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HINTERGRUND
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Schneideinsätze und Schneidwerkzeuge, in denen die Schneideinsätze befestigt sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Tangentialschneideinsätze zum Gebrauch beim Nuten (Schlitzen) und Wendedrehschneidwerkzeuge, in denen solche Schneideinsätze wendbar befestigt sind.
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STAND DER TECHNIK
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Ein wendbarer Seitenfräser ist ein konventionelles Drehschneidwerkzeug, das Nuten herstellen kann. Generell muss das Nuten eine Ausrundung vorsehen, die aus einer gekrümmten Fläche gebildet ist, d. h., eine gekrümmte Eckfläche, in einer Ecke zwischen einem in einem Werkstück bearbeiteten Nutgrund und einer mit dem Nutgrund kontinuierlichen Seitenwandfläche. Spannungen konzentrieren sich sehr wahrscheinlich zwischen dem Nutgrund und der Seitenwandfläche. Ohne die gekrümmte Eckfläche kann das Werkstück daher von dem Eckbereich aus reißen und dadurch sehr wahrscheinlich beschädigt werden. Daher ist es wichtig, dass der Wendeseitenfräser einen Schneideinsatz umfasst, der rundes Anfasen für verschiedene Größen ermöglicht, d. h., das Bearbeiten zum Bilden einer gekrümmten Fläche, die den Nutecken vorzusehen ist.
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Ein konventioneller Schneideinsatz ist beispielsweise wie in 22 gezeigt geformt. Ein Schneideinsatz 301, wie er in 22 gezeigt ist, ist von einem tangentialen Typ, der in der Draufsicht im Wesentlichen wie ein Rechteck geformt erscheint. Der Einsatz 301 umfasst Schneidkanten 305, die an den Kanten eines Satzes von gegenüberliegenden Seitenflächen 303 gebildet sind, d. h., dass die Seitenflächen 303 einander gegenüberliegend positioniert sind, und Ausrundungsflächen, d. h., gekrümmte Eckflächen 307, die derart gebildet sind, dass sie sich zwischen gegenüberliegenden Seitenflächen 303 erstrecken. Die Ecken der Schneidkanten 305, die sich entlang der Kanten der Ausrundungsflächen 307 erstrecken, können dazu dienen, gekrümmte Eckflächen an Ecken einer Nut zu bilden.
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Wenn ein Schneideinsatz in einem Werkzeugkörper eines Schneidwerkzeugs befestigt ist, ist der Schneideinsatz generell vorzugsweise derart befestigt, dass er einen radialen Spanwinkel von beispielsweise 0 Grad oder einen positiven radialen Spanwinkel aufweist. Selbst wenn der radiale Spanwinkel negativ ist, wird der Schneideinsatz bevorzugt alternativ in dem Werkzeugkörper befestigt, um das Niveau der Negativität zu reduzieren. Ein Grund dafür ist, dass ein größerer negativer radialer Spanwinkel die Schlag- und Schnittfestigkeit erhöht, die aus dem Schneiden einer Schneidkante in ein Werkstück resultiert, und damit die Möglichkeit einer Beschädigung des Schneideinsatzes erhöht wird.
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Für den in 22 gezeigten konventionellen Schneideinsatz 301 muss die Länge zwischen den Seitenflächen 303 reduziert werden, um den Schneideinsatz derart anzuordnen, dass der Schneideinsatz einen kleinen negativen radialen Spanwinkel oder einen positiven radialen Spanwinkel um den Werkzeugkörper des Drehschneidwerkzeugs aufweist. Die Länge zwischen den Seitenflächen 303 des Schneideinsatzes 301, d. h., die Länge der Ausrundungsfläche 307, ist jedoch von einer Draufsicht gesehen gleich dem Durchmesser eines Inkreises des Schneideinsatzes. Das heißt, die Länge zwischen den Seitenflächen 303 ist proportional zur Größe des Schneideinsatzes 301 als Ganzes. Daher muss die Reduzierung der Länge zwischen den Seitenflächen 303 die Größe des Schneideinsatzes 301 als Ganzes verringern. Der Schneideinsatz 301 muss jedoch eine Befestigungsbohrung zum Befestigen des Schneideinsatzes an einem Werkzeugkörper und Lösen davon umfassen, die in der Mitte des Werkzeugkörpers gebildet ist und eine bestimmte Größe aufweist. Daher kann eine einfache Reduzierung der Größe des Schneideinsatzes nachteilig die Festigkeit des Schneideinsatzes erheblich verringern. Des Weiteren verringert eine einfache Vergrößerung der Größe der Ausrundungsfläche entsprechend die Kontaktfläche zwischen einer Anlagefläche eines Einsatzbefestigungssitzes im Werkzeugkörper und den Seitenflächen 303 des Schneideinsatzes 301. Dies kann die geeignete Befestigung des Schneideinsatzes 301 nachteilig verhindern.
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Das
US-Patent Nr. 9,457,413 beschreibt Schneideinsätze und Werkzeugkörper, die versuchen, eine solche Einsatzkonstruktion zu verbessern, wie sie beispielsweise in
22 veranschaulicht ist. Solche Konstruktionen bieten jedoch noch viel Raum für Verbesserungen.
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KURZDARSTELLUNG
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Als ein Aspekt der Erfindung umfasst ein Schneideinsatz zusammengefasst: einen Einsatzkörperabschnitt, umfassend: eine obere Körperabschnittfläche; eine untere Körperabschnittfläche, die gegenüber der oberen Körperabschnittfläche angeordnet ist; und Körperabschnittseitenflächen, die sich zwischen der oberen Körperabschnittfläche und der unteren Körperabschnittfläche erstrecken, wobei der Einsatzkörperabschnitt um eine Achse angeordnet ist, die durch die obere Körperabschnittfläche und die untere Körperabschnittfläche verläuft; und mehrere Vorsprungsabschnitte, die jeweils eine Schneidkante aufweisen, wobei jeder Vorsprungsabschnitt mit dem Einsatzkörperabschnitt an einer äußeren Position des Einsatzkörperabschnitts in einer Richtung senkrecht zur Achse einstückig vorgesehen ist. Jeder Vorsprungsabschnitt umfasst: eine obere Vorsprungsabschnittfläche, die mit der oberen Körperabschnittfläche verbunden ist; eine untere Vorsprungsabschnittfläche, die mit der unteren Körperabschnittfläche verbunden ist; zwei Vorsprungsabschnittseitenflächen, die jeweils mit der entsprechenden Körperabschnittseitenfläche verbunden sind; eine Vorsprungsabschnittseitenendfläche, die sich zwischen den beiden Vorsprungskörperabschnittseitenflächen erstreckt; und eine Ausrundungsfläche, die daran gebildet ist und sich zwischen der oberen Vorsprungsabschnittfläche und der Vorsprungsabschnittseitenendfläche erstreckt. Jede Schneidkante ist zwischen der Vorsprungsabschnittseitenfläche und der Vorsprungsabschnittseitenendfläche gebildet, sodass die Vorsprungsabschnittseitenfläche als eine Spanfläche dient. Jede Vorsprungsabschnittseitenfläche ist derart strukturiert, dass sie entweder in eine erste Kontaktfläche oder in eine zweite Kontaktfläche eines in einem Fräserkörper gebildeten Befestigungssitzes eingreift. Alle Vorsprungsabschnitte sind zueinander identisch.
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Jede Vorsprungsabschnittseitenfläche kann als ebene Fläche gebildet sein.
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Die Länge zwischen den beiden Vorsprungsabschnittseitenflächen kann größer als die Dicke des Einsatzkörperabschnitts sein.
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Die Vorsprungsabschnitte können derart gebildet sein, dass, wenn die obere Körperabschnittfläche des Einsatzkörperabschnitts wie ein Polygon geformt erscheint, die Vorsprungsabschnitte an Eckpunkten des Polygons positioniert sind.
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Die obere Körperabschnittfläche des Einsatzkörperabschnitts kann im Wesentlichen wie ein Dreieck geformt sein.
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Jeder Vorsprungsabschnitt kann im Wesentlichen plansymmetrisch in Bezug auf eine erste Ebene gebildet sein, die sich derart erstreckt, dass sie die Achse des Einsatzkörperabschnitts enthält.
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Es kann keine der Seitenflächen des Vorsprungsabschnitts in einer Draufsicht auf die obere Körperabschnittfläche des Einsatzes sichtbar sein, und alle Vorsprungsabschnittseitenflächen können in einer Unteransicht der unteren Einsatzkörperabschnittfläche sichtbar sein.
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Jeder Vorsprungsabschnitt kann ferner eine Spanfläche umfassen, die in einem von Null verschiedenen Winkel zwischen jeder Vorsprungsabschnittseitenfläche und der Vorsprungsabschnittseitenendfläche angeordnet ist.
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Jeder Vorsprungsabschnitt kann, auf die Vorsprungsabschnittseitenendfläche davon gesehen, eine trapezförmige Form aufweisen.
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Die Seitenflächen jedes Vorsprungsabschnitts können sich von der oberen Vorsprungsabschnittfläche zur unteren Vorsprungsabschnittfläche bewegend in einem Winkel nach innen verjüngen. Der Winkel kann ungefähr 5 Grad betragen.
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Als ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Fräserkörper für ein Drehschneidwerkzeug: eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche, die gegenüber der ersten Endfläche positioniert ist, wobei jede Endfläche im Wesentlichen wie ein Kreis geformt ist; eine äußere Umfangsfläche, die sich zwischen der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche erstreckt; und eine Anzahl von Einsatzbefestigungssitzen, die in dem Werkzeugkörper vorgesehen sind, wobei jeder Einsatzbefestigungssitz derart strukturiert ist, dass er einen Schneideinsatz wie zuvor beschrieben trägt.
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Die Anzahl an Einsatzbefestigungssitzen kann mehrere Einsatzbefestigungssitze umfassen, wobei mindestens einer der mehreren Einsatzbefestigungssitze mindestens teilweise in der ersten Endfläche gebildet ist, und wobei mindestens ein weiterer der mehreren Einsatzbefestigungssitze mindestens teilweise in der zweiten Endfläche gebildet ist.
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Als noch ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Drehschneidwerkzeug: einen Schneidwerkzeugkörper, umfassend: eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche, die gegenüber der ersten Endfläche positioniert ist, wobei jede Endfläche im Wesentlichen wie ein Kreis geformt ist, eine äußere Umfangsfläche, die sich zwischen der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche erstreckt, und eine Anzahl von Einsatzbefestigungssitzen, die in dem Werkzeugkörper vorgesehen sind; und mindestens einen Schneideinsatz wie zuvor beschrieben, der mit dem Schneidwerkzeugkörper gekoppelt ist und in einem von der Anzahl an Einsatzbefestigungssitzen getragen wird.
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Die Anzahl an Einsatzbefestigungssitzen kann einen ersten Einsatzbefestigungssitz, der in einer von der ersten Endfläche oder der zweiten Endfläche offen ist, und einen zweiten Einsatzbefestigungssitz, der in der anderen von der ersten Endfläche oder der zweiten Endfläche offen ist, umfassen, und wobei der mindestens eine Schneideinsatz einen ersten Schneideinsatz, der mit dem Fräserkörper gekoppelt ist und in dem ersten Einsatzbefestigungssitz getragen wird, und einen zweiten Schneideinsatz, der mit dem Fräserkörper gekoppelt und in dem zweiten Einsatzbefestigungssitz getragen wird, umfasst.
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Für ein besseres Verständnis der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit anderen und weiteren Merkmalen und Vorteilen davon wird auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, und der Umfang der beanspruchten Ausführungsformen der Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen aufgezeigt.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schneideinsatzes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine Draufsicht des Schneideinsatzes von 1;
- 3 zeigt eine Seitenansicht des Schneideinsatzes von 1 gesehen von Linie 3-3 von 2;
- 4 zeigt eine Seitenansicht des Schneideinsatzes von 1 gesehen von Linie 4-4 von 2;
- 5 stellt eine perspektivische Ansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit, das mehrere Schneideinsätze, wie beispielsweise den Schneideinsatz von 1, aufweist;
- 5B ist eine Detailansicht des in 5 gezeigten Abschnitts 5B des Schneidwerkzeugs;
- 6 ist eine Stirnansicht des Schneidwerkzeugs von 5;
- 6B ist eine Detailansicht des in 6 gezeigten Abschnitts 6B des Schneidwerkzeugs;
- 7 ist eine Seitenansicht des Schneidewerkzeugs von 5;
- 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren Schneideinsatzes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 9 zeigt eine Draufsicht des Schneideinsatzes von 8;
- 10 zeigt eine Seitenansicht des Schneideinsatzes von 8 gesehen von Linie 10-10 von 9;
- 11 zeigt eine Seitenansicht des Schneideinsatzes von 8 gesehen von Linie 11-11 von 9;
- 12 stellt eine weitere perspektivische Ansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit, das mehrere Schneideinsätze, wie beispielsweise den Schneideinsatz von 8, aufweist;
- 13 ist eine Stirnansicht des Schneidwerkzeugs von 12;
- 14 ist eine Seitenansicht des Schneidewerkzeugs von 12;
- 15 zeigt eine perspektivische Ansicht von noch einem weiteren Schneideinsatz gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 16 zeigt eine Draufsicht des Schneideinsatzes von 15;
- 17 zeigt eine Seitenansicht des Schneideinsatzes von 15 gesehen von Linie 17-17 von 16;
- 18 zeigt eine Seitenansicht des Schneideinsatzes von 15 gesehen von Linie 18-18 von 16;
- 19 stellt eine weitere perspektivische Ansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit, das mehrere Schneideinsätze, wie beispielsweise den Schneideinsatz von 15, aufweist;
- 20 ist eine Stirnansicht des Schneidwerkzeugs von 19;
- 21 ist eine Seitenansicht des Schneidwerkzeugs von 19; und
- 22 ist eine perspektivische Ansicht eines konventionellen Schneideinsatzes.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es ist ohne Weiteres zu verstehen, dass die Komponenten der Ausführungsformen der Erfindung, wie sie hierin allgemein beschrieben und in den Figuren veranschaulicht sind, zusätzlich zu den beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen in einer Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen ausgeführt und konstruiert werden können. Die folgende ausführlichere Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den Figuren dargestellt sind, soll daher nicht den Umfang der Ausführungsformen der Erfindung, wie sie beansprucht wird, einschränken, sondern lediglich repräsentativ für beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sein.
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Verweise in dieser Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ (oder dergleichen) bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, mindestens in einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ist. Daher bezieht sich die Verwendung des Ausdrucks „bei einer Ausführungsform“ oder dergleichen an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise immer auf die gleiche Ausführungsform.
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Darüber hinaus können die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in mindestens einer Ausführungsform in jeder geeigneten Weise kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details angegeben, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass Ausführungsformen der Erfindung ohne mindestens eines der spezifischen Details oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien usw. praktiziert werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen, Materialien oder Arbeitsvorgänge nicht gezeigt oder ausführlich beschrieben, um die Aspekte der Erfindung nicht zu verdecken.
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Der hierin verwendete Begriff „ungefähr“ soll in Verbindung mit numerischen Werten sowohl solche numerischen Werte als auch Werte innerhalb angemessener Toleranzen abdecken, die von einem Durchschnittsfachmann erkannt werden würden. Der Begriff „Zahl“ soll sich in der hierin verwendeten Form auf jede ganzzahlige Größe größer als Null (d. h. Eins oder mehr als Eins) beziehen.
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Die Beschreibung wendet sich jetzt an die Figuren. Die veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung sind am besten durch Bezugnahme auf die Figuren zu verstehen. Die folgende Beschreibung ist nur als Beispiel gedacht und veranschaulicht lediglich gewisse ausgewählte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, wie sie hierin beansprucht wird. Um die Bezugnahme zu erleichtern, wird beim Übergehen von 1 bis und zu 21 eine Bezugszahl um ein Vielfaches von 100 erhöht, um eine im Wesentlichen ähnliche oder analoge Komponente oder ein Element in Bezug auf mindestens eine Komponente oder ein Element anzugeben, die bzw. das in einer oder mehreren vorangehenden Figuren der 1 bis 21 zu finden ist.
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Es sind verschiedene Ansichten eines Schneideinsatzes 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den 1 bis 4 gezeigt. Der Schneideinsatz 10 umfasst im Allgemeinen eine obere Fläche 12 und eine untere Fläche 14, die einander zugewandt sind oder gegenüberliegend positioniert sind, sowie eine Umfangsseitenfläche 16, die sich zwischen der oberen Fläche 12 und der unteren Fläche 14 erstreckt. Die obere Fläche 12 und die untere Fläche 14 sind im Wesentlichen parallel. Für den Schneideinsatz 10 ist eine Achse A definiert, die orthogonal zu und durch die obere Fläche 12 und die untere Fläche 14 verläuft. Der Schneideinsatz 10 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Achse A geformt. Eine Einsatzbefestigungsbohrung 17 mit einer zentralen Achse, die mit der Achse A zusammenfällt, ist in dem Schneideinsatz 10 derart definiert, dass sie die obere Fläche 12 und die untere Fläche 14 durchdringt.
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Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 bis 4 umfasst der Schneideinsatz 10 einen Einsatzkörperabschnitt 18 und drei Vorsprungsabschnitte 20, die mit dem Einsatzkörperabschnitt 18 einstückig vorgesehen sind. Der Einsatzkörperabschnitt 18 umfasst eine obere Körperabschnittfläche 22, eine untere Körperabschnittfläche 24 und Körperabschnittseitenflächen 26, die sich zwischen der oberen Körperabschnittfläche 22 und der unteren Körperabschnittfläche 24 erstrecken. Die obere Körperabschnittfläche 22 und die untere Körperabschnittfläche 24 sind einander zugewandt oder gegenüberliegend und im Wesentlichen parallel zueinander positioniert. Ein Vorsprungsabschnitt 20 ist zwischen irgendwelchen zwei der drei Körperabschnittseitenflächen 26 angeordnet. Der gesamte Schneideinsatz 10 mit Ausnahme der Vorsprungsabschnitte 20 kann als Einsatzkörperabschnitt 18 definiert werden.
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Der Einsatzkörperabschnitt 18 ist derart konstruiert, dass er im Wesentlichen eine rotationssymmetrische Form um die Achse A herum, d. h., die Mittelachse der Einsatzbefestigungsbohrung 17, aufweist. In ähnlicher Weise sind die drei Vorsprungsabschnitte 20 rotationssymmetrisch um die Achse A herum positioniert. Daher ist der Schneideinsatz 10 wie vorstehend beschrieben rotationssymmetrisch um die Achse A herum geformt.
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Wenn die obere Körperabschnittfläche 22 des Einsatzkörperabschnitts 18 wie ein Dreieck oder im Wesentlichen wie ein Dreieck geformt erscheint, sind die drei Vorsprungsabschnitte 20 jeweils derart angeordnet, dass sie an Eckpunkten des Dreiecks der oberen Körperabschnittfläche 22 positioniert sind (siehe 2). Die Vorsprungsabschnitte 20 sind an den äußeren Positionen des Einsatzkörperabschnitts 18 in einer Richtung senkrecht zur Achse A und am Umfang des Einsatzkörperabschnitts 18 vorgesehen. Das heißt, die Vorsprungsabschnitte 20 sind derart vorgesehen, dass sie von dem Einsatzkörperabschnitt 18 nach außen vorstehen oder sich davon nach außen erstrecken.
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Jeder der drei Vorsprungsabschnitte 20 weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration auf. Daher wird, sofern nicht anders angegeben, jeder einzelne Vorsprungsabschnitt 20 nachstehend beschrieben.
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Der Vorsprungsabschnitt 20 umfasst eine Schneidkante 28, die an der äußeren Position des Vorsprungsabschnitts 20 gegenüber dem Körperabschnitt 18 vorgesehen ist und sich in einer Richtung parallel zur Achse A erstreckt. Der Vorsprungsabschnitt 20 umfasst eine Vorsprungsabschnittfläche 30, die mit der Körperabschnittfläche 22 verbunden ist, eine untere Vorsprungsabschnittfläche 32, die mit der unteren Körperabschnittfläche 24 verbunden ist, zwei Vorsprungsabschnittseitenflächen 34, die mit den entsprechenden Körperabschnittseitenflächen 26 verbunden sind, und eine Vorsprungsabschnittseitenendfläche 36, die sich dazwischen erstreckt. Bei der in den 1 bis 4 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist jede der oberen Fläche 30 des Vorsprungsabschnitts, der unteren Fläche 32 des Vorsprungsabschnitts, der Seitenflächen 34 des Vorsprungsabschnitts und der Seitenendfläche 36 des Vorsprungsabschnitts im Wesentlichen eben. Zusätzlich ist in dem in den 1 bis 4 gezeigten Beispiel jeder Vorsprungsabschnitt 20 im Wesentlichen wie ein Quader geformt und daher sind die oberen und unteren Flächen 30 und 32 parallel, die Seitenflächen 34 des Vorsprungsabschnitts sind parallel und rechtwinklig zu jeder der oberen und unteren Flächen 30 und 32 angeordnet, und die Seitenendfläche 36 des Vorsprungsabschnitts ist rechtwinklig zu jeder der oberen und unteren Flächen 30 und 32 sowie zu jeder der Seitenflächen 34 des Vorsprungsabschnitts angeordnet.
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Der Vorsprungsabschnitt 20 umfasst ferner eine obere Ausrundungsfläche (gekrümmte Eckfläche) 38, die daran gebildet ist und sich von einer der beiden Vorsprungsabschnittseitenflächen 34 zu der anderen und zwischen der oberen Vorsprungsabschnittfläche 30 und der Vorsprungsabschnittseitenendfläche 36 erstreckt, und eine untere Ausrundungsfläche 40, die daran gebildet ist und sich von einer von zwei Vorsprungsabschnittseitenflächen 34 zu der anderen und zwischen der unteren Vorsprungsabschnittfläche 32 und der Vorsprungsabschnittseitenendfläche 36 erstreckt.
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Wenn eine erste Ebene definiert ist, die einen Vorsprungsabschnitt 20, der wie zuvor beschrieben konfiguriert ist, halbiert, kann sich die erste Ebene derart erstrecken, dass sie die Achse A enthält. 2 zeigt eine erste Ebene S für einen Vorsprungsabschnitt 20. Der Vorsprungsabschnitt 20 ist derart vorgesehen, dass er im Wesentlichen durch die erste Ebene S halbiert wird und im Wesentlichen plansymmetrisch in Bezug auf die erste Ebene S gebildet ist. Ferner sind die oberen und unteren Ausrundungsflächen 38 und 40 derart gebildet, dass sie auf jeder Ebene parallel zur ersten Ebene S die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche Krümmung aufweisen. Die oberen und unteren Ausrundungsflächen 38 und 40 können jedoch eine unterschiedliche Krümmung auf jeder Ebene aufweisen, die zur ersten Ebene S parallel ist.
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Die obere Fläche 12 des Schneideinsatzes 10 umfasst die obere Körperabschnittfläche 22 des Einsatzkörperabschnitts 18 und die oberen Vorsprungsabschnittflächen 30 der drei Vorsprungsabschnitte 20. Die untere Fläche 14 des Schneideinsatzes 10 umfasst die untere Körperabschnittfläche 24 des Einsatzkörperabschnitts 18 und die unteren Vorsprungsabschnittflächen 32 der drei Vorsprungsabschnitte 20. Die periphere Seitenfläche 16 des Schneideinsatzes 10 umfasst die Körperabschnittseitenflächen 26 des Einsatzkörperabschnitts 18 und die Vorsprungsabschnittseitenflächen 34 und die Vorsprungsabschnittseitenendflächen 36 der drei Vorsprungsabschnitte 20.
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Jeder Vorsprungsabschnitt 20 umfasst zwei Schneidkanten 28, die im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweisen, außer dass die Schneidkanten 28 in Bezug auf die vorstehend erwähnte erste Ebene S symmetrisch sind. Daher werden die Schneidkanten 28 unter Verwendung der gleichen Bezugsnummer beschrieben, sofern nichts anderes angegeben wird. Jede Schneidkante 28 ist entlang eines sich kreuzenden Kammabschnitts zwischen der Vorsprungsabschnittseitenfläche 34, den oberen und unteren Ausrundungsflächen 38 und 40 und der Vorsprungsabschnittseitenendfläche 36 gebildet, sodass die Vorsprungsabschnittseitenfläche 34 als Spanfläche dient. Eine lokalisierte Spanfläche 42, die unmittelbar angrenzend an die Schneidkante 28 zwischen der Schneidkante 28 und der Vorsprungsabschnittseitenfläche 34 angeordnet ist, kann optional als Spanfläche vorgesehen sein, die in einem anderen Winkel als die Vorsprungsabschnittseitenfläche 34 positioniert ist. In dem veranschaulichten Beispiel ist die Spanfläche 42 in einem Winkel von 10 Grad in Bezug auf die Vorsprungsabschnittseitenfläche 34 angeordnet, es versteht sich jedoch, dass die Spanfläche 42 in anderen Winkeln angeordnet oder einfach nicht umfasst sein kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Krümmung oder der Radius der Eckflächen 38 und 40 kann gemäß der Größe einer gekrümmten Eckfläche einer Nut, die in einem Werkstück durch den Schneideinsatz 10 gebildet werden soll, geeignet geändert werden.
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Unter Bezugnahme auf 3 ist der Schneideinsatz 10 symmetrisch um eine zweite Bezugsebene P, die senkrecht zur Achse A in der Mitte zwischen und parallel zu den oberen und unteren Flächen 12 und 14 des Schneideinsatzes 10 angeordnet ist. Daher ist zu verstehen, dass der Schneideinsatz 10 „neutral“ konstruiert ist und insgesamt sechs Schneidkanten 28 aufweist, die einzeln zu einer Zeit in linken oder rechten Taschen in einem Schneidvorgang verwendet werden können, wenn der Schneideinsatz in einer von sechs allgemeinen Indexpositionen angeordnet ist.
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Der Schneideinsatz 10 kann unter Verwendung eines harten Materials, wie beispielsweise Sintercarbid, beschichtetes Sintercarbid, Cermet, Keramik, ein Höchstdrucksinterkörper, das Diamant oder kubisches Bornitrid enthält, oder irgendein anderes geeignetes Material oder einer anderen Materialkombination, hergestellt werden.
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Es wird jetzt Bezug genommen auf die 5 bis 7, eine beispielhafte Anordnung eines Schneidwerkzeugs 60 mit einem Fräserkörper 62 und mehreren Schneideinsätzen 10, wie zuvor beschrieben. Jeder Schneideinsatz 10 ist über eine Befestigungsschraube 66, die in die Einsatzbefestigungsbohrung 17 jedes Schneideinsatzes 10 eingreift, abnehmbar in einem in dem Fräserkörper 62 definierten Befestigungssitz 64 befestigt. Während eines Schneidvorgangs wird der Fräserkörper 62 durch eine geeignete Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) um eine Drehachse O in einer Richtung R gedreht. Der Fräserkörper 62 umfasst generell einen im Wesentlichen scheibenförmigen Abschnitt 68 und einen sich davon erstreckenden Schaftabschnitt 69. Es versteht sich, dass alternativ dazu der Fräserkörper 62 generell nur als scheibenförmiger Abschnitt 68 (d. h. kein einstückiger Schaftabschnitt 69) mit einer oder mehreren Öffnungen oder einer anderen geeigneten Anordnung zum Befestigen an einer Spindel einer Werkzeugmaschine gebildet werden kann. Der scheibenförmige Teil 68 umfasst eine erste Endfläche 70, eine zweite Stirnfläche 72 und eine äußere Umfangsfläche 74, die sich zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche 70 und 72 erstreckt. Die erste und die zweite Endfläche 70 und 72 sind einander zugewandt oder gegenüberliegend positioniert und jeweils im Wesentlichen wie ein Kreis geformt. Die Befestigungssitze 64 und die entsprechenden Spannuten 76 sind in der äußeren Umfangsfläche 74 des Fräserkörpers 62 gebildet. Jede Spannut 76 ist derart vorgesehen, dass die Späne in geeigneter Weise abgeführt werden. Die Befestigungssitze 64 umfassen zwei Arten von Einsatzbefestigungssitzen 64a und 64b, die jeweils an der äußeren Umfangsfläche 74 angrenzend an und nach hinten (d. h. nachlaufend in Bezug auf die Drehung R) der entsprechenden Spannut 76 vorgesehen sind. Einer der Einsatzbefestigungssitze 64A und 64B ist für die rechte Schneidkante und der andere für die linke Schneidkante.
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Die ersten Einsatzbefestigungssitze 64A sind in der ersten Endfläche 70 offen. Die zweiten Einsatzbefestigungssitze 64B sind in der zweiten Endfläche 72 offen. Wie auch aus den 5 bis 7 ersichtlich, sind die ersten Einsatzbefestigungssitze 64A und die zweiten Einsatzbefestigungssitze 64B abwechselnd in den ersten und zweiten Endflächen 70 und 72 versetzt gebildet. Mehrere Schneideinsätze 10, wie sie zuvor beschrieben wurden, sind in den Befestigungssitzen 64A und 64B befestigt. Die ersten Einsatzbefestigungssitze 64A und die zweiten Einsatzbefestigungssitze 64B sind symmetrisch geformt und in den anderen Aspekten im Wesentlichen gleich. Daher wird nachstehend die entfernbare Befestigung des Schneideinsatzes 10, der mit einem beliebigen Einsatzbefestigungssitz 64 verbunden ist, beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf die Detailansichten der 5B und 6B ist jeder Schneideinsatz 10 tangential in einem entsprechenden Schneideinsatzbefestigungssitz 64 (64A und 64B) mit der Befestigungsschraube 66 derart befestigt, dass ein Ende der Schneidkante 28 von einer der ersten Endflächen 70 (oder ähnlich der zweiten Endfläche 72) nach außen vorsteht. Wenn ein Schneideinsatz 10 befestigt ist, richtet sich die seitliche Endfläche 36 eines ersten Vorsprungsabschnitts 20A der Vorsprungsabschnitte 20 des Schneideinsatzes 10 im Wesentlichen mit der äußeren Umfangsfläche 74 des Fräserkörpers 62 aus, wobei die oberen und unteren Ausrundungsflächen 38 und 40 des Vorsprungsabschnitts 20A außerhalb der äußeren Umfangsfläche 74 positioniert sind. Der Einsatzbefestigungssitz 64A umfasst eine Tasche 80, die derart bemessen und strukturiert ist, dass sie einen zweiten Vorsprungsabschnitt 20B der Vorsprungsabschnitte 20 des Schneideinsatzes 10, der generell dem ersten Vorsprungsabschnitt 20A folgt, sowie einen dritten Vorsprungsabschnitt 20C der Vorsprungsabschnitte 20 in Bezug auf die Drehrichtung R lose aufnimmt.
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Der Einsatzbefestigungssitz 64A umfasst ferner eine erste Kontaktfläche 82, die in angrenzendem Kontakt mit einem hinteren Vorsprungsseitenabschnitt 34A des ersten Vorsprungsabschnitts 20A positioniert ist, und eine zweite Kontaktfläche 84, die in angrenzendem Kontakt mit einem radial nach innen gerichteten Vorsprungsseitenabschnitt 34C des dritten Vorsprungsabschnitts 20C positioniert ist. Wie in 6B gezeigt, sind in der dargestellten beispielhaften Ausführungsform die erste und die zweite Kontaktfläche 82 und 84 im Wesentlichen planar und mit einem Winkel θ von im Wesentlichen 120° zwischen deren Flächen angeordnet. Die Positionierung der ersten Kontaktfläche 82 direkt hinter der aktiven Schneidkante 28 stellt eine starre und robuste Unterstützung der Schneidkante 28 bereit. Zusätzlich stellt die Positionierung der zweiten Kontaktfläche 84 in Kombination mit der ersten Kontaktfläche eine starre und robuste Anordnung zur Befestigung des Schneideinsatzes 10 an dem Fräserkörper 62 bereit. Wenn der Schneideinsatz 10 einfach in den Einsatzbefestigungssitz 64A eingesetzt wird, sind die Befestigungsbohrung 17 des Schneideinsatzes 10 und eine Gewindebohrung (nicht nummeriert) in dem Einsatzbefestigungssitz 64A derart miteinander verbunden, dass die Achse A der Befestigungsbohrung 17 und eine Achse der Gewindebohrung um einen Abstand versetzt sind, der abhängig von der Größe des Einsatzes 10 typischerweise im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 0,25 mm liegt. In diesem Fall sind jedoch die Achse A und die der Gewindebohrung parallel, sodass, wenn die Befestigungsschraube 66 durch die Befestigungsbohrung 17 in dem Schneideinsatz 10 in die Gewindebohrung in dem Einsatzbefestigungssitz 64A eingeschraubt wird, der Schneideinsatz 10 daher gegen die erste und die zweite Kontaktfläche 82 und 84 (im Allgemeinen in Richtung D) des Einsatzbefestigungssitzes 64A gedrückt wird, wodurch der Schneideinsatz 10 in dem Einsatzbefestigungssitz 64A fest fixiert wird. Wenn der Schneideinsatz 10 auf diese Weise in dem Einsatzbefestigungssitz 64A befestigt wird, eine nutzbare Schneidkante 28 eines Vorsprungsabschnitts 20 (d. h. 20A) am Schneiden beteiligt ist. Andererseits sind die beiden anderen Vorsprungsabschnitte 20 (d. h. 20B und 20C) und insbesondere der Vorsprungsabschnitt 20, der in einer Drehrichtung R des Schneidwerkzeugs 60 nach hinten positioniert ist, in der Tasche 80 des Einsatzbefestigungssitzes 64A berührungslos aufgenommen oder untergebracht.
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Unter Bezugnahme auf die 8 bis 11 sind verschiedene Ansichten eines weiteren Schneideinsatzes 110 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Schneideinsatz 110 weist generell die gleiche Anordnung wie der Schneideinsatz 10 der 1 bis 4 auf, außer dass im Gegensatz zu den Vorsprungsabschnittseitenendflächen 36 jedes Vorsprungsabschnitts 20 des Schneideinsatzes 10, die im Wesentlichen eben waren, jede Vorsprungsabschnittseitenendfläche 136 jedes Vorsprungsabschnitts 120 des Schneideinsatzes 110 in eine erste Vorsprungsabschnittseitenendfläche 136A und eine zweite Vorsprungsabschnittseitenendfläche 136B unterteilt ist. Wie in 9 gezeigt, sind die erste Vorsprungsabschnitt-Seitenendfläche 136A und eine zweite Vorsprungsabschnitt-Seitenendfläche 136B in einem Winkel ϕ angeordnet, der weniger als 180 Grad beträgt. Dementsprechend versteht es sich, dass jede erste Vorsprungsabschnitt-Seitenendfläche 136A und jede zweite Vorsprungsabschnitt-Seitenendfläche 136B neben einer entsprechenden Schneidkante 28 des Schneideinsatzes 110 eine Freifläche bilden.
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Die 12 bis 14 zeigen ein Beispiel für die Anordnung eines Schneidwerkzeugs 160 ähnlich dem zuvor beschriebenen Schneidwerkzeug 60, das einen Fräserkörper 162 und mehrere Schneideinsätze 110 aufweist, die daran abnehmbar befestigt sind, ähnlich der Befestigung der Einsätze 10 in dem zuvor beschriebenen Fräserkörper 62.
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Unter Bezugnahme auf die 15 bis 18 sind verschiedene Ansichten eines weiteren Schneideinsatzes 210 in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Schneideinsatz 210 weist generell die gleiche Anordnung wie der Schneideinsatz 10 der 1 bis 4 auf, außer dass im Gegensatz zu jedem Vorsprungsabschnitt 20 des Schneideinsatzes 10, der im Wesentlichen wie ein Quader geformt war, jeder Vorsprungsabschnitt 220 des Schneideinsatzes 210 im Wesentlichen wie ein dreidimensionales Trapez mit parallelen oberen und unteren Flächen 230 und 232, Vorsprungsabschnittseitenflächen 234, die sich jeweils nach innen (bei Bewegen von der oberen Fläche 230 zur unteren Fläche 232) mit einem Winkel α (17 und 18) verjüngen, der bei einem Beispiel ungefähr 5 Grad beträgt (obwohl auch andere Winkel verwendet werden können). Eine solche Winkelanordnung stellt den Vorteil einer positiven Schneidwirkung bereit, wenn der Schneideinsatz 210 wie nachstehend beschrieben an einem Fräserkörper befestigt ist.
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Die 19 bis 21 zeigen ein Beispiel für die Anordnung eines Schneidwerkzeugs 260 ähnlich dem zuvor beschriebenen Schneidwerkzeug 60, das einen Fräserkörper 262 und mehrere Schneideinsätze 210 aufweist, die daran abnehmbar befestigt sind, ähnlich der Befestigung der Einsätze 10 in dem zuvor beschriebenen Fräserkörper 62.
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Diese Offenbarung wurde zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken dargestellt, ist aber nicht als erschöpfend oder einschränkend zu verstehen. Einem Durchschnittsfachmann werden viele Modifikationen und Variationen einfallen. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien und die praktische Anwendung zu erklären und um einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen.
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Obwohl hierin veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurden, versteht es sich, dass die Ausführungsformen der Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungsformen beschränkt sind und dass verschiedene andere Änderungen und Modifikationen darin von einem Fachmann bewirkt werden können, ohne vom Umfang oder Geist der Offenbarung abzuweichen.
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- 10
- Schneideinsatz
- 12
- Obere Fläche
- 14
- Untere Fläche
- 16
- Umfangsseitenfläche
- A
- Achse
- 17
- Einsatzbefestigungsbohrung
- 18
- Einsatzkörperabschnitt
- 20
- Vorstehender Teil
- 22
- Obere Körperabschnittfläche
- 24
- Untere Körperabschnittfläche
- 26
- Körperabschnittseitenfläche
- 28
- Schneidkante
- 30
- Obere Vorsprungsabschnittfläche
- 32
- Untere Vorsprungsabschnittfläche
- 34
- Vorsprungsabschnittseitenfläche
- 36
- Vorsprungsabschnittseitenendfläche
- 38
- Obere Ausrundungsfläche
- 40
- Untere Ausrundungsfläche
- S
- Erste Ebene
- 42
- Lokalisierte Spanfläche
- P
- Zweite Bezugsebene
- 60
- Schneidwerkzeug
- 62
- Fräserkörper
- 64
- Befestigungssitz
- 66
- Befestigungsschraube
- O
- Drehachse
- R
- Drehrichtung
- 68
- Scheibenförmiger Teil
- 69
- Schaftabschnitt
- 70
- Erste Endfläche
- 72
- Zweite Endfläche
- 74
- Äußere Umfangsfläche
- 76
- Spannut
- 80
- Tasche
- 82
- Erste Kontaktfläche
- 84
- Zweite Kontaktfläche
- θ
- Winkel
- D
- Richtung
- 110
- Schneideinsatz
- 120
- Vorsprungsabschnitt
- 136
- Vorsprungsabschnittseitenendfläche
- 136A
- Erste Vorsprungsabschnittseitenfläche
- 136B
- Zweite Vorsprungsabschnittseitenfläche
- φ
- Winkel
- 160
- Schneidwerkzeug
- 162
- Fräserkörper
- 210
- Schneideinsatz
- 220
- Vorsprungsabschnitt
- 230
- Obere Vorsprungsabschnittfläche
- 232
- Untere Vorsprungsabschnittfläche
- 234
- Vorsprungsabschnittseitenfläche
- α
- Winkel
- 260
- Schneidwerkzeug
- 262
- Fräserkörper
- 301
- Schneideinsatz
- 303
- Seitenflächen
- 305
- Schneidkante
- 307
- Ausrundungsfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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