DE19720022A1

DE19720022A1 - Schneideinsatz für spanabhebende Bearbeitung

Info

Publication number: DE19720022A1
Application number: DE19720022A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Baxivanelis; Jacek Kruszynski; Henry Schuett; Hans Haidinger; Helmut Morlock
Original assignee: Komet Praezisionswerkzeuge Robert Breuning GmbH
Current assignee: Komet Praezisionswerkzeuge Robert Breuning GmbH
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-26
Also published as: DK0980297T3; CZ400599A3; JP2001524883A; EP0980297A1; PL336702A1; DE59801175D1; IL132749A0; US6224300B1; AU7648398A; JP4063338B2; ATE203942T1; WO1998051438A1; CA2288834A1; IL132749A; PL186561B1; CZ291872B6; ES2161534T3; EP0980297B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung von vorzugsweise metallischen Werkstücken mit mindestens einer durch eine Spanfläche und eine Freifläche begrenzten, sich zwischen zwei Schneidecken erstreckenden Schneidkante, die zwei unter Einschluß eines stumpfen Winkels im Bereich einer dach förmigen Spitze ineinander übergehende, zumindest teil weise wirksame Schneidkantenabschnitte aufweist, wobei die Spanfläche mindestens ein erhabenes Spanformelement aufweist.

Schneideinsätze mit solchen Spanformelementen sind bei spielsweise aus der DE-A-44 22 312 bekannt. Die Span formelemente enden dort vor der Schneidkante und laufen in Richtung Schneidkante keilförmig aus. Mit den erha benen Spanformelementen wird zwar erreicht, daß der Span durch einen gezielten Krafteinschluß an bestimmten Stellen auseinandergelöst wird, so daß der stabile Spanquerschnitt geschwächt wird und die vom Span ausge hende Krafteinwirkung in den Schneideinsatz reduziert wird. Gleichwohl lassen die Zerspanungseigenschaften des bekannten Schneideinsatzes vor allem beim Anbohr vorgang zu wünschen übrig.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, einen Schneideinsatz für die spanabhebende Be arbeitung der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, der sich durch besonders günstige Eigenschaften beim Anbohrvorgang, durch eine strukturierte Spanbildung und durch ein ruhiges Zerspanen auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrun de, daß durch eine Unterteilung der Schneidkante in ei ne voreilende und eine nacheilende Schneidkantenpartie ein weiches Anbohren und ein stabiler maßhaltiger Bohr verlauf ohne seitliche Abdrängung des betreffenden Werk zeugs erzielt werden kann. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das erhabene Spanformelement vom Inneren der Spanfläche aus bis zur Schneidkante reicht und sich dort unter Einschluß der dachförmigen Spitze partiell über die beiden Schneid kantenabschnitte erstreckt.

Ein besonders günstiges Führungsverhalten über den gan zen Bohrvorgang wird erreicht, wenn die Kantenabschnit te und die benachbarten Spanflächenpartien eine das Spanformelement begrenzende Stufe aufweisen und wenn die Schneidkantenabschnitte einen von der Unterkante der Stufe aus zur Schneidecke hin vorzugsweise stetig ansteigenden Verlaufaufweisen. Zweckmäßig erreichen die Schneidkantenabschnitte in ihrem Verlauf zu den Schneidecken hin im wesentlichen das Niveau der Schneid kanten im Bereich des Spanformelements. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die sich über die Spanfläche erstreckenden Stufenränder auf ihren der jeweiligen Schneidecke zugewandten Seiten mit dem zuge hörigen Schneidkantenabschnitt einen Winkel von 90° bis 110° einschließen und dabei als eigenständige Neben schneiden des Spanformelements fungieren. Um eine Auf teilung des Spans im Bereich der Spanformstufe zu er zielen, kann es von Vorteil sein, wenn die die Neben schneiden begrenzenden Stufenflächen mit den benachbar ten voreilenden Spanflächenpartien einen spitzen Winkel von 75° bis 88° einschließen. Die beim Bearbeitungsvor gang voreilenden Haupt- und Nebenschneiden des Span formelements führen aufgrund ihrer Stützfunktion zu ei nem besseren Führungsverhalten und zu einer Reduzierung des Schwingungsaufbaus insbesondere im Bereich der Ober schwingungen mit hohen Frequenzen und damit der Ge räuschbildung. Um das Führungsverhalten ohne Spantei lung im Bereich des Spanformelements zu verbessern, ist es von Vorteil, wenn die die Nebenschneiden begrenzen den Stufenflächen mit den benachbarten voreilenden Spanflächenpartien einen stumpfen Winkel von 70° bis 88°, vorzugsweise 75° bis 85° einschließen. Als beson ders vorteilhaft für diesen Zweck hat es sich erwiesen, wenn die Länge der Schneidkante im Bereich des Span formelements 15 bis 40% der gesamten Schneidkantenlänge beträgt.

Zur Verbesserung des Kräfteausgleichs beim Schneidvor gang kann das Spanformelement bezüglich der dachförmi gen Spitze auch unsymmetrisch ausgebildet werden. Ins besondere können zu diesem Zweck die voreilenden Schneidkanten- und Spanflächenpartien einen zur einen Schneidecke hin schräg abfallenden und zur anderen Schneidecke hin schräg ansteigenden Verlauf aufweisen.

Um das Führungsverhalten eines mit den erfindungsge mäßen Schneidelementen bestückten Bohrwerkzeug vor al lem beim Anbohrvorgang zu verbessern, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß für die Stufenhöhe des Spanformelements die Bezie hung

h = a.f/tanδ

gilt, wobei f den Werkzeugvorschub pro Umdrehung des Maschinenwerkzeugs und δ den Freiwinkel im Bereich der voreilenden Schneidkantenpartie bedeuten und der Faktor a = 0,2 bis 1,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 beträgt.

Um die Spanbildung und die Spanabfuhr zu verbessern, weisen die Spanflächen im Bereich des Spanformelements und außerhalb des Spanformelements je einen von der Schneidkante aus zunächst abfallenden und sodann bis zu einem kantenabseitigen Plateau ansteigenden konkaven Verlauf auf. Eine weitere Verbesserung in dieser Hin sicht wird dadurch erreicht, daß der Spanwinkel von den Stufenrändern des Spanformelements aus bis zur Schneid ecke hin stetig abnimmt.

Die erfindungsgemäßen Schneideinsätze werden bevorzugt in Vollbohrern oder in Doppelschneidern mit mindestens zwei Schneideinsätzen verwendet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Schneid einsatzes für die spanabhebende Bearbeitung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Schneideneinsatzes in Richtung Freifläche;

Fig. 3 eine Draufsicht des Schneideinsatzes in Rich tung Spanflächen;

Fig. 4a einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3 im Be reich des Spanformelements;

Fig. 4b einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 3a;

Fig. 5a und b ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel ei nes Schneideinsatz es in Darstellungen entspre chend Fig. 2 und 3.

Der in der Zeichnung dargestellte Schneideinsatz ist vor allem für Bohrwerkzeuge in Form von Vollbohrern oder Zweischneidenbohrern bestimmt. Er ist als im Umriß sechseckige Wendeschneidplatte ausgebildet, deren drei an den einen spitzen Winkel α einschließenden Schneid ecken 10 miteinander verbundene Schneidkanten 12 durch eine Spanfläche 14 und eine Freifläche 16 begrenzt sind und jeweils zwei unter Einschluß eines stumpfen Winkels β im Bereich einer dachförmigen Spitze 18 ineinander übergehende Kantenabschnitte 20 aufweisen. Je nach Ein spannung der Wendeschneidplatte ist jeweils eine der Schneidkanten 12 mit den zugehörigen Schneidkantenab schnitten 20 wirksam. Die zu jeder Schneidkante 12 ge hörende Spanfläche 14 weist ein erhabenes Spanformele ment 22 auf, das vom Inneren der Spanfläche 14 aus bis zur betreffenden Schneidkante 12 reicht und sich dort unter Einschluß der dachförmigen Spitze 18 partiell über die beiden Schneidkantenabschnitte 20 erstreckt. Die Schneidkantenabschnitte 20 und die benachbarten Spanflächenpartien 14 weisen eine das Spanformelement 22 begrenzende Stufe 24 auf, deren Randkanten 26 auf ihren der jeweiligen Schneidecke 10 zugewandten Seiten mit dem betreffenden Schneidkantenabschnitt einen Win kel γ < 90° einschließen und eine zur voreilenden Schneidkante 12' im Bereich des Spanformelements 22 ge hörende voreilende Nebenschneide bilden. Die Länge der voreilenden Schneidkante 12' im Bereich des Spanform elements 22 beträgt bei dem gezeigten Ausführungsbei spiel etwa 25% der gesamten Schneidkantenlänge, während die Höhe h der Stufe 24 des Spanformelements 22 nach der Beziehung

h = a.f/tanδ

bestimmt wird, wobei f den Werkzeugvorschub pro Umdre hung (Fig. 4a) und δ den Freiwinkel im Bereich der voreilenden Schneidkantenpartie 12' (Fig. 4b) bedeuten, und der Faktor a bei dem in Fig. 4a gezeigten Ausfüh rungsbeispiel etwa 0,5 beträgt. Die Vorschubrichtung ist in Fig. 4a durch den Pfeil 25 angedeutet, während die zur Vorschubrichtung 25 senkrechten gestrichelten Linien 1, 2, 3, 4, 5 und 6 die Lage der Schneidplatte in jeweils Zehntel Umdrehungsschritten (0,1 f) innerhalb des Werkstücks andeuten. Aus Fig. 4a ist zu erkennen, daß die Winkelhalbierende 29 der dachförmigen Spitze 18 mit der Vorschubrichtung 25 einen spitzen Winkel ε einschließt. Beim Anbohrvorgang ergibt sich dadurch ei ne zeitabhängige Verschiebung der Eingriffstellen an den Schneidkantenabschnitten, die abhängig vom Winkel ε unterschiedlich sein können. Wichtig ist, daß beim Erreichen des Endes der voreilenden Schneidkante 12' eine gewisse Zeit vergeht, bis die nacheilenden Ab schnitte 12'' der Schneidkante zum Eingriff kommen. Diese Verzögerung macht bei dem gezeigten Ausführungs beispiel etwa eine halbe Umdrehung des betreffenden Werkzeugs aus. Das Spanformelement 22 gräbt während dieser halben Umdrehung eine Spur in das Werkstück, die zentrierend und stabilisierend wirkt.

Die nacheilenden Schneidkantenabschnitte 12'' weisen einen von der Unterkante der Stufe 24 aus zur Schneid ecke 10 hin stetig ansteigenden Verlauf sowie einen entlang dieser Strecke stetig abnehmenden Spanwinkel auf. Im Bereich der Schneidecken 10 sind die Schneid kanten 12 in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Werkzeugs partiell angefast (Fase 32). Die Spanflächen 14 weisen sowohl im Bereich des Spanformelements 14 als auch im Bereich zwischen den Stufen 24 und den Schneid ecken 10 einen von der Schneidkante 12', 12'' aus zu nächst abfallenden und sodann bis zu einem kantenabsei tigen Plateau 28 ansteigenden konkaven Verlauf auf (vgl. Fig. 2). Im Zentrum des Plateaus 28 befindet sich ein Durchbruch 30 für den Durchgriff einer nicht darge stellten Befestigungsschraube.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5a und b unterschei det sich von dem in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungs beispiel dadurch, daß das Spanformelement 22 bezüglich der Dachspitze 18 asymmetrisch angeordnet ist und eine zur einen (rechten) Schneidecke 10 hin schräg abfallen den und zur anderen (linken) Schneidecke 10 hin anstei genden Verlauf aufweist. Mit dieser Maßnahme kann bei im Werkzeug einander überlappenden Schneidelemente ein Radialkräfteausgleich beim Bohrvorgang, insbesondere beim Anbohrvorgang, erzielt werden. Weiter ist aus Fig. 5a erkennbar, daß die Nebenschneide 26 des Spanformele ments im Bereich der Stufe 24 mit einem Schneidwinkel p hinterschnitten ist. Mit dieser Maßnahme kann eine für die Spanabfuhr günstige Spanverformung oder Span teilung hervorgerufen werden.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin dung bezieht sich auf einen Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung von metallischen Werkstücken. Der Schneideinsatz ist vor allem für die Verwendung in Vollbohrern oder in Doppelschneidern geeignet. Er weist mindestens eine durch eine Spanfläche 14 und eine Freifläche 16 begrenzte, sich zwischen zwei Schneid ecken 10 erstreckende Schneidkante 12 auf, die zwei un ter Einschluß eines stumpfen Winkels im Bereich einer dachförmigen Spitze 18 ineinander übergehende, zumin dest teilweise wirksame Schneidkantenabschnitte 20 auf weist. In der Spanfläche 14 befindet sich ein erhabenes Spanformelement, das vom Inneren der Spanfläche 14 aus bis zur Schneidkante 12 reicht und sich dort über die dachförmige Spitze 18 hinweg partiell über die beiden Schneidkantenabschnitte 20 erstreckt. Die Schneidkan tenabschnitte 20 und die benachbarten Spanflächen 14 weisen eine das Spanformelement 22 begrenzende Stufe 24 auf, deren Randkanten 26 als Nebenschneiden des Span formelements 22 fungieren.

Claims

1. Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung von vorzugsweise metallischen Werkstücken mit min destens einer durch eine Spanfläche (14) und eine Freifläche (16) begrenzten, sich zwischen zwei Schneidecken (10) erstreckenden Schneidkante (12), die zwei unter Einschluß eines stumpfen Winkels (β) im Bereich einer dachförmigen Spitze (18) in einander übergehende, zumindest teilweise wirksame Schneidkantenabschnitte (20) aufweist, wobei die Spanfläche (14) ein erhabenes Spanformelement (22) aufweist, das vom Inneren der Spanfläche (14) aus bis zur Schneidkante (12) reicht und sich dort un ter Einschluß der dachförmigen Spitze (18) partiell über die beiden Schneidkantenabschnitte (20) er streckt.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schneidkantenabschnitte (20) und die benachbarten Spanflächenteile (14) eine das Spanformelement (22) begrenzende Stufe (24) aufwei sen.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die außerhalb des Spanformelements (22) befindlichen nacheilenden Partien (12'') der Schneidkanten (12) einen von der Unterkante der je weiligen Stufe (24) aus zur benachbarten Schneid ecke (10) hin vorzugsweise stetig ansteigenden Ver lauf aufweisen.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die nacheilenden Partien (12'') der Schneidkanten (12) in ihrem Verlauf zu den Schneid ecken (10) hin im wesentlichen das Niveau der in nerhalb des Spanformelements (22) befindlichen vor eilenden Partien (12') der Schneidkanten (12) er reichen.

5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich über die Span fläche (14) erstreckenden Stufenränder (24) auf ihren der jeweiligen Schneidecke (10) zugewandten Seite mit dem zugehörigen Schneidkantenabschnitt (20) einen Winkel (γ) von 80° bis 120°, vorzugs weise 95° bis 105°, einschließen.

6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfläche (14) im Bereich des Spanformelements (22) einen von der voreilenden Schneidkantenpartie (12') aus zunächst abfallenden und sodann bis zu einem kantenabseiti gen Plateau (28) ansteigenden konkaven Verlauf auf weist.

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfläche (14) im Bereich zwischen der Stufe (24) und der benachbar ten Schneidecke (10) einen von der nacheilenden Schneidkantenpartie (12'') aus zunächst abfallenden und sodann bis zu einem kantenabseitigen Plateau (28) zum Teil stufenförmig ansteigenden, konkaven Verlauf aufweist.

8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanwinkel der nacheilenden Schneidkantenpartie (12'') von der Stufe (24) aus bis zur benachbarten Schneidecke (10) hin stetig abnimmt.

9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkanten (26) der Stufen (24) als Nebenschneiden des Spanformelements (22) ausgebildet sind.

10. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der voreilen den Schneidkante (12') im Bereich des Spanformele ments (22) 15 bis 50% der Gesamtlänge der Schneid kante (12) beträgt.

11. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanformelement (22) bezüglich der dachförmigen Spitze (18) unsym metrisch ausgebildet ist.

12. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die voreilende Schneid kantenpartie (12') einen zur einen Schneidecke (10) hin schräg abfallenden und zur anderen Schneidecke (10) hin schräg ansteigenden Verlauf aufweist.

13. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Nebenschneiden begrenzenden Stufenflächen (24) mit den benachbar ten voreilenden Spanflächenpartien (14) einen spit zen Winkel (p) von 75° bis 88°, vorzugsweise von 79° bis 84° einschließen.

14. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Nebenschneiden (24) begrenzenden Stufenflächen (24) mit den be nachbarten voreilenden Spanflächenpartien (14) ei nen stumpfen Winkel (p) von 92° bis 110°, vorzugs weise 95° bis 105° einschließen.

15. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit mehreren, einen vorzugsweise als Dreieck ausge bildetes Vieleck begrenzenden, aus jeweils zwei Kantenabschnitten (20) bestehenden Schneidkanten (12), dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den einzelnen Schneidkanten (12) befindlichen Schneid ecken (10) zumindest partiell verfast sind.

16. Maschinenwerkzeug mit einem Schneideinsatz nach ei nem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Werkzeug beim Bearbeitungsvorgang relativ zu einem Werkstück vor geschoben (Pfeil 25) und gedreht wird, dadurch ge kennzeichnet, daß für die Stufenhöhe (h) des Span formelements (22) die Beziehung
h = a.f/tanδ
gilt, wobei f den Werkzeugvorschub pro Umdrehung und δ den Freiwinkel im Bereich der voreilenden Schneidkantenpartie (12') bedeuten und der Faktor a = 0,2 bis 1,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 beträgt.

17. Maschinenwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, daß es als Vollbohrer oder als Doppel schneider mit mindestens zwei Schneideinsätzen nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist.