DE19523128A1

DE19523128A1 - Schneideinsatz

Info

Publication number: DE19523128A1
Application number: DE19523128A
Authority: DE
Inventors: Karl Katbi; Brendan Brockett
Original assignee: Valenite LLC
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2015-06-27
Also published as: US5584616A; CA2152706C; JP3269943B2; JPH0852605A; CA2152706A1; DE19523128C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Schneideinsätze zum Schneiden von Metallen und insbeson dere einen Wendeschneideinsatz mit einer Spanlenkungsgeo metrie mit verbesserten Eigenschaften.

In dem auf das Schneiden von Metallen bezogenen Stand der Technik ist bekannt, Wegwerf-Schneideinsätze zu verwen den, die an einer Halterung lösbar festgeklemmt sind und weggeworfen werden, wenn sie stumpf geworden oder ge splittert sind. Wegwerf-Einsätze sind gewöhnlich umkehr bar, so daß ein Einsatz mit wenigstens zwei Schneidenden für die wahlweise Anordnung eines Schneidendes an der Schneidposition versehen ist.

Es ist wünschenswert, neue Einsätze dieses Typs mit klei nem Schneideinsatzspitzenradius zu schaffen, die Spannu ten besitzen, die die Lenkung der Späne bei sehr geringen Schneidtiefen ermöglichen, bei der Bearbeitung dünner Teile eine Fehlausrichtung der Teile vermeiden und eine verbesserte Spanlenkung schaffen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz zu schaffen, der einen kleinen Ein satzspitzenradius aufweist und Spannuten besitzt, die so beschaffen sind, daß sie die Lenkung der Späne bei sehr geringen Schneidtiefen ermöglichen, bei der Bearbeitung dünner Teile die Fehlausrichtung der Teile beseitigen und eine verbesserte Spanlenkung schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schneideinsatz, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkma le besitzt.

Der erfindungsgemäße Schneideinsatz mit kleinem Schnei deinsatzspitzenradius besitzt eingepreßte Spannuten, die auf der Fräsfläche einen positiven Winkel der Schneidflä chen schaffen. Diese Kombination trägt dazu bei, die radiale Schneidkraft sowie die Wärme zu verringern, die entsteht, wenn Hochtemperatur-Legierungsmaterialien bear beitet werden, die eine gute Oberflächenendbearbeitung und enge Toleranzen erfordern. Empfohlene Anwendungen umfassen das Drehen und Formgeben von kohlenstoffarmen Stählen, rostfreien Stählen und Hochtemperatur-Legie rungsmaterialien bei niedrigen bis mittleren Schneidge schwindigkeiten, sehr geringen Schneidtiefen und sehr geringen Vorschubraten.

Die Spannuten sind erfindungsgemäß so beschaffen, daß sie die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs erhöhen, indem sie das abgetragene Werkstückmaterial so lenken, daß es in kleine, handhabbare Windungen geformt wird, die sich vom Werkstück wegbewegen und als Folge eines Schlages auf die Werkzeughalterung oder auf den Maschinenrevolver brechen. Die Entwürfe sind doppelseitig, so daß sie zum Drehen und Formgeben in zwei Richtungen verwendet werden können. Obwohl die Einsätze geschliffen werden müssen, um eine erforderliche Präzisionstoleranz aufrechtzuerhalten, beeinflußt eine geringe Fehlausrichtung während des Schleifprozesses die Bearbeitungsleistung nicht nachtei lig, da der Spanbrecher um seine Schneidkante keine feste Fase besitzt, sondern von seiner Schneidkante bis zur Bodenfläche konsistent ist.

Es ist daher ein Merkmal des erfindungsgemäßen Schneid einsatzes, daß er einen doppelten positiven Schneidwinkel besitzt, mit einer Schneidkante, die sich von einer mit Radius versehenen Ecke längs der beiden angrenzenden Seiten des Einsatzes erstreckt. Zu den Schneidflächen auf der Fräsfläche ist ein positiver Schubwinkel vorhanden, der dazu beiträgt, die geringe Kräfteverteilung zu ver bessern, und der ein Spanbrechen einleitet, indem das Werkstückmaterial zur Mitte der Spanbrecherform und weg vom Werkstück gerichtet und gebogen wird. Eine mit Radius versehene Übergangsrille am Boden der sich schneidenden Schneidflächen schafft für den Schneideinsatz eine maxi male Spanlenkungsleistung bei sehr geringen Vorschubraten und sehr geringen Schneidtiefen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft einen wesent lichen Spanbrecher-Höhenunterschied vom Boden der Spannut bis zur Ebene der Oberseite des Einsatzes. Dieses Merkmal lenkt in Kombination mit dem positiven Schubwinkel der Schneidflächen auf der Fräsfläche das Werkstückmaterial nach unten und weg vom Werkstück und trägt so zur Span lenkung bei. Diese V-Spannut verhindert, daß bei geringem Vorschub und geringer Schnittiefe bearbeitetes Material hinter die Hinterkante der Spannut gleitet.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß flügelähnliche Spanbrecherflächen vorgesehen sind, die von einer auf die Schneidstahlspitze des Einsatzes ausge richteten Rippe nach oben und nach hinten weist und da durch dazu beiträgt, daß die Späne vom Werkstück wegge lenkt werden. Vorzugsweise besitzen die Spanbrecherflä chen eine doppelte Krümmung und einen nach außen weisen den Krümmungsübergang mit den Schneidflächen und der nach oben und nach hinten weisenden gekrümmten Oberfläche, die als Radius in vertikaler Richtung ausgebildet ist.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die beigefüg ten Zeichnungen bezugnimmt; es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schneideinsat zes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht des Einsatzes von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Spitze der Schneidkante in der durch die Linie 3-3 in Fig. 2 angezeigten Ebene; und

Fig. 4 eine Schnittansicht der Schneidkante in der durch die Linie 4-4 in Fig. 2 angezeigten Ebene.

In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 allge mein einen Wendeschneideinsatz für die Verwendung mit Schneidwerkzeugen zum Drehen oder Formgeben kohlen stoffarmer Stähle, rostfreier Stähle und Hochtemperatur- Legierungsmaterialien bei niedrigen bis mittleren Schneidgeschwindigkeiten, geringen Schneidtiefen und geringen Vorschubraten.

Wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt, enthält der Einsatz 10 einen im allgemeinen polygonalen Körper 12 mit einer oberen Fläche 14 und einer unteren Fläche 16, die über eine Umfangswand 18 miteinander verbunden sind. Die Um fangswand 18 ist im allgemeinen diamantförmig und enthält vier Seiten 20, 22, 24, 26, die über vier mit Radius versehene Ecken 28, 30, 32, 34 miteinander verbunden sind. Im Einsatz 10 ist eine mittige Öffnung 36 vorgese hen, mittels der er an einer Werkzeughalterung oder an einem Maschinenrevolver befestigt werden kann.

Zwei gegenüberliegende Ecken 28, 32 enthalten die stärker spitzwinkligen Ecken des diamantförmigen Einsatzes. An diesen Ecken 28, 30 bilden die Kanten und die angrenzen den Seiten der Umfangswand ein paar von ersten Verbin dungsstellen mit der oberen Fläche 14, die Schneidkanten 38 definieren, wovon jede an ihrer entsprechenden Radius ecke eine Spitze 40 besitzt. Von jeder Schneidkante 38 nach innen ist auf der oberen Fläche 14 eine Spannut definiert, die eine linke und eine rechte Schneidfläche 42 bzw. 44 sowie ein Paar von zugehörigen Spanbrecherflä chen 46, 48 enthält.

Die linke und die rechte Schneidfläche 42, 44 sind je weils mit positivem Schneidwinkel von dem durch die zuge hörige Seite des Einsatzes definierten Abschnitt der Schneidkante 38 zu einer zweiten Verbindungsstelle, die mit einer kleinen mit Radius versehenen Übergangsrille 50 versehen ist, die auf die zugehörige Spitze ausgerichtet ist und die zugehörigen Seiten im wesentlichen halbiert, nach unten gerichtet. Die Spanbrecherflächen 46, 48 sind von der zugehörigen Schneidfläche 42 bzw. 44 nach oben und von einer Rippe 52, die die Spanbrecherflächen ver bindet und in Aufwärtsrichtung auf die mit Radius verse hene Übergangsrille 50 ausgerichtet ist, seitlich nach hinten geneigt. Die Spanbrecherflächen 46, 48 erstrecken sich nach oben zu einer Ebene 54 der oberen Körperfläche, die wesentlich höher als die Schneidkante 38 ist. An ihren unteren Kanten sind die Spanbrecherflächen mit ihren jeweiligen Schneidflächen an dritten und vierten Verbindungsstellen verbunden, die ihrerseits mit kleinen mit Radius versehenen Übergangsrillen 56, 58 ausgebildet sind.

Vorzugsweise ist die Schneidkante 38 ferner durch eine dritte Schneidfläche 60 definiert, die an die Schneidflä chen 42, 44 angrenzt und von der Spitze 40 der Schneid kante zum unteren Ende der mit Radius versehenen Über gangsrille 50 nach unten geneigt ist. Die dritte Spitzen schneidfläche 60 und die angrenzenden, seitlich verbunden Schneidflächen 42, 44 sind vorzugsweise mit dem gleichen Winkel, der im Bereich von 10° bis 15° liegt, nach unten geneigt. In der gezeigten Ausführungsform beträgt der Winkel ungefähr 13° und ist so gewählt, daß eine ge wünschte Bedingung mit verringerter radialer Kraft und verringerter Wärmeerzeugung sowie mit langer Werkzeugle bensdauer und verbesserter Spanlenkung geschaffen wird. Außerdem sind die mit Radius versehenen Übergangsrillen 50, 56 und 58 geeignet geformt und besitzen Radien, die im Bereich von ungefähr 0,127 und 1,270 mm liegen und vorzugsweise ungefähr 0,254 mm betragen.

Die Spanbrecherflächen 46, 48 besitzen wie gezeigt eine doppelte Krümmung. Diese Krümmung enthält eine erste flügelähnliche Krümmung von der Rippe 52 nach außen und nach hinten zu den angrenzenden Seiten des Einsatzes. Die Flächen 46, 48 sind außerdem von den mit Radius versehe nen Übergangsrillen 56, 58 nach oben zur Ebene 54 ge neigt, welche den höchsten Abschnitt der oberen Fläche des Einsatzes bildet. Wie am besten aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind die Spanbrecherflächen 46, 48 ebenfalls nach oben gekrümmt, mit einer Neigung, die mit zunehmen dem Abstand von den mit Radius versehenen Übergangsrillen 56, 58 abnimmt. Die Aufwärtskrümmung ist durch einen Radius definiert, der in einem Bereich des zehn- bis fünfzigfachen vertikalen Abstands vom niedrigsten Ab schnitt der Spannut bei den mit Radius versehenen Über gangsrillen 56, 58 zur Ebene 54 liegt. In der gezeigten Ausführungsform beträgt der nach oben sich erstreckende Radius der Spanbrecherflächen 6,350 mm. Die verschiedenen Abmessungen der gezeigten Ausführungsform können selbst verständlich verändert werden, um sie an die verschiede nen Materialien, Geschwindigkeiten und Schnitte anzupas sen, auf die die Schneideinsätze gemäß der Erfindung angewendet werden können.

Obwohl die Erfindung anhand einer besonderen Ausführungs form beschrieben worden ist, können selbstverständlich innerhalb des Geistes und des Umfangs des beschriebenen erfinderischen Konzepts zahlreiche Änderungen vorgenommen werden. Daher ist beabsichtigt, daß die Erfindung nicht durch die beschriebene Ausführungsform eingeschränkt ist, sondern daß ihr vollständiger Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Wendeschneideinsatz,
gekennzeichnet durch
einen im allgemeinen polygonalen Körper (12) mit einer oberen Fläche (14) und einer unteren Fläche (16), die durch eine Umfangswand (18) mit Seiten (20, 22, 24, 26) und Ecken (28, 30, 32, 34) miteinander verbunden sind, wobei wenigstens eine der Ecken (28, 32) einen Radius besitzt und zusammen mit den angrenzenden Seiten an einer ersten Verbindungsstelle mit der oberen Fläche (14) eine Schneidkante (38) definiert, die an der mit Radius versehenen Ecke eine Schneideinsatzspitze (40) bildet, und
eine Spannut (42, 44), die auf der oberen Fläche (14) ausgebildet ist, sich von der Schneidkante (38) nach innen erstreckt und ein Paar von Schneidflächen (42, 44), wovon jede einen positiven Schneidwinkel besitzt und von einer der Seiten zu einer auf die Schneideinsatzspitze (40) ausgerichteten zweiten Verbindungsstelle, die die angrenzenden Seiten im wesentlichen halbiert, nach unten geneigt ist, sowie ein Paar von Spanbrecherflächen (46, 48) enthält, wovon jede von einer der Schneidflächen (42, 44) nach oben und von einer die Spanbrecherflächen (46, 48) verbindenden und nach oben auf die zweite Verbin dungsstelle ausgerichteten Rippe (52) nach hinten geneigt ist, wobei sich die Spanbrecherflächen (46, 48) zu einer Ebene (54) der oberen Fläche (14) des Körpers (12) er strecken, die höher als die Schneidkante (38) ist, und mit ihren jeweiligen Schneidflächen (42, 44) an entspre chenden dritten und vierten Verbindungsstellen verbunden sind, welche von der zweiten Verbindungsstelle zu den jeweiligen Schneidkanten (38) nach außen gekrümmt sind.

2. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 1, gekennzeich net durch eine dritte Schneidfläche (60) die an die beiden Schneidflächen (42, 44) angrenzt und von der Schneidein satzspitze (40) zur zweiten Verbindungsstelle nach unten geneigt ist.

3. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidflächen (42, 44) mit im wesentlichen dem gleichen Winkel nach unten geneigt sind.

4. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen 10° und 15° liegt.

5. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ungefähr 13° beträgt.

6. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, die dritte und die vierte Verbin dungsstelle jeweils eine mit Radius versehene Übergangs rille (50, 56, 58) enthalten.

7. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der mit Radius versehenen Übergangs rillen im Bereich von 0,127 bis 1,270 mm liegt.

8. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der mit Radius versehenen Übergangs rillen ungefähr 0,254 mm beträgt.

9. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrecherflächen (46, 48) an der Verbin dungsrippe (52) der Schneideinsatzspitze (40) am nächsten liegen und hiervon zu den Seiten nach außen gekrümmt sind.

10. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrecherflächen (46, 48) außerdem nach oben gekrümmt sind.

11. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwärtsneigung der Spanbrecherflächen (46, 48) mit zunehmendem Abstand von der dritten und der vier ten Verbindungsstelle abnimmt.

12. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwärtskrümmung der Spanbrecherflächen (46, 48) durch einen Radius im Bereich des zehn- bis fünfzig fachen vertikalen Abstandes von der dritten und der vier ten Verbindungsstelle (54) der oberen Fläche (14) des Körpers (12) definiert ist.

13. Wendeschneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (12) eine im allgemeinen diamantförmi ge Gestalt mit gegenüberliegenden spitzwinkligen Ecken (28, 32) besitzt, welche beide mit Radius versehen sind und Schneidkanten definieren, wobei eine der Spannuten (42, 44) so beschaffen ist, daß sie an jede der spitz winkligen Ecken (28, 32) angrenzt.