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S c h n e i d e i n s a t z Die Erfindung bezieht sich auf wegwerfbare
Schneideinsätze, die so beschaffen sind, daß sie lösbar auf einem Werkzeughalter
befestigt sind und insbesondere auf die Ausbildung der Schneidkantenfeldbereiches
und der Spanbrechernüt in einem solchen Einsatz.
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Heim Drehen von Metall wird ein bandartiger Streifen vom Werkstück
abgehoben, während es bearbeitet wird, wobei dieses Band je nach der
Vorschubgeschwindigkeit
dick oder dünn ist. Dieses
Band wird von dem Werkstück an der Kante des Schneideinsatzes
abgeschnitten und die Überwachung dieses Metallbandes ist aus gewissen Gründen bedeutsam.
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In erster Linie kann der bandartige Metallstreifen, wenn er nicht
zerbrochen wird, in den Werkzeughalter oder andere Teile der Maschine in seiner
Nähe hineingeraten und Schwierigkeiten verursachen, entweder durch Beschädigung
von Teilen des Werkzeughalters oder der Werkzeugmaschine oder durch Behindern der
Sichtbarkeit des bearbeiteten Bereiches.
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Weiterhin sind lange abgehobene Bänder dieser
Art schwierig
zu handhaben und zu transportieren und stellen eine Gefahr für den Dreher dar.
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Vorzugsweise wird bewirkt, daB der bandartige Streifen von Metall,
der vom Werkstück abgehoben wird, in kurze Stücke oder Späne zerbrochen wird, die
vom Bearbeitungsbereich in einen Aufnahmeraum fallen, so daB die Späne einfach und
bequem von der Werkzeugmaschine weggenommen werden können. Die meisten wegwerfbaren
Schneidansätze der erwähnten Art sind mit Spanbrechernuten ausgerüstet,
die
sich entlang den Einsätzen ein kurzes Stück einwärts von der Schneidkante des-Werkzeugs
erstrecken. Diese Nuten wirken so, daß der Bandartige Metallstreifen vier von dem
Werkstück abgehoben wird, gebogen und zerbrochen-wird, 8o daß er von dem Schneidwerkzeug
abfällt. Während Spanbrechernuten oder Spanbrecher, wie sie gelegentlich genannt
werden, bekannt sind, hat es sich gezeigt, daß eine Spanbrechernut von gleichmässigem
Querschnitt wie solche Nuten bisher hergestellt wurden, nicht allen Bearbeitungsbedingungen
entspricht. Beispielsweise erfordert ein leichter Schnitt auf einem Werkstück
eine Art von Spanbreohermut, wäbxend ein schwerer $ehnitt, der auf einem
Werkstück durchgefiüart wird, eine Spanbrechernut anderer Art erfordert.
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Es ist festgestellt worden, daß ein wegwerfbarer Schneideinsatz mit
einer Spanbrechernut versehen werden kann, die den meisten möglichen Bearbeitungsbedingungen
entspricht, indem die Nut in einer veränderlichen Größe und Gestalt ausgebildet
wird, so daß wenn die Tiefe und/oder Vorschubgeschwindigkeit des Schnittes der vom
Einsatzstück durchgeführt wird, größer wird, die Gestalt der Spanbrechernut auf
die der Netallstreifen auftrifft, der vom Werkstück durch das Einsatzstück abgehoben
wird, sich verändert, so daß eine wirksame Behandlung
des Metallbandes
aufrechterhalten wird. Schneideinsätze der erwähnten Art werden im allgemeinen
aus einem extrem harten Material herge-
stellt, beispielsweise gehärteten
oder gesinterten Wolframkarbiden od. dgl. und die Spanbrechernuten
werden darin während des Verformungsverfahrens aus-
gebildet.
Da ein solches Material im Wesentlichen nachdem es gesintert worden ist, nicht mehr
bearbeitet werden kann, ist es wichtig, daB das Einsatzstück
zum
Zeitpunkt seiner Herstellung so geformt wird, daß es so weit als möglich anpaBbar
ist, weil keine wesentliche Veränderung in seiner Gestalt nach
dem
Sinterungsvorgang wirtschaftlich durchgeführt werden kann.
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Unter Berücksichtigung vorstehender Bemerkungen ist es eine
allgemeine Aufgabe der Erfindung, ein Schneideinsatzstück mit einer
Spanbrechernut darin
herzustellen, die den Schneideinsatz
automatisch
sich verändenden Bearbeitungsbedingungen anpapt.
Die
erwähnten Probleme werden nach der vorliegenden Erfindung
dadurch gelöst, daß ein Schneideinsatz so
ausgebildet wird,
daB er parallele obere und untere
Flächen und eine periphere
Oberfläche aufweist,
die sich zwischen diesen Flächen in rechten
Winkeln dazu erstreckt und scharfe Kanten an dem Treffpunkt
mit den Flächen aufweist, wobei mindestens eine
dieser
Flächen eine Spanbrechernut 22 aufweist, die darin in einem Abstand von'den Kanten
der genannten Seitenfläche ausgebildet ist, um einen Schneidkantenfeldbereich (2o)
zwischen den genannten Kanten der Oberfläche und der benachbarten Seite der genannten
Nut zu schaffen und wobei sich die Nut in einem geschlossenen Pfad um die genannte
eine Seitenfläche austreckt, um einen Schneidkantenfeldbereich zu belassen, der
sich-vollständig um das Einsatzstück erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nut von gebogenem Querschnitt ist und mindestens einer der genannten Nut- und Schneidkantenfeldbereiche
in der Querbreite entlang der Länge des Stückes veränderlich ist. Vorzugsweise verändern
sich sowohl der Schneidkantenfeldbereich und die Spanbrechernut in der Breite, wobei
der engste Teil sich an den Ecken des: Einsatzstückes befindet, während die 'Nut
auch in ihrer Tiefe schwankt und der flachste Teil sich an den Ecken des Einsatzstückes
befindet, und die
Nut gleichmässig bezüglich Krümmungsradius sowohl im Quer-
als auch im Längsquerschnitt an jedem Punkt entlang dieser Nut ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben: sich aus der
nachstehenden Beschreibung mehrerer in den beigefügten schematischen Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele:
Fig. 1 ist eine perspektivische
Ansicht, die einen Wekzeughalter mit einem wegwerfbaren Schneideinsatz nach der
Erfindung darauf montiert zeigt, Fig. 2 ist eine Draufsicht, die in vergrößertem
Maßstab gezeichnet ist und einen viereckigen Schneidansatz nach der Erthdung zeigt,
Fig. 3, 4, 5 und 6 sind Schnittansichten des Schneideinsatzes nach Fig. 2 und sind
durch Schnitt-linien III-III, IV-IV, V-V, und_VI-VI in Fig. 2 angezeigt.
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Fig. 7 ist eine Draufsicht, die einen dreieckigen Schneideinsatz nach
der Erfindung zeigt, Fig. 8, 9, 10 und 11 sind Querschnitte, die durch die Linien
VIII-VIII, IX-IX, X-X und XI-XI nach Fig. 7 gezeigt sind, Fig. 12 ist eine Ansicht
eines kreisförmigen Schneideinsatzes, der eine Spanbrechernut nach der
Erfindung
aufweist, Fig. 13, 14 und 15 sind Schnittansichten, die durch die Linien XIII-XIII,
XIV-XIV und XV-XV der Fig. 12 gezeigt sind, und Fig. 16 ist eine Ansicht
eines Schneidansatzes ähnlich dem nach Fig. 1, jedoch in der Form eines Rhombus
anstatt eines Vierecks.
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In Fig. 1 ist mit 10 ein Stahlhalter bezeichnet, der im Schlitten
oder einem anderen Support eingespannt
werden kann,
der dafür in einer Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Der Stahlhalter
10 hat eine ausgeformte
Kerbe oder einen Einschnitt oder .eine
Ausnehmung in
der ein herausnehmbarer Sahneideinsatz'12 angeordnet
ist, der, wie erwähnt, vorzugsweise aus einem extrem
harten
Material hergestellt ist, wie etwa gehärtetem
Wolframkarbid.
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Der Einsatz 12 wird fest an seine Stelle und
gegen die Oberfläche der Ausnehmiuzg durch ein Nieder-
halteelement
an dem Stahlhalterlager gehalten oder
auf der Oberseite des Einsatzstückes
oder dieses
kann mit einer mittigen Bohrung 14 versehen sein, in
die ein verstellbarer Klemmteil am Werkzeughalter sich eretredt; .
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Das Einsatzstück 12 nach Fig. 1 ist in
vergrößertem
Maßstab in Fig. 2 gezeigt, worin darge-
stellt ist, daß es aus
einem Körper 16 auigehärtetem Wolframkarbid besteht, der flache
parallele obere
und untere Flächen hat und in der Form eines Viereckes
in Draufsicht ausgebildet ist mit abgerundeten Kanten oder Nasen bei 1$.
Das Einsatzstück hat eine periphere Oberfläche, die sich zwischen
den
oberen und unteren Flächen in rechten Winkeln
dazu
erstreckt und scharfe Kanten damit bildet.
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Der Einsatz hat einen flachen Sahneidkantenfeldbeeich
20, der sich vollständig um ihn herum ,
erstreckt
und direkt einwärts von dem Sehneidkantenfeldbereich 20 befindet sich die Spanbreehernute
22 nach der Erfindung. Einwärts von der Nut 22 befindet sich ein Inselbereich 24,
der die Hauptoberfläche schafft, auf der das Einsatzstück im Stahlhalter 10 ruht./Der
Inselbereich 24 auf der Oberseite des Einsatzstückes wird von einem Klemmteil ergriffen,
wenn das Einsatzstück am Stahlhalter durch ein Klemmelement festgeklemmt wird, das
sich nicht durch das vorstehend erwähnte Mittelloch 14 erstreckt.
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Wie aus Fig. 2$ , 4, 5 und 6 hervorgeht, ist der Schneidkantenfeldbereich
20 am dünnsten an Punkten 26 an den abgerundeten Kanten 18 und etwas stärker in
der Mitte zwischen den abgerundeten Kanten an den Punkten 28. Die Hinterkante des
Schneidkantenfeldbereiches ist von in der Nähe einer jeden abgerundeten Kante zu
den nächst benachbarten abgerundeten Kanten hin gewölbt und so wird, wenn die Vorschubgeschwindigkeit
sich ändert, von dem Schneidkantenfeldbereieh eine veränderliche Breite dargeboten.
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Weiterhin schwankt die seitliche Breite der .Nut von einem Ende zum
anderen und ist am schmalsten an Punkten 30 in der Nie der abgerundeten Kanten oder
Nasen 18 und am breitesten an Punkten 32 im Mittelpunkt einer jeden Seite des Schneideinsatzstückes
in der Hälfte zwischen den Kanten.
Weiterhin ist die Nut
entlang jeder Randkante des Einsatzstückes am tiefsten im Mittelpunkt der Länge
einer jeden Nut an dem Punkt 32 und flacher in der Nähe der Enden der Nut an Punkten
30 und ist am flachsten an Punkten 34, wo die Nuten entlang der benachbarten Ränder
sich treffen.
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Es ist weiterhin klar, daß die Nut an jedem beliebigen durch sie gelegten
Querschnitt seitlich von der Nut mit einem gleichmässigen Radius ausgebildet ist.
Ein einziger gleichmässiger Radius befindet sich auch in der Bildung der Nut in
Fig. 6. Der Vorteil der Verwendung einzelner gleichmässiger Radien zum Ausbilden
der Nut ist, daß die Herstellung des Schneideinsatzes wesentlich einfacher und billiger
ist als wenn die Nut die Form einer zusammengesetzten Kurve hätte, wobei beispielsweise
eine Seite der Nut eine abweichende Biegung von der anderen Seite hat. Schneideinsatzstücke
der Art mit veränderlichen Radien sind beispielsweise in dem U.S. Patent No. 3,187,4o6
für Franko gezeigt, die einen Versuch darstellen, die Späne zu steuern und zu brechen
unter Verwendung zusammengesetzter Radien an der Sehneiänut. Um jedoch ein Einsatzstück
in dieser Weise herzustellen, sind zusätzliche Kosten notwendig wegen der Schwierigkeit
der richtigen Ausbildung der Formen und Matrizen, in denen das Einsatzstück hergestellt
wird. Durch
das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann
das Einsatzstück wesentlich einfacher und genauer hergestellt werden als das möglich
sein könnte, wenn zusammengesetzte Kurven verwendet werden, weil nur eine einfache
Kurve in den Formen und Matrizen entwickelt werden kann.
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Die beschriebene Veränderung in der Sehneidkantenfeldbereichbreite
zusammen mit der Veränderung in der Breite und Tiefe der Spanbrechernut führt zu
einem Schneideinsatzstück, das wirksam die Späne sowohl bei leichten Spanbelastungen
als auch bei schweren Spanbelastungen kontrolliert und auch bei jeder beliebigen
Spanbelastung, die zwischen das fällt, was als eine niedere Vorschubgeschwindigkei,t
und eine äußerst hohe Vorschubgeschwindigkeit angesehen wird.
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Es ist auch darauf hinzuweisen, daß der mittlere Inselbereich 24 vorzugsweise
in einer Ebene mit dem Schneidkantenfeldbereich 28 liegt. Dies stellt einen
Vorteil dar, weil die höchstmögliche Unterstützung für die Schneidkante geboten
wird, wenn das Schneideinsatzstück in einen Stahlhalter eingebracht wird.
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Unter Hinweis auf das Einsetzen des Schneideinsatzstückes in
einen Stahlhalter sind diese Einsatzstücke normalerweise zweiseitig wie sich
aus Fig. 6
ergibt und ruhen auf einer harten
flachen Oberfläche
des Werkzeughalters, die vorzugsweise
durch eine
flache Unterlegscheibe oder einen Amboß dargestellt
wird,
der aus gehärtetem Wolframkarbid gebildet ist.
Fig. 1 zeigt solch eine
Beilegscheibe bei 50. Infolge der schweren ,'Belastung,
die auf das Schneideinsatzstück an dem Schneidkantenfeldbereich
der an der
Oberseite frei liegt, einwirkt, ist es äußerst wichtig,
soviel
Unterstützung am Boden des Schneideinsatzstüekes zu haben
als möglich ist, um ein Brechen des
Scheideinsatzes zu verhindern.
Der Schneidkantenfeldbereich am Boden des Einsatzes ruht auf einem
Ambo9
50 und trägt so zu dem Halten des Schneidkantenfeldeinsatzes
auf der Oberseite des Schneideinsatzstüßkes in Arbeitsstellung
bei und ein
Brechen der Einsatzstücke wird dadurch im wesentlichen
ausgeschaltet.
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Was das dreieckige Einsatzstück 52 nach Fig.
7
bis 11 betrifft, sind im wesentlichen-die gleichen
Bemerkungen
gültig. Dieses Schneideinsatzstück ist
auch durch einen Schneidkantenfeldbereich
54 gekennzeichnet, der in der Breite von einer abgerundeten Ecke
des Einsatzstückes zu den benachbarten abgerundeten Ecken schwankt,
während eine Spanbrechernut 56 vorhanden ist, die ebenfalls
in der Breite
und der Tiefe von jeder abgerundeten Ecke des Einsatz-
stückes
zur nächsten abgerundeten Ecke schwankt.
Das Einsatzstück 58
nach Fig. 16 ist durchaus ähnlich dem nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß anstatt
daß es viereckig ist, es die Form eines Rhombus hat. Das kreisförmige Einsatzstück
60 nach Fig. 12, 13 und 14 ist ähnlich den vorstehend beschriebenen Einsatzstücken
mit der Ausnahme, daß infolge der kreisförmigen Ausbildung des Einsatzstückes der
Schneidkantenfeldbereich 62 sich ebenfalls ändert, aber um den Umfang des Einsatzstückes
gleichmässiger in der Breite ist. Die Nut 64 verändert sich jedoch wesentlich in
der Breite und Tiefe von Punkt zu Punkt, um das Einsatzstück wie gezeigt.
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Es hat sich gezeigt, daß ein zufriedenstellendes und weitgehend einsatzfähiges
Schneideinsatzstück in kreisförmiger Gestalt hergestellt werden kann, indem die
schmalen Bereiche 40 der Nut um den Umfang um das Schneideinsatzstück in Intervallen
von 22 1/2 Grad gelegt werden. An diesen Punkten ist die Nut am schmalsten und am
flachsten. In Intervallen von 22 1/2 Grad wären sechzehn derartiger Punkte um die
Peripherie des kreisförmigen Werkzeuges und das hat sich als zufriedenstellend herausgestellt
um das kreisförmige Schneideinsatzstück im wesentlichen .allen Schneidbedingungen
anzupassen.
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Es ist jedoch klar, daß der Abstand der Bereiche 40 nicht auf 22 1/2
Grad beschränkt werden muß, sondern daß diese Intervalle etwas enger oder
weiter
sein können als das erwünscht ist.
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Das kreisförmige Einsatzstück weist so die Merkmale der Nut veränderlicher
Breite und Tiefe auf und ist so ausgebildet, daß es einen einzigen Querschnittsradius
hat und mit dem Schneidkantenfeldbereich und dem, Mittelinselbereich vorzugsweise
in der gleichen Ebene zum maximalen Halten des Einsatzstückes und der Sehneidkante.
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Die Nut veränderlicher Breite und Tiefe erzeugt eine Spanzerkleinerung
bei geringen Spanstärkengenauso wie bei schweren Spanstärken. Das kreisförmige Einsatzstück
bewirkt auch eine die Beanspruchung erhöhende Wirkung auf die Späne um diese ätärker
aufzubrechen. Das kreisförmige Einsatzstück könnte selbstverständlich mit Mitteln
versehen sein, um das Einsatzstück auszurichten, wenn es geschaltet wird, wenn das
erwünscht ist, um die Nut in richtiger Stellung im Verhältnis zum aktiven Teil des
Schneidkantenfeldes des Einsatzstückes darzubieten. .
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Es wurde bereits erwähnt, daß der Schneidkantenfeldbereich des kreisförmigen
Einsatzstückes sich nicht in der Bnite so ausgesprochen verändert, wie diejenigen
Bereiche des Einsatzstückes mit geraden Seiten, aber es ist klar, daß beabsichtigt
ist, im Rahmen der Erfindung auch kreisförmige Schneideinsätze einzuschliessen,
die einen Schneidkantenfeldbereich
haben, der im wesentlichen
in der Breite um die gesamte Peripherie des Einsatzstückes gleichmässig ist und
auch kreisförmige Einsatzstücke in denen die Breite des Schneidkantenfeldbereiches
sich so verändern, daß sie am schmalsten in der Nähe der Punkte 44 und am breitesten
zwischen den genannten Punkten sind. Es hat sich herausgestellt, daß mit einem kreisförmigen
Einsatzstück der gezeigten Art die veränderliche Spanbrechernut ein sehr zufriedenstellendes
Ergebnis erbringt, selbst wenn der Feldbereich, der die Schneidkante um den
Umfang des Einsatzstückes bildet, im wesentlichen gleichmässig in der Breite ist.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung abgewandelt werden kann
um sie verschiedenen Verwendungen und Bedingungen anzupassen. Und demgemäß sollen
auch solche Abwandlungen bei der Erfindung eingeschlossen sein, die in den Rahmen
der beigefügten Ansprüche fallen.