DE19702182A1 - Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug oder einen ungesin­ terten Schneidwerkzeugrohling, ausgebildet als Wendeschneid­ platte, die mindestens ein Auflageplateau aufweisende Spanflä­ chen auf gegenüberliegenden Seiten mit einem positiven Spanflä­ chenwinkel oder Spanformelemente in Schneidkantennähe hat, wodurch die Schneidkanten oder Schneidkantenteilbereiche oder die Spanformelemente das Auflageplateau überragen.

Schneideinsätze dieser Art sind in vielfältigen Geometrien nach dem Stand der Technik bekannt und bestehen aus einem Cermet, Hartmetall oder einer Keramik, die auf pulvermetallurgischem Wege vorbehandelt und schließlich zu einem Grünling (Schneideinsatzrohling) vorgepreßt wird, bevor dieser Rohling gesintert und ggf. abschließend beschichtet wird, wobei als Beschichtungsverfahren das CVD, plasmaunterstützte CVD oder PVD als Aufdampfverfahren in Frage kommen. Während des Sinterns sowie während des abschließenden Beschichtens, insbesondere bei PVD-Beschichtungen müssen die Schneideinsätze bzw. Schneidein­ satzrohlinge gehaltert oder auf einer Auflage abgelegt werden, wobei eine Beschädigung der die übrigen Spanflächenbereiche überragenden Schneidkanten oder entsprechend überstehender Spanformelemente vermieden werden muß, da solche Beschädigungen das Schneidverhalten und die Standzeit erheblich beeinflussen, ggf. den Schneideinsatz von vornherein unbrauchbar machen. Dar­ über hinaus neigen die genannten Materialien zu chemischen Reaktionen mit der Sinterauflage an den Auflagepunkten, die sich ebenfalls in geometrischen Veränderungen an den Auflage­ punkten oder hinsichtlich der Materialzusammensetzung negativ auswirken. Nach dem Stand der Technik besteht die einzig prak­ tizierte Lösung darin, die betreffenden Auflagebereiche durch eine mechanische Nachbehandlung, wie z. B. Abschleifen, nachzu­ glätten. Soweit die Schneideinsätze kein Befestigungsloch zum Durchgriff einer Spannschraube aufweisen, ergeben sich beim Beschichten mittels eines Aufdampfverfahrens ähnliche Probleme, die nur mittels speziell geformter Auflageroste, magnetischer Halterungen oder sonstiger Hilfsmittel lösbar sind. Eine Auf­ lage von Schneideinsätzen auf Schneidkantenteilbereiche oder Spanformelemente während der Beschichtung hat den Nachteil, daß die betreffenden Auflagepunkte dann unbeschichtet bleiben.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schneidwerkzeug oder einen ungesinterten Schneidwerkzeugrohling der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich ohne Beeinträchtigung der zum Schneiden benötigten Schneidkanten- und Spanflächenbereiche auf üblichem Wege ohne zusätzliche Maßnahmen oder Hilfsmittel sintern läßt.

Diese Aufgabe wird durch das Schneidwerkzeug oder den ungesin­ terten Schneidwerkzeugrohling nach Anspruch 1 gelöst, das oder der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schneidkanten oder zumindest schneidkantennahen Teilflächen auf mindestens einer der Spanflächen zwischen den Schneidecken bereichsweise erhöht sind, wobei mindestens drei Erhöhungen entstehen, die gemeinsam eine Mehrpunktauflage bilden. Betref­ fende Schneidkantenerhöhungen oder in Schneidkantennähe lie­ gende Erhöhungen bieten den Vorteil, daß gezielt Auflageberei­ che auf der Spanfläche geschaffen werden, die beim späteren Einsatz des Schneidwerkzeuges, d. h. beim Zerspanen, sich nicht störend auswirken. Die Erhöhungen werden vorzugsweise außerhalb der aktiven Schneidkante bzw. außerhalb der Spanflächenbereiche gewählt, über die der Span abläuft. Etwaige Verformungen oder chemische Reaktionen in diesen Bereichen sind somit hinsicht­ lich der Schneidwirkung oder der Spanformung ohne nachteilige Auswirkung. In entsprechender Weise können ggf. solche Auflage­ punkte auch bei der Aufdampf-Beschichtung genutzt werden. In jedem Falle erspart dies etwaige gesonderte Nachbearbeitungen der Sinterauflagen nach dem Sintern oder Beschichten. Soweit die Schneiden nach dem Sintern oder dem abschließenden Beschichten spanend bearbeitet werden, um eine definierte Ver­ rundung der Schneidkante, eine Fase oder eine geringe Rauhig­ keit der Schneidkanten zu erzielen, können die genannten Erhö­ hungen im Zuge dieser Bearbeitungsschritte teilweise oder ganz abgetragen oder geglättet werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So ist nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung der Roh­ ling bzw. das Schneidwerkzeug durch eine rhombische Grundform gekennzeichnet, bei der die bereichsweisen Erhöhungen der Schneidkante oder der schneidkantennahen Teilflächen von der spitzwinkligen Schneidecke einen Abstand von 1/3 bis 5/6, vor­ zugsweise 1/2 bis 2/3 der Schneidkantenlänge aufweisen. Bei trigonförmigen Grundformen mit stumpfwinklig zueinander verlau­ fenden Schneidkanten zwischen zwei Schneidecken liegen die bereichsweisen Erhöhungen der Schneidkante oder der schneidkan­ tennahen Teilflächen an den stumpfwinkligen Ecken. Bei drei­ eckigen oder quadratischen Wendeschneidplatten werden die Erhö­ hungen etwa mittig zwischen zwei benachbarten Schneidecken angeordnet.

In den vorbeschriebenen Fällen liegen die Erhöhungen der Schneidkante oder der schneidkantennahen Teilbereiche vorzugs­ weise außerhalb der aktiven Schneidkante bzw. außerhalb des Spanablaufs, wo sie trotz der jeweils vorliegenden höchsten Spanflächenerhebung hinsichtlich der zum Schneiden gewählten Spanflächengeometrie keine Auswirkungen beim Zerspanen haben. Die Form der Erhöhungen ist auch im Gegensatz zu Spanformele­ menten von untergeordneter Bedeutung, da die betreffenden Erhöhungen vordringlich eine sichere Auflagefläche beim Sintern bilden müssen. Bevorzugt werden Erhöhungen, die die höchsten Schneidkantenbereiche oder Schneidecken maximal 0,3 mm, vor­ zugsweise maximal 0,1 mm, insbesondere 0,06 mm überragen. Hierdurch wird berücksichtigt, daß der Überstand der Auflagebe­ reiche nur so groß wie gerade notwendig gewählt wird. Die auf der die Erhöhung umgebenden Spanfläche gemessene Breite der Erhöhungen (Basisbreite) in Richtung der Schneidkante beträgt mindestens 0,5 mm und/oder maximal 1/8 der Schneidkantenlänge. Die senkrecht zur Schneidkante gemessene Länge der Erhöhungen beträgt nach einer konkreten Ausführung der Erfindung 0,3 mm bis 10 mm.

Besitzt das Schneidwerkzeug eine Fase, so beträgt die senkrecht zur Schneidkante gemessene Länge der Erhöhungen vorzugsweise das 0,5- bis 5fache der Fasenbreite. Ist alternativ hierzu oder zusätzlich die Schneidkante abgerundet und weist einen Radius auf, der vorzugsweise 0,005 mm bis 0,15 mm beträgt, so liegt die senkrecht zur Schneidkante gemessene Länge der Erhöhungen zwischen dem 1- bis 30fachen des genannten Radiusmaßes.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Erhö­ hungen im Querschnitt, der parallel zur Schneidkante liegt, konvex gekrümmt und weisen im Scheitelpunkt einen Krümmungsra­ dius von 0,3 mm bis 20 mm auf.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß die Schneidkanten, in einer Draufsicht auf die Spanfläche betrachtet, im Bereich der Erhöhungen eine (zurückgesetzte) Einschnürung aufweisen, die vorzugsweise um 0,1 mm bis 1 mm gegenüber der übrigen Schneidkante zurückgesetzt ist. Aufgrund dessen werden lokale, starke Flächenpressungen zwischen seitli­ cher Plattensitzanlage und den Freiflächenbereichen nahe den Erhöhungen, die im Plattensitz unten liegen, vermieden. Solche lokalen, starken Flächenpressungen können bei geringer Verkip­ pung der Wendeschneidplatte unter Einwirkung der Schnittkräfte vor allem bei Kniehebelspannung über die zylindrische Bohrung der Wendeschneidplatte auftreten und Risse oder Ausbrüche der Schneidkanten hervorrufen. Diese Gefahr wird durch eine erfin­ dungsgemäße Zurücksetzung der Freiflächen im Bereich der Erhö­ hungen vermindert bzw. vermieden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar­ gestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine rhombische Wende­ schneidplatte,

Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Wendeschneidplatte,

Fig. 3 bis 5 jeweils Teilquerschnittsansichten unterschied­ licher Ausführungsformen entlang der Linie A-A nach Fig. 1,

Fig. 6a bis 6c jeweils Teilquerschnittsansichten entlang der Linie A-A nach Fig. 1 von Wendeschneidplatten mit Kantenverrundung oder Fase und

Fig. 7 bis 12 Draufsichten auf weitere erfindungsgemäße Wendeschneidplatten.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Schneidwerkzeug ist als Wende­ schneidplatte 10 ausgebildet, die jeweils auf gegenüberliegen­ den Seiten Spanflächen 11 und 12 mit einem Auflageplateau 13 aufweist, das in einer unterhalb der durch Schneidkanten 14 bestimmten Ebene liegt. Die Spanflächenwinkel sind positiv aus­ gebildet. Die Wendeschneidplatte 10 kann Spanformelemente auf der Spanfläche aufweisen, die entweder muldenförmig oder erha­ ben ausgebildet sind und die den ablaufenden Span beim Zerspa­ nen eines Werkstückes verformen und optimal brechen.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch solche Schneidwerkzeuge, die eine an die Schneidkante 14 angrenzende Fase aufweisen und einen O-Spanwinkel oder negativen Spanwinkel besitzen, jedoch überragen in diesem Fall die schneidkantennahen erhabenen Span­ formelemente das mittlere Auflageplateau.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind vier Schneidkantenerhöhun­ gen 15 vorgesehen, welche nicht nur die übrigen Schneidkanten­ bereiche 14, sondern auch das mittlere Auflageplateau überra­ gen. Die Schneidkantenerhöhungen sind in der Schneidkanten­ hälfte angeordnet, die jeweils mit einer benachbarten Schneid­ kantenhälfte eine stumpfwinklige Schneidecke 16 bildet. Die Gestaltungen der Erhöhungen 15 sind im vorliegenden Fall so ausgeformt, daß sie die Schneidecken um 0,06 cm überragen und als Sinterauflagen dienen können. Im vorliegenden Fall sind die Schneidkantenerhöhungen entlang der Schneidkante doppelt so breit wie ihre Länge senkrecht zur Schneidkante, wo sie konvex geformt auf der Spanfläche auslaufen. In dem in Fig. 3 bis 5 dargestellten Querschnitt sind jeweils exemplarisch Schneidkan­ ten 14 mit einer angrenzenden Fase 17 dargestellt, die im vor­ liegenden Fall unter einem negativen Fasenwinkel angeordnet sind. Im Anschluß an die Fase 17 fällt die Spanfläche unter einem positiven Spanwinkel ab, so daß die Schneidkanten bzw. Fasen die höchsten Erhebungen der Wendeschneidplatte 10 dar­ stellen, die ohne die Schneidkantenerhöhungen 15 als geschlos­ sene Auflagelinie beim Sintern dienen würden. Dies bedeutet jedoch, daß insbesondere auch die Schneidkantenbereiche in Nähe der spitzwinkligen Schneidecken, die später als aktive Schneid­ kanten beim Zerspanen dienen oder deren benachbarten Fasen durch deren Auflage beim Sintern beeinträchtigt werden würden. Dies verhindern die Schneidkantenerhöhungen 15, die insgesamt eine 4-Punkt-Sinterauflage bilden, die nach Fertigsinterung des Schneidwerkzeuges aufgrund der gewählten Lage beim Zerspanen nicht störend wirkt. Die Schneidkantenerhöhungen 15 können gleichwirkend auch durch solche Erhöhungen 19 oder 20 (siehe Fig. 4, 5) ersetzt werden, die in schneidkantennahen Bereichen angeordnet sind und die Funktion der Auflage übernehmen. Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, laufen die schneidkantennahen Erhöhungen 19 und 20 in diesem Fall zur Schneidkante 14 hin aus, so daß die Schneidkante 14 ringsum eben ausgebildet ist.

Fig. 6a zeigt eine verrundete Schneidkante 21, an die sich eine Fase 17 anschließt. Die Erhöhungen 22 übergreifen die gesamte Fase sowie die Schneidkantenverrundung und reichen bis in die an die Fase 17 angrenzenden Spanflächenbereiche hinein.

Die alternative Ausführungsform nach Fig. 6b besitzt zwar eine Schneidkantenverrundung, jedoch schließt sich hieran unmittel­ bar, d. h. ohne Fase, die (abfallende) Spanfläche an. Die Erhö­ hung 23 läuft in diesem Fall in der Schneidkantenverrundung 21 aus.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6c schließt sich an die Schneidkante unmittelbar eine Fase 24 unter einem negativen Winkel an. Die Erhöhung 25 grenzt an die innere Grenzlinie der Fase 24 zur Spanfläche an und ragt in die Spanfläche hinein. Die betreffende Ausführungsform kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß die Schneide nach dem Sintern unter einem vorzugsweise negativen Winkel gefast wird, wobei die Erhö­ hung 25, die beispielsweise wie Erhöhung 23 nach Fig. 6b wäh­ rend des Sinterns ausgefertigt worden ist, teilweise entfernt wird.

Die in Fig. 6a bis 6c dargestellten Verrundungen können bei­ spielsweise durch Bürsten oder Strahlen, die Glättung (Fase 24) durch Schleifen hergestellt werden. Der Verrundungsradius liegt vorzugsweise im Bereich von 0,005 mm bis 0,15 mm.

Fig. 7 bis 9 stellen quadratische (26), dreieckige (28) und trigonförmige (29) Wendeschneidplatten dar, die jeweils mit in der Schneidkantenmitte angeordneten Erhöhungen 27 versehen sind. Diese Erhöhungen sind in der Draufsicht tunnelförmig aus­ gestaltet und reichen bis an die Schneidkante heran. Die betreffenden Wendeschneidplatten sind insbesondere für Zerspa­ nungsarbeiten mit neutraler Vorschubrichtung geeignet, d. h., sie können sowohl rechts- als auch linksschneidend eingesetzt werden.

Fig. 10 bis 12 zeigen im wesentlichen quadratische und trigon­ förmige Wendeschneidplatten. Die Wendeschneidplatte 30 besitzt eine spiegelsymmetrische Abschrägung in den Schneidecken, womit sie ebenfalls für rechts- oder linksschneidende Arbeiten geeig­ net ist. Vorzugsweise werden Wendeschneidplatten mit Eckenab­ schrägungen zum Fräsen eingesetzt sowie zum Bohren. Die Wende­ schneidplatte 31, die im Unterschied zu der Wendeschneid­ platte 30 Eckenabschrägungen der Schneidkanten aufweist, die nicht mehr zu einer Schneideckenwinkelhalbierenden spiegelsym­ metrisch sind, kann nur in einer Richtung benutzt werden. In diesem Falle empfiehlt es sich, die Erhebungen 27 außerhalb der Schneidkantenmittel anzuordnen. Eine solche Anordnung ist auch bei dem trigonförmigen Schneideinsatz 32 nach Fig. 12 gewählt. Der Abstand der Erhöhungen 27 von der aktiven Schneidecke soll möglichst größer als die halbe Schneidkantenlänge sein, vor­ zugsweise 2/3 bis 9/10 dieser Länge betragen.

Es versteht sich von selbst, daß für die Erhöhungen im Hinblick auf deren Querschnittsform Gestaltungen nach Fig. 3 bis 6c erfindungsgemäß ausgestaltet werden können.

Die Erhöhungen können beispielsweise halbkugel- oder rippen­ förmig oder als sonstige im Scheitelbereich konvexe Erhebungen ausgebildet sein, sie liegen üblicherweise auf der Spanfläche außerhalb des Bereiches des Spanablaufes. Ihre vordringliche Funktion besteht in der Bildung von einer Mehrpunktauflage beim Sintern.

Soweit eine solche außerhalb des Spanablaufes, insbesondere bei großen Spannungsbreiten bzw. Schnittiefen liegende Anordnung der Erhöhungen nicht realisiert werden kann, sind die Erhöhun­ gen vorzugsweise der umgebenden Spanfläche angepaßt, so daß sie den Spanablauf geringstmöglich beeinträchtigen.

Claims (11)

1. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling, ausgebildet als Wendeschneidplatte (10), die mindestens ein Auflageplateau aufweisende Spanflächen (11, 12) auf gegenüberliegenden Seiten mit einem positiven Spanflächen­ winkel oder Spanformelemente in Schneidkantennähe hat, wodurch die Schneidkanten (14) oder Schneidkantenteilbe­ reiche oder die Spanformelemente das Auflageplateau überra­ gen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (14) oder zumindest schneidkanten­ nahe Teilflächen (19, 20) auf mindestens einer der Span­ flächen (11, 12) zwischen den Schneidecken bereichsweise erhöht sind, wobei mindestens drei Erhöhungen (15, 19, 20) entstehen, die gemeinsam eine Mehrpunktauflage bilden.

2. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine rhombische Grundform, bei der die bereichsweisen Erhöhungen (15) der Schneidkante (14) oder schneidkantennahen Teilflächen (19, 20) von der spitzwinkligen Schneidecke (18) einen Abstand von 1/3 bis 5/6, vorzugsweise 1/2 bis 2/3, der Schneidkan­ tenlänge aufweisen.

3. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine trigonförmige Grundform mit stumpfwinklig zueinander verlaufenden Schneidkanten zwischen zwei Schneidecken, bei der die bereichsweisen Erhöhungen der Schneidkante oder der schneidkantennahen Teilflächen an den stumpfwinkligen Ecken liegen.

4. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dreiecki­ gen oder quadratischen Wendeschneidplatten die Schneidkan­ ten oder die schneidkantennahen Teilflächen etwa mittig zwischen den Schneidecken angeordnet sind.

5. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen die höchsten Schneidkantenbereiche oder Schneidecken maximal 0,3 mm, vorzugsweise maximal 0,1 mm, insbesondere 0,06 mm überragen.

6. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der die Erhöhung umgebenden Spanfläche gemes­ sene Breite der Erhöhungen in Richtung der Schneidkante mindestens 0,5 mm und/oder maximal 1/8 der Schneidkanten­ länge beträgt.

7. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Schneidkante gemessene Länge der Erhöhungen 0,3 mm bis 10 mm beträgt.

8. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Schneidkante eine Fase vorgesehen ist und daß die senkrecht zur Schneidkante gemessene Länge der Erhöhungen das 0,5- bis 5fache der Fasenbreite beträgt.

9. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante abgerundet ist und einen Radius auf­ weist, der vorzugsweise 0,005 mm bis 0,15 mm beträgt und daß die senkrecht zur Schneidkante gemessene Länge der Erhöhungen das 1- bis 30fache des Radius beträgt.

10. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen im Querschnitt, der parallel zur Schneidkante liegt, konvex gekrümmt sind und im Scheitel­ punkt einen Krümmungsradius von 0,3 mm bis 20 mm aufwei­ sen.

11. Schneidwerkzeug oder ungesinterter Schneidwerkzeugrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten, in einer Draufsicht auf die Span­ fläche betrachtet, im Bereich der Erhöhungen eine (zurückgesetzte) Einschnürung aufweisen, vorzugsweise um 0,1 mm bis 1 mm.