneideinsatz (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
- Schneidwerkzeug (10) nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seitenfläche (16) des Schneideinsatzes (14), die einer der Schlichtschneidkanten (28) zugeordnet ist, an einer Gegenanlagefläche (18a, 18b) des Werkzeugkörpers (12) anliegt.
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