DE19523129C2 - Schneideinsatz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatz mit im allgemeinen polygonaler Form und einem Schneidende, das eine vordere Stirnfläche, Seitenflächen, eine obere Fläche und eine untere Fläche enthält, wobei die Schnittfläche zwischen der oberen Fläche, der Stirnfläche und den Seitenflächen eine Schneidkante bildet, mit einer Schneidlippenfase, die von der Schneidkante gradlinig nach unten und nach innen geneigt ist, mit einem Spannutbereich, und einem nach oben geneigten Span­ brecherabschnitt, der zu einer Ebene führt.

Ein solcher Schneideinsatz ist aus der EP 0 332 085 A2 bekannt. Ein solcher Schneideinsatz dient zum Schneiden von Metallen und wird in einer Halterung einer entsprechenden Bearbeitungsma­ schine festgeklemmt. Der Schneideinsatz kann als Wegwerf- Schneideinsatz ausgebildet sein, der weggeworfen wird, wenn der Einsatz stumpf geworden oder gesplittert ist. Solche Wegwerf- Einsätze sind gewöhnlich umdrehbar, so daß ein Einsatz mit we­ nigstens zwei Schneidenden für die wahlweise Anordnung eines Schneidendes an der Schneidposition versehen ist.

Der vorbekannte Schneideinsatz ist relativ aufwendig in seiner Herstellung und aufgrund der Schneidgeometrie ist sein Einsatz­ gebiet relativ begrenzt.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Schneideinsatz dahingehend zu verbessern, daß er eine vielseitig verwendbare Schneidgeometrie besitzt und mit verringerten Kosten hergestellt werden kann, wobei der Schnei­ deinsatz bei Dreh- und Formungsanwendungen, bei denen eine Spanlenkung erforderlich ist, vielseitig verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs.

Durch die konische Form der Schneidlippenfase und deren Erwei­ terung von der Stirnfläche nach innen, ergibt sich eine Span­ lenkung in Richtung zum Spannutbereich, der entsprechend in Richtung Schneidkante in die Schneidlippenfase vorsteht. Wei­ terhin wird die Spanlenkung durch eine spezielle Form des Span­ brecherabschnittes mit seinen beiden in Richtung Schneidkante und symmetrisch zu einer Achse X-X angeordneten Vorsprüngen verbessert. Insgesamt wird daher die Spanlenkung bei niedrigen Vorschubraten optimiert und die Oberflächenendbearbeitung längs der Wände einer Nut verbessert.

Die spezielle Form der Schneidlippenfase ermöglicht außerdem, daß der Schneideinsatz zum Hinterend-Plandrehen des Bodens der Nut verwendet werden kann. Weiterhin ergibt sich durch die besondere Ausgestaltung von Schneidlippenfase, Spannutbereich und Spanbrecherabschnitt, daß der Schneideinsatz eine vielsei­ tig verwendbare Schneidgeometrie besitzt und im Vergleich zum vorbekannten Schneideinsatz mit verringerten Kosten aufgrund des einfachen Aufbaus hergestellt werden kann.

Die Geometrie des Schneideinsatzes mit positivem Spanwinkel an der Schneidlippenfase ermöglicht eine Verringerung des Schneid­ druckes und eine Erhöhung der Lebensdauer des Einsatzes. Durch die Geometrie ergibt sich ein breiter Anwendungsbereich zum Einstechen von Aluminium und kohlenstoffarmen Materialien und der Schneideinsatz ist bei Dreh- und Formungsanwendungen, bei denen eine Spanlenkung erforderlich ist, vielseitig einsetzbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden durch die Un­ teransprüche offenbart.

Ein aus der EP 0 568 515 A1 bekannter Schneideinsatz weist eine Hauptschneidkante und Spanbrecherflächen auf. Diese sind symme­ trisch zu einer Längsachse des Schneideinsatzes angeordnet. Zwischen den Spanbrecherflächen und angrenzend an die Haupt­ schneidkante ist eine Fläche angeordnet, die eine Kombination aus Schneidfase und Spannutbereich ist. Die Schneidfase er­ streckt sich von der Hauptschneidkante nach unten und einwärts und geht in einen nach oben gekrümmten Spannutbereich über­ gangslos über. Die Spanbrecherflächen sind nach oben geneigt und grenzen an die dazwischenliegende, konkav gekrümmte Fläche an.

Weiterhin offenbart EP 0 257 002 A2 einen Schneideinsatz, bei dem eine Schneidkante entlang einer Schnittlinie einer Stirnseite und einer konkav gekrümmten Brechseite gebildet ist. Eine Ver­ tiefung ist eine Kombination aus Schneidfase und Spannutfläche. Entsprechende aufwärts geneigte Spanbrechbereiche sind seitlich zu der Vertiefung angeordnet. Die Bereiche sind symmetrisch zu einer Achse des Schneideinsatzes ausgebildet.

Im folgenden wir ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Er­ findung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Ende des Ein­ satzes von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linien 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linien 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linien 5-5 in Fig. 2; und

Fig. 6 eine Rückansicht des Schneideinsatzes von Fig. 1.

In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 allge­ mein einen Schneideinsatz für die Verwendung mit Schneid­ werkzeugen zum Abschneiden, Einstechen und Drehen von Aluminium und kohlenstoffarmen Materialien bei niedrigen bis mittleren Schneidgeschwindigkeiten und bei niedrigen bis mittleren Vorschubraten.

In Fig. 1 ist ein Einsatz 10 mit im allgemeinen polygona­ ler Form gezeigt, der so beschaffen ist, daß er in einer Halterung festklemmbar aufgenommen werden kann, wie dies im Stand der Technik wohlbekannt ist. Der Einsatz 10 weist einen Körperbereich 12 auf, der an gegenüberliegenden Enden jeweils ein Schneidende 14 aufweist. Jedes Schneidende enthält eine vordere Stirnfläche 16, Seiten­ flächen 18, eine obere Fläche 20 und eine untere Fläche 22. Die Schnittlinie der oberen Fläche 20, der Stirnflä­ che 16 und der Seitenflächen 18 bildet eine Schneidkante 24. Wie in den Fig. 1 bis 6 gezeigt, enthält der Einsatz 10 eine Schneidlippenfase 26 von konischer Form um eine in Längsrichtung zwischen den Seitenflächen 18 sich erstreckende Achse X-X. Die Schneidlippenfase 26 verläuft geradlinig von der Schneidkante 24 einwärts und nach unten geneigt. An die Schneidlippenfase 26 grenzt ein Spannutbereich 28 an, der sich von der Schneidlippenfase 26 nach innen erstreckt. Der Spannutbe­ reich 28 ist tiefer als die Schneidkante 24 angeordnet. Der zwischen der Schneidlippenfase 26 und dem Spannutbereich 28 gebildete Winkel A ist stumpf und liegt im Bereich von 164° und 174°. Diese Geometrie schafft einen positiven Spanwin­ kel für die Schneidlippenfase 26, wobei die gute Festig­ keit der Schneidkante 24 aufrechterhalten wird. Die Schneidlippenfase 26 erweitert sich von der Stirnfläche 16 nach innen.

Der Winkel der Schneidlippenfase 26 verringert die Kräf­ teverteilung längs der Stirnfläche 16 und der Seitenflä­ chen 18 des Einsatzes 10 während Einstech- und Formungs­ operationen und beginnt mit dem Spanbrechen, indem der Span zur Mitte des Einsatzes 10 und weg von den Wänden des Werkstücks gerichtet und gebogen wird. Die Form der Schneidlippenfase 26 trägt zu dieser Richtungsgebung bei, optimiert die Spanlenkungseigenschaften bei niedrigen Vorschubraten und verbessert die Oberflächen- Endbearbeitung längs der Wände einer Nut. Die Form der Schneidlippenfase 26 ermöglicht außerdem, daß der Einsatz 10 zum Plandrehen des Bodens der Nut verwendet werden kann.

Außerdem erlaubt die geringere Höhe des Spannutbereichs 28 relativ zur Schneidkante 24, die im Be­ reich zwischen 0,1295 und 0,1549 mm liegt, daß das bear­ beitete Werkstückmaterial mit dem unteren Abschnitt der Schneidlippenfase 26 in Kontakt gelangt, was die Spanlen­ kung bei niedrigen Vorschubraten während flacher Ein­ stechoperationen unterstützt.

Wie weiterhin in den Fig. 1 bis 6 gezeigt, enthält der Einsatz 10 einen schräg nach oben weisenden Spanbrecher­ abschnitt 30, der an den Spannutbereich 28 und an die Schneidlippenfase 26 angrenzt. Der schräg nach oben wei­ sende Spanbrecherabschnitt 30 führt zu einer Ebene 32, die höher als die Schneidkante 24 und der Spannutbereich 28 angeordnet ist, wobei die Höhendifferenz im Bereich von 0,2261/0,2515 bzw. 0,3556/0,4064 mm liegt.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist der Spanbrecherab­ schnitt 30 symmetrisch zur Achse X-X konfiguriert. Der Spanbrecherabschnitt 30 enthält beiderseits von und ohne Unterbrechung mit einem nach hinten ausgesparten und durch die Achse X-X halbierten Bereich 36 je einen nach vorn sich erstreckenden, fingerähnlichen Vorsprung 34. Vorzugsweise ist der ausgesparte Bereich 36 im wesentli­ chen kreisbogen- und C-förmig. Der Spannutbereich 28 besitzt eine konvex gekrümmte Vorderkante 38, die zur Stirnfläche 16 vorsteht und zur Achse X-X zwi­ schen den nach vorn sich erstreckenden fingerähnlichen Vorsprüngen 34 symmetrisch ist.

Die ebene Konfiguration des Spannutbereichs 28 erhöht die Beanspruchung/Verformung des Spans vor seinem Kontakt mit dem schräg nach oben weisen­ den Spanbrecherabschnitt 30, der geradlinig geneigt ist und mit dem Spannutbereich einen stumpfen Winkel B bil­ det, der im Bereich von 130° bis 150° liegt. Die konvex gekrümmte Vorderkante 38 erhöht die Ablenkungswirkung, wenn der Span sich von der Schneidlippenfase 26 zum Spannutbereich 28 bewegt, und bewirkt den Schutz des Spanbrecherab­ schnitts 30 vor Kraterbildung und Abplatzen, wenn sich der Span über den Spanbrecherabschnitt bewegt.

Die Abstufung des Spanbrecherabschnitts 30 relativ zum Spannutbereich 28 schafft ein maximales Spanbrechervermö­ gen während Fräsoperationen sowohl bei niedrigen/höheren Vorschubraten als auch bei niedrigen/höheren Nuttiefen. Beim Fräsen mit niedrigen Vorschubraten und geringen Nuttiefen schafft der abnehmende Winkel B einen maximalen Schutz gegen eine Kraterbildung im Spanbrecherabschnitt 30, was den Verlust der Spanlenkungseigenschaft zur Folge haben kann, bevor der Einsatz seinen normalen Verschleiß­ zustand erreicht hat.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, schafft die Form des Spanbrecherabschnitts 30 bei Fräsarbeiten eine maximale Biegung des Spans. Der Span gelangt zunächst mit den fingerähnlichen Vorsprüngen 34 in Kontakt und biegt sich dann nach innen und weg von den Wänden der gerade gebil­ deten Nut und in den ausgesparten Bereich 36 hinein. Diese Biegewirkung erhöht die Beanspruchung/Verformung im Material, so daß es ge­ brochen oder gekräuselt werden kann. Die verhältnismä­ ßig große Breite der fingerähnlichen Vorsprünge 34 zu­ sammen mit dem verhältnismäßig großen Radius des ausge­ sparten Bereichs 36 schafft einen Schutz gegen eine Spanansammlung im Spanbrecherabschnitt 30. Wie in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigt, erhebt sich der Spanbrecherab­ schnitt 30 von der Schneidlippenfase 26 längs der Seiten des Einsatzes 10, wodurch die Spanlenkung während Dreh­ vorgängen erhöht wird.

Wie wiederum in Fig. 1 gezeigt ist, enthält der Einsatz- Köperbereich 12 eine obere Fläche 44 und eine untere Fläche 46, die zwischen den Schneidenden 14 jeweils eine in Längsrichtung sich erstreckende Aussparung 48 in Form eines umgedrehten V besitzen, die der Anordnung des Ein­ satzes dienen. Die Aussparungen 48 in Form eines umge­ drehten V sind voneinander abgewandt und erhöhen die Leistungseigenschaft des Einsatzes 10 durch Maximierung seiner Haltekraft bei minimalem Klemmdruck während Fräs- und Formgebungsoperationen.

Claims (16)

1. Schneideinsatz (10) mit im allgemeinen polygonaler Form und einem Schneidende (14), das eine vordere Stirnfläche (16), Seitenflächen (18), eine obere Fläche (20, 44) und eine untere Fläche (22, 46) enthält, wobei die Schnittfläche zwischen der oberen Fläche (20), der Stirnfläche (16) und den Seitenflächen (18) eine Schneidkante (24) bildet, mit einer Schneidlippenfase (26), die von der Schneidkante (24) geradlinig nach unten und nach innen geneigt ist, mit einem Spannutbereich (28), und einem nach oben geneigten Spanbrecherabschnitt (30), der zu einer Ebene (32) führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidlippenfase (26) von im allgemeinen konischer Form ist, die sich von der Stirnfläche (16) nach innen erweitert und in die der Spannutbereich (28) vorsteht, wobei der Spanbrecherabschnitt (30) an den Spannutbereich (28) und an die Schneidlippenfase (26) angrenzt und zu der Ebene (32) führt, die höher als Schneidkante (24) und Spannutbereich (28) angeordnet ist, wobei weiterhin der Spanbrecherabschnitt (30) im allgemeinen symmetrisch zu einer die obere Fläche (20) halbierenden Achse (X-X) ausgebildet ist und zwei sich vorwärts erstreckende Vorsprünge (34) beiderseits und durchgehend zu einem nach hinten ausgesparten, durch die Achse (X-X) im wesentlichen halbierten Bereich (36) aufweist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spanbrecherabschnitt (30) geradlinig geneigt ist und mit dem Spannutbereich (28) einen stumpfen Winkel bildet.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel im Bereich von 130° bis 150° liegt.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidlippenfase (26) gerad­ linig geneigt ist und mit dem Spannutbereich (28) einen stumpfen Winkel bildet.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der stumpfe Winkel im Bereich von 164° bis 174° liegt.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Schneidkante (24) und dem Spannutbereich (28) im Bereich von 0,1295 bis 0,1549 mm liegt.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Schneidkante (24) und der Ebene (32) im Bereich von 0,2261 bis 0,2515 mm liegt.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Ebene (32) und dem Spannutbereich (28) im Bereich von 0,3556 bis 0,4064 mm liegt.

9. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannutbereich (28) eine konvex gekrümmte Vorderkante (38) besitzt, die zu der an die Schneidlip­ penfase (26) angrenzenden Stirnfläche (16) vorsteht.

10. Schneideinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die konvex gekrümmte Vorderkante (38) zwi­ schen den nach vorn sich erstreckenden, fingerähnlichen Vorsprüngen (34) erstreckt.

11. Schneideinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gekrümmte Vorderkante (38) symmetrisch zur Achse (X-X) konfiguriert ist.

12. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1-11, durch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Schneidkante (24) und dem Spannutbereich (28) im Bereich von 0,1295 bis 0,1549 mm liegt.

13. Schneideinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Schneidkante (24) und der Ebene (32) im Bereich von 0,2261 bis 0,2515 mm liegt.

14. Schneideinsatz nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Ebene (32) und dem Spannutbereich (28) im Bereich von 0,3556 bis 0,4064 mm liegt.

15. Schneideinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der polygonförmige Schneideinsatz zwei Schneidenden (14) an gegenüberliegenden Seiten aufweist.

16. Schneideinsatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Aussparungen (48) zwischen den beiden Schneidenden (14) in der Oberfläche (44) und der Bodenfläche (46) des polygonförmigen Schneideinsatzes (10) zu dessen Befestigung ausgebildet sind.