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Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für spanabhebendes Bearbeiten
von metallischen Werkstücken, der wenigstens eine Schneidecke sowie wenigstens eine
an die Schneidecke angrenzende Schneidkante aufweist und mit einer Haupt-Spanbrechernut
längs der Schneidkante versehen ist.
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Beim Bearbeiten mit einem Schneidwerkzeug ist es wegen der Gefahr
körperlicher Schäden der Bedienungspersonen und wegen des einwandfreien Arbeitens
der Maschine wichtig, daß die Späne in kurze Teile gebrochen werden, die leicht
in den Spanaufnehmer der Maschine hineinfallen können. Wenn die Späne nicht gebrochen
sind, sondern in langen Windungen anfallen, besteht die Gefahr, daß sie sich um
das Werkstück herumwickeln, dessen Rotation mitmachen und sich in der Maschine festsetzen,
wobei sich eine große Gefahr für Verletzungen der Bedienungspersonen und Schäden
bei der Bearbeitung ergibt. Letzteres ist besonders wichtig bei automatischen Maschinen,
bei denen die Bearbeitung nicht dauernd durch eine Bedienungsperson überwacht wird.
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Je nach dem Spanquerschnitt, der vom Vorschub und der Schneidtiefe
abhängt, ist an sich eine besondere Ausbildung der Spanbrechernut erforderlich,
um ein optimales Brechen der Späne zu erreichen. Das bedeutet, daß häufig für Schruppen,
Schlichten und Feinbearbeiten je ein besonderer Schneideinsatz benutzt werden muß,
was wegen der Auswechslung der Schneideinsätze zeitraubend ist und insbesondere
bei Drehautomaten die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung erheblich beeinträchtigt.
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Es ist nun bereits das Problem aufgegriffen worden, eine Spanbrechernut
von Schneideinsätzen derart auszubilden, daß sie zum Ableiten und Brechen von bei
unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten anfallenden Spänen verschiedener Dicke
geeignet ist (USA.-Patentschrift 3 187406). Hierzu weist die Spanbrechernut in ihrem
der Spanfläche benachbarten Bereich einen relativ kleinen Krümmungsradius auf, während
sie zu der gegenüber der Spanfläche höhergelegenen Innenfläche des Schneideinsatzes
hin in einem größeren Krümmungsradius verläuft. Bei kleinem Vorschub schmiegt sich
der Span an beide Krümmungen der Spanbrechernut an und wird bereits im mittleren
Bereich der Krümmung mit größerem Radius umgelenkt. Bei mittlerem Vorschub legt
sich der Span lediglich an den hinteren Bereich der Krümmung mit größerem Radius
an und wird im Bereich des Übergangs der Spanbrechernut zu der Inneníläche des Schneideinsatzes
umgelenkt.
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Bei großem Vorschub streicht der Span über die Spanbrechernut hinweg
und wird im Bereich des >srgangs der Spanbrechernut zu der Innenfläche des Schneideinsatzes
umgelenkt und gebrochen.
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Diese Schneideinsätze, bei denen ein und dieselbe Spanbrechernut
zum' Brechen von Spänen, wie sie bei Bearbeitungen anfallen, die als Grob-, allenfalls
als Schlichtbearbeitung anzusehen sind, sind jedoch nicht geeignet für das Brechen
von sehr schmalen und dünnen Spänen, wie sie bei der Feinbearbeitung anfallen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz der
eingangs angegebenen Art mit solchen Spanbrechermitteln zu versehen, daß sowohl
Späne, wie sie bei der Grobbearbeitung anfallen als auch sehr schmale, dünne Späne,
wie sie bei der Feinbearbeitung anfallen, in günstiger Weise gebrochen werden können.
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Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß am Boden der Haupt-Spanbrechernut,
angrenzend an die Schneidecke, eine weitere spanbrechende Ausnehmung ausgebildet
ist, die auf den Bereich der Schneidecke begrenzt ist.
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In zweckmäßiger Weiterausbildung der Erfindung weist die Haupt-Spanbrechernut
zwei parallele Auskehlungen auf, die durch einen Rücken voneinander getrennt sind.
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Die Unterteilung der Haupt-Spanbrechernut in zwei parallele Auskehlungen,
die also zwei. voneinander getrennte Spanableitilächen an ihren hinteren Enden aufweisen,
dient dem Zweck, daß Späne von einer Dicke, wie sie bei einer Bearbeitung anfallen,
die zwischen einer Grob-und einer Feinbearbeitung liegt, durch die der Spanfläche
benachbart liegende Auskehlung vorteilhafter abgelenkt und gebrochen werden, als
es in gewissen Fällen mit in einer einzigen Auskehlung durchlaufender Spanbrechernut
möglich ist.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 und 2
eine perspektivische Ansicht von herkömmlichen Einsätzen, Fig. 3 und 4 Schneidecken
unterschiedlicher Formgebung an dem in F i g. 1 dargestellten Einsatz, Fig 5 bis
9 Beispiele von Profilen von Spanbrechern, für welche die Erfindung angepaßt werden
kann, F i g. 10 bis 12 eine Draufsicht und zwei Seitenansichten eines Einsatzes
nach der Erfindung, Fig. 13 bis 16 Beispiele einer Bearbeitung mit einem Einsatz
nach der Erfindung, Fig 17 bis 19 eine Draufsicht und Seitenansichten einer anderen
Ausführungsform nach der Erfindung, F i g. 20 bis 22 eine dritte Ausführungsform
eines Schneideinsatzes nach der Erfindung, Fig. 23 bis 26 eine vierte Ausführungsform
des Schneideinsatzes nach der Erfindung, F i g. 27 bis 35 Draufsichten auf verschiedene
Ausführungsformen einer Schneidecke nach der Erfindung, Fig. 36 ein vergleichendes
Schaubild des Spänebrechens mit einem herkömmlichen Einsatz und einem Einsatz nach
der Erfindung.
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Fig. 1 und 2 zeigen herkömmliche Einsätze 10 und 11, in denen sich
die Spanbrecher 12 und 13 längs der Seiten des Einsatzes erstrecken, welche die
Schneidkanten bilden. Sie können sich auch rund um die Eckenrundungen erstrecken,
und die Schneidkante sowie der Spanbrecher können kontinuierlich längs der Seiten
des Einsatzes verlaufen. Der Einsatz ist symmetrisch und kann sowohl in links- als
auch in rechts-schneidenden Stahlhaltern benutzt werden, wie in F i g. 1 gezeigt
ist. F i g. 3 und 4 zeigen Abänderungen dieses Einsatzes. In F i g. 3 verlaufen
die Spanbrecher auf einem abgerundeten Teil 14, während in Fig.4 die rückwärtigen
Seiten der Spanbrecher sich an einer Kreuzungslinie 15 treffen. In beiden Fällen
hat der Spanbrecher in der Ecke eine Breite, die im wesentlichen die gleiche ist,
wie die Breite längs der Schneidkanten. Das bedeutet, daß der Span nicht gebrochen
wird bei kleinen Schneidtiefen, die ein schärferes Biegen des Spanes erfordern.
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Die Spanbrechernut kann auch gerade zu der Ecke
hin
verlaufen, wie die Nut 13 in Fig. 2, wobei sie quer zu der Schneidkante verläuft,
die hinter der Ecke liegt, welche die Länge der Schneidkante reduziert. Der Einsatz
ist nicht symmetrisch, und Stahlhalter für rechtes und linkes Schneiden erfordern
unterschiedliche Einsätze, die spiegelbildlich-symmetrisch sind.
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Fig. 5 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Spanbrechern
an den in Fig. 1 bis 4 veranschaulichten Einsätzen. Die Schneidenflächen (Freiflächen)
16 des Einsatzes können im Winkel von 900 zu den parallelen Kopf- und Bodenflächen
des Einsatzes liegen, bei dem dann vorausgesetzt wird, daß er in einem Stahlhalter
mit negativ verlaufender Bodenfläche gebraucht wird. Wenn ein Einsatz dieser Art
mit Spanbrechern an beiden Seiten versehen ist, kann er gedreht und an beiden Seiten
benutzt werden, d. h., daß er doppelt so viele Schneidkanten aufweist, wie ein nicht
drehbarer Einsatz. Zum Beispiel sind bei dem in Fig. 1 dargestellten Einsatz vier
Schneidkanten und Schneidecken vorhanden, die vier Anordnungspositionen des Einsatzes
ermöglichen. Wenn die untere Seite entsprechend ausgebildet ist, sind acht Schneidkanten
und Ecken vorhanden. Oft ist jedoch der Einsatz mit einer einzigen Seitenfläche
hergestellt, um eine glattere und größere Kontaktfläche mit dem Boden der Einsatzseite
zu schaffen.
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Die Schneidenflächen (Freiflächen) 16 a des Einsatzes können auch
in einem Winkel zu der Kopfseite des Einsatzes angeordnet sein, der kleiner ist
als 900, wobei der Einsatz für den Gebrauch in einem Stahlhalter mit positiv verlaufender
Bodenfläche bestimmt ist. Der Einsatz ist dann nicht umdrehbar und hat eine ebene
Bodenfläche.
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Wenn ein Spanbrecher den Span nur innerhalb eines gewissen begrenzten
Bereichs von Schneidtiefe und Vorschub bricht, der durch die Form und die Abmessung
des Spanbrechers bestimmt ist, macht der Gebrauch von fabrikmäßig hergestellten
Einsätzen es notwendig, eine Serie von Einsätzen mit unterschiedlichen Spanbrechern
für unterschiedliche Schneidtiefen und Vorschübe zur Verfügung zu haben, was durch
einen Wechsel der Form und der Abmessung des Spanbrechers erreicht wird.
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Fig. 10 bis 12 zeigen ein Beispiel eines dreieckigen Einsatzes 20
gemäß der Erfindung. F i g. 11 und 12 sind vergrößerte Querschnitte des Einsatzes
nach F i g. 10. Der Einsatz hat drei kongruente Schneidecken mit Schneidkanten 22
und längs der Schneiden Haupt- oder erste Spanbrecher 23. In jeder Schneidenecke
befindet sich ein zweiter Spanbrecher 24, der eine Einsenkung in der Kopffläche
des Einsatzes bildet, die der Kante der Ecke benachbart ist. Der Haupt-Spanbrecher
hat einen horizontalen Teil25, der eine Spanfiäche bildet, und eine rückwärtige
Spanbrecherfläche 26. Die Breite A der Spanfläche 25 sollte das 0,3- bis 0,8fache
der ganzen Breite B des Spanbrechers betragen, die gewöhnlich 2 bis 10 mm beträgt.
Die Spanbrecherftäche 26'kann nach einem Radius R gekriimmt sein, der das 0,5- bis
4fache der Breite B beträgt. Die Tiefe H des-Spanbrechers beträgt zweckmäßig 0,05
bis 0,3 der Breite B. Wie in Fig. 10 zu erkennen ist, kann die Breite des Haupt-Spanbrechers
in der Nähe der Ecken längs des Teiles27 vermindert werden, wodurch das Brechen
von Spänen mit Abmessungen, die zwischen denen beim normalen Schruppen und
denen
bei der Feinbearbeitung liegen, verbessert wird.
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Bei der Feinbearbeitung ist der Span so schmal und dünn, daß er gar
nicht durch den Haupt-Spanbrecher gebrochen wird. Dann beginnt der zweite Spanbrecher
24 zu wirken. Er hat eine Weite B, die in der Halbierungslinie der Ecke gemessen
kleiner ist als die Weite B, des Haupt-Spanbrechers, gemessen längs der Halbierungslinie,
und die auch kleiner ist als die WeiteB des Haupt-Spanbrechers, senkrecht zur Schneidkante
gemessen. Die Weite »b« sollte kleiner sein als 0,8 B und liegt zweckmäßig im Bereich
0,3 B-0,7 B, meistens im Bereich 0,4 B-0,6 B, das ist annähernd 0,5 B. Es wird bemerkt,
daß »b« von der Schneidenecke bis zur hinteren Kante der Einsenkung 24 gemessen
wird.
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Der zweite Spanbrecher erstreckt sich in dem dargestellten Fall nicht
ganz bis zur Kante der Schneidecke, sondern ist dorthin durch eine ebene Schräge
verbunden, die entweder die Lage 28 parallel zur Kopfoberfläche des Einsatzes haben'kann
oder eine nach auswärts und abwärts geneigte Lage 29. Auch kann die Kante des Haupt-Spanbrechers
abgeschrägt sein, wie bei 30 dargestellt. Die Schneidenlinle 31 zeigt einen negativen
Einsatz mit der Schneidenfläche rechtwinklig zur Bodenfläche, und 32 zeigt einen
positiven Einsatz, bei dem die Schneidenfläche geneigt zur Bodenfläche ist.
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Fig. 13 bis 16 zeigen Bearbeitungsbeispiele für Feinbearbeiten und
Schruppen mit dem in Fig. 10 bis 12 dargestellten Einsatz. Fig. 13 und 14 zeigen
eine Feinbearbeitung in Ansicht und im Schnitt. Ein Werkstück 40 rotiert um die
Achse 41 und wird durch einen Einsatz 42 in einer Schneidtiefe t bearbeitet, die
relativ klein ist, und der Einsatz wird in der Richtung43 vorgeschoben. Der Seiten-Schneidkantenwinkel
v beträgt in dem dargestellten Fall 900, aber er kann geändert werden. Für rechteckige
Einsätze muß der Winkel v natürlich größer sein als 900, damit die nach hinten verlaufende
Kante des Einsatzes nicht an dem Werkstück entlangschleift. Die Schneidecke trennt
einen Span 44 ab, der so schmal ist, daß er ganz außerhalb des Raumes des ersten
Spanbrechers 45 liegt, und der Span wird durch den zweiten Spanbrecher 46 gebrochen.
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Fig 15 und 16 zeigen ein Schruppen mit demselben Einsatz, wobei die
Schneidtiefe »t« wesentlich größer ist als in F i g. 13. Bei dieser Schneidtiefe
übernimmt der erste Spanbrecher 45 das Spänebrechen, und der zweite Spanbrecher
46 hört auf zu wirken, der Span 47 gleitet über ihn hinweg.
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Fig 17 bis 19 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der Ecken an
dem in Fig. 10 dargestellten Einsatz. Von dem zentralen erhöhten Teil 50 des Einsatzes
erstreckt sich ein Rücken zu der Schneidecke, der an der Spanbrecherfläche 52 des
zweiten Spanbrechers 53 endet. Auf diese Weise wird die besagte Fläche sowohl breiter
als auch höher als in dem in Fig. 10 dargestellten Fall, was zu einem wirkungsvolleren
Brechen des Spanes bei kleinen Schneidtiefen beiträgt. Der Rücken bildet auch einen
Übergangsteil 54 des ersten Spanbrechers 55, dicht bei dem zweiten Spanbrecher,
wobei der tYbergangsteil eine Weite hat, die sich nach der Ecke zu verkleinert.
Der Rücken 51 kann in derselben Ebene liegen, wie der Teil 50 oder kann etwas unterhalb
derselben liegen, wie durch die gestrichelte Linie 56 angedeutet ist. Dieses Tieferliegen
kann vorteilhaft
sein bei großen Schneidtiefen, um zu vermeiden,
daß ein breiter Span zu scharf nahe der Schneidecke gebrochen wird. Spanfläche 57
an dem ersten Spanbrecher ist parallel zu der Kopffläche des Einsatzes dargestellt,
sie kann jedoch auch abwärts geneigt sein - einwärts längs der Linie 58, die einen
Winkel oc mit der Kopffläche einschließt. Der Winkel a ist gewöhnlich kleiner als
250 und liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 150, häufig im Bereich von 0 bis
60. Der Winkel zwischen den Spanflächen des zweiten und des ersten Spanbreehers
sollte kleiner sein als 250. Die Neigung der rückwärtigen Oberfläche des zweiten
Spanbrechers sollte 20 bis 750 betragen, und die Neigungy der rückwärtigen Fläche
des ersten Spanbreehers sollte ebenfalls 20 bis 750 betragen.
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F i g. 20 bis 22 zeigen einen Einsatz, der ähnliche Ecken hat wie
derjenige in F i g. 10. In diesem Fall ist der Haupt-Spanbrecher mit zwei parallelen
Auskehlungen 113 und 114 versehen, anstatt einer Auskehlung gemäß Fig. 10, wobei
die Auskehlungen durch einen Rücken 112 voneinander getrennt sind.
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Fig. 21 zeigt einen Schnitt des Haupt-Spanbrechers nach der Schnittlinie
21-21. Die Winkel zwischen der Horizontalebene und den äußeren Flanken der Auskehlungen
sind beispielsweise f=120 + 30 und h = 50 + 20. F i g. 22 zeigt einen Schnitt des
Haupt-Spanbrechers 111 nach der Schnittlinie 22-22 der Ecke. Der Neigungswinkel
der vorderen Flanke kann betragen d = 170 + 30, und der Neigungswinkel der rückwärtigen
Flanke e = 250 + 30, vorzugsweise 25° + 10. Der Rücken 112 liegt zweckmäßig etwas
unterhalb der Kopffläche und die innere Nutll4 liegt zweckmäßig etwas tiefer als
die äußere Nut 113.
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Der Vorteil dieser Ausführungsart liegt darin, daß der Haupt-Spanbrecher
geeignet ist zum Brechen von Spänen, die dünner sind als gewöhnlich, aber zu breit,
um durch den zweiten in der Ecke angeordneten Spanbrecher gebrochen zu werden. Späne
von normaler Dicke werden durch die rückwärtige Spanbrechernut 14 gebrochen, und
dünnere Späne werden durch die Nut 13 gebrochen, die an die Schneidkante angrenzt.
Auf diese Weise kann der Einsatz Späne verschiedener Breite brechen, der zweite
in der Ecke angeordnete Spanbrecher bricht solche dünnen Späne, die eine sehr kleine
Breite haben und bei der Feinbearbeitung eines Werkstücks gebildet werden. Diese
Ausführungsform bildet einen Dreistufen-Spanbrecher, mit einer Stufe für das Schruppen
mit einem dicken Span, einer zweiten Stufe für das Schruppen mit einem dünnen Span
und einer dritten Stufe für die Feinbearbeitung.
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Fig. 23 bis 26 zeigen eine Abwandlung der Ausführungsform nach F
i g. 10 bis 12, bei der die Verbindungsstelle zwischen den Spanbrechern 61, 62 abgerundet
ist wie in F i g. 1 und 3. Die Spanfläche 6.3 des Haupt-Spanbrechers, die an die
Schneidkante angrenzt, ist außerdem abwärts-einwärts geneigt, kann aber auch, wie
in Fig. 10 bis 12, parallel zu der Kopffläche des Einsatzes verlaufen. Die Neigunga
der Spanfläche sollte im Bereich von GO bis 250, vorzugsweise zwischen GO und 150
liegen, und beträgt häufig 90 bis 15. Der Winkel ß zwischen der Spanfläche des Haupt-Spanbrechers
und des zweiten Spanbrechers sollte größer sein als 30 und kleiner als 25a, vorzugsweise
kleiner als 150.
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In den Fi g. 23 und 24 ist eine Abflachung 68 an
der Kante der Schneidecke
dargestellt. Die Abfachung verläuft parallel zu der Kopffläche des Einsatzes, kann
jedoch auch nach auswärts geneigt sein, wie durch die Linie 69 angedeutet. Fig.
25 zeigt eine Ausfühuungsform ohne ebene Abflachung und Fig. 26 eine Ausführungsform
mit alternativen Abfachungen 70 und 71, wobei der zweite Spanbrecher in einigem
Abstand von der inneren Kante beginnt, so daß eine gebrochene Abflachungsfläche
gebildet wird, die aus den Flächenteilen 70 und 71 sowie dem Flächenteil 72 besteht,
wobei der Flächenteil 72 in derselben Ebene liegt wie die Spanfläche des Haupt-oder
ersten Spanbrechers.
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Die F i g. 27 bis 35 zeigen verschiedene Ausführungsbeispieie von
Schneidecken, Schneidkanten und Spanbrechern nach der Erfindung. F i g. 27 zeigt
eine 900-Schneidecke mit einer ebenen Abflachung längs beider Schneidkanten und
der Schneidecke. Der zweite Spanbrecher grenzt unmittelbar an die Abflachung an.
In Fig. 28 weist der zweite Spanbrecher einen gewissen Abstand von der Schneidecke
auf. Die Abflachung längs der Schneidkanten erstreckt sich nicht um die Schneidkante
hierum. In Fig. 29 fehlen die ebenen Abflachungen und der zweite Spanbrecher erstreckt
sich bis an die Kante der Schneidecke. In Fig. 30 und 31 weist der zweite Spanbrecher
einen kleinen Abstand von der Schneidecke auf. Der zweite Spanbrecher in Fig. 30
erstreckt sich nur entlang des gekrümmten Teils der Schneidecke, während in F i
g. 31 der zweite Spanbrecher sich auch ein kurzes Stück längs der geraden Sclmeidkanten
erstreckt. Fig. 32 zeigt eine spitzwinkelige Schneidecke mit einer ebenen Abfiachung
sowohl an den Schneidkanten als auch an der Schneidecke. F i g. 33 bis 35 zeigen
spitzwinkelige Abänderungen der in den Fig. 30 und 31 dargestellten rechtwinkeligen
Schneidecken.
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Das Diagramm von Fig. 36 veranschaulicht das Spanbrechen bei einem
herkömmlichen Einsatz und bei einem Einsatz gemäß der Erfindung. Die Schneidtiefe
t ist auf der Ordinate und der Vorschub S auf der Abszisse aufgetragen. Die geschlossene
Fläche 50 stellt den Bereich dar, für den ein befriedigendes Spanbrechen mit einem
herkömmlichen Einsatz erreicht werden kann. Die schraffierte Fläche 51 stellt den
zusätzlichen Bereich dar, für den ein gutes Spanbrechen mit dem Einsatz nach der
Erfindung gewährleistet ist. Das Diagramm zeigt, daß mit der Erfindung ein Bereich
unterhalb der Fläche gewonnen wird, d. h., daß ein befriedigendes Spanbrechen für
kleinere Schneidtiefen als früher erreicht wird, und zwar sowohl bei großem als
auch bei kleinem Vorschub.
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Der zweite Spanbrecher nach der Erfindung kann sowohl für symmetrische
als auch für unsymmetrische Schneidecken verwendet werden. Im ersteren Fall ist
auch der zweite Spanbrecher zweckmäßig symmetrisch, und im letzteren Fall kann er
unsymmetrisch sein.
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Der Schneideinsatz nach, der Erfindung wird zweckmäßigerweise aus
einem harten und gegenüber Verschleiß widerstandsfähigem Werkstoff hergestellt,
vorzugsweise aus gesintertem Karbid oder gesintertem keramischem Werkstoff.