DE202005000994U1

DE202005000994U1 - Spanabhebendes Werkzeug

Info

Publication number: DE202005000994U1
Application number: DE200520000994
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2015-01-22
Also published as: WO2006076907A1

Abstract

Spanabhebendes Werkzeug mit zumindest einem plättchenförmigen Schneideinsatz (16, 116, 216) aus hochverschleißfestem Schneidstoff, wie z.B. polykristallinem Diamant (PKD), Cubic Boron Nitride (CBN) oder CVD-Diamant, der über eine Kontaktflächenanordnung (22, 24, 26, 28; 122, 124; 232, 234, 238) unverrückbar mit einem Schneidenträger (14; 114; 214) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz direkt mit der Kontaktflächenanordnung (22, 24, 26, 28; 122, 124; 232, 234, 238) verklebt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein spanabhebendes Werkzeug, wie z.B. ein Dreh, Bohr, Fräs- oder Reibwerkzeug mit zumindest einem plättchenförmigen Schneideinsatz () aus hochverschleißfestem Schneidstoff, gemäß dem Obergebriff des Anspruchs 1. Solche hochverschleißfeste Schneidstoffe sind hauptsächlich polykristalliner Diamant (PKD), Cubic Boron Nitride (CBN) oder CVD-Diamant.
Solche plättchenförmigen Schneideinsätze werden dort eingesetzt, wo es darauf ankommt, mit hohen Schnittgeschwindigkeiten zu arbeiten und trotzdem gute Standzeiten zu realisieren und/oder eine besondere Oberflächengüte und Maßgenauigkeit zu erzielen.
Die Fixierung dieser Schneideinsätze an einem Schneidenträger erfolgt herkömmlich über eine Kontaktflächenanordnung, die vorzugsweise so ausgebildet ist, dass beim endgültigen Fixierungsvorgang eine maßgenaue Ausrichtung des Schneideinsatzes zum Schneidenträger erfolgen kann.
Um diese maßgenaue Ausrichtung zuzulassen und um die Beanspruchung der Schneideinsätze, die oftmals nur eine Plättchenstärke von 1 bis 2 mm haben, beherrschbar zu halten, hat man bislang derartige Schneideinsätze mit dem Schneidenträger verlötet.
Soweit bereits angedacht worden war (vgl. z.B. DE 199 03 276 A1 oder DE 299 01 414 U1 ), Schneideinsätze zu verkleben, musste der aus Hart-Schneidstoff bestehende Schneideinsatz auf einer gesonderten Auflage angebracht und dann als Verbundplatte mit dem Schneidenträger verbunden werden, was zu einem vergrößerten Herstellungsaufwand und zu Problemen bei der maßgenauen Ausrichtung führt. Außerdem musste somit die Stärke des Schneideinsatzes vergrößert werden, wodurch das Einsatzgebiet der Schneideinsätze stark eingeschränkt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Werkzeug derart weiter zu bilden, dass es für unterschiedlichste Anwendungsgebiete mit beliebiger Geometrie und Größe des Schneideinsatzes nicht nur einfacher, sondern auch mit größerer Maßhaltigkeit herstellbar ist, ohne die Standzeit des Werkzeugs zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird der Schneideinsatz direkt mit der Kontaktflächenanordnung verklebt. Versuche haben überraschender Weise gezeigt, dass selbst sehr dünne und große Schneideinsatzplättchen bei direkter flächiger Verklebung mit dem Schneidenträger nicht überbeansprucht werden, und auch die Klebeverbindung den Beanspruchungen im Schneideinsatz ohne Probleme standhält. Allerdings führt der Umstand, dass erfindungsgemäß der Verfahrensschritt des Einlötens wegfällt, dazu, dass der Schneideinsatz mit geringerem Aufwand und mit größerer Genauigkeit am Schneidenträger bzw. am Werkzeug positioniert werden kann. Denn es ist nicht mehr erforderlich, den Schneideinsatz unter Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Lötspalts zu positionieren. Die Positionierungsgenauigkeit des Schneideinsatzes wird zusätzlich dadurch angehoben, dass der Klebe-Verbindungsvorgang bei Temperaturen stattfinden kann, die – selbst wenn eine Thermo-Klebefolie zur Anwendung kommt – erheblich unter der bislang erforderlichen Löttemperatur liegen. Die Gefahr von thermisch bedingtem Maß-Verzug und/oder von sogenannten "eingefrorenen" Spannungen ist damit beseitigt. Auch hinsichtlich der Form und der Lage der Kontaktflächen, über die eine Verbindung erfolgen soll, ist man beim erfindungsgemäßen Werkzeug freier, da es auf das Flussverhalten des Lötwerkstoffs nicht mehr ankommt.
Von besonderem zusätzlichen Vorteil ist bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug, dass der Schneideinsatz als Wendeplatte ausgeführt und damit mit verdoppelter Standzeit genutzt werden kann. Denn die Klebeschicht kann wenentlich einfacher als ein Lotwerkstoff vom bereits benutzten Schneideinsatz unter Beibehaltung der Form entfernt werden, so dass der Schneideinsatz nach dem Wenden mit unveränderter Lagegenauigkeit erneut am Schneidenträger fixiert werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Grundsätzlich kann die Kontaktflächenanordnung beliebige Geometrien haben. Es hat sich gezeigt, dass – z.B. bei Verwendung für eine Reibahle – bereits eine einfache ebene verklebte Flächenanordnung ausreicht, die oben angesprochenen Vorzüge zu erzielen.
Die Klebeschicht kann auf verschiedene Art und Weise aufgetragen werden. Um eine exakte Positionierung zu fördern, ist es von Vorteil, eine Klebefolie oder einen Klebeaufdruck zu verwenden.
Für den Schneideinsatz können unterschiedlichste Strukturen Anwendung finden, je nach dem, welcher Hart-Schneidstoff verwendet wird. Wenn die Dicke der Schneidstoffschicht zwischen 20 und 70%, vorzugsweise zwischen 45 und 55% der Gesamtdicke des Schneideinsatzes entspricht wird das Plättchen zusätzlich stabilisiert, wodurch es für ein erweitertes Einsatzgebiet in Frage kommt.
Als Schneidenträger können unterschiedliche Komponenten eines Werkzeugs in Frage kommen, wie etwa der Werkzeugkörper selbst oder eine Schneidplatte.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbespiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs in der Ausgestaltung als sechs-schneidige Reibahle;
2 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht gemäß "II" in 1;
3 eine ausschnittsweise Ansicht gemäß "III" in 2;
4 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
5 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform.
In 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Reibahle bezeichnet, deren Schaft 12 ein Schneidteil 14 hat. Wie aus 2 ersichtlich, ist das Schneidteil 14 zylindrisch ausgebildet und derart bearbeitet, dass es eine Vielzahl von plättchenförmigen Schneideinsätzen 16 positionsgenau tragen kann. Die Schneideinsätze 16 bestehen aus hochverschleißfestem Schneidstoff, wie z.B. polykristallinem Diamant (PKD), Cubic Boron Nitride (CBN) oder CVD-Diamant. Die lagegenaue Positionierung für jeden Schneideinsatz 16 muss derart erfolgen, dass der wirksame Außendurchmesser DA ebenso wie die Lage und Ausrichtung der Hauptschneide 18 in einem engen Toleranzbereich sichergestellt ist.
So liegt beispielsweise die mit 20 bezeichnete Stirnfläche des Schneideinsatzes 16 um ein vorbestimmtes Maß MV in Schnittrichtung vor der mit ER bezeichneten Radialebene. Um diese genaue Ausrichtung sicherzustellen, besitzt das Schneidteil 14 beispielsweise im Teilungsabstand von im Wesentlichen von 60° eine Anordnung von zwei im Winkel von 90° zueinander liegenden Kontaktflächen 22 und 24, an denen die entsprechenden Außenoberflächen 26 bzw. 28 flächig anliegen und über die – vorzugsweise unter Verwendung einer geeigneten Montagevorrichtung eine unverrückbare Verbindung mit dem Schneidenträger vorgenommen wird.
Erfindungsgemäß ist der Schneideinsatz 16 zumindest über die Kontaktflächen 24, 28, gegebenenfalls aber auch zusätzlich über die Kontaktflächen 22, 26 mit dem Schneidenträger 14 verklebt.
An Stelle der ebenen Kontaktflächen 22 bis 28 können auch gekrümmte bzw. sonstige räumliche Flächen, wie zum Beispiel Wendelflächen zu Anwendung kommen.
Der von den Kontaktflächen 22 und 24 eingeschlossene Winkel ist auch nicht auf ein bestimmtes Maß beschänkt. Es können auch mehr als zwei zueinander im Winkel stehende Kontaktflächen genutzt werden.
Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass zur Herstellung der lagefesten Verbindung zwischen Schneideinsatz und Schneidenträger 14 eine feste Anlage des Schneideinsatzes 16 am Schneidenträger 14 genutzt werden kann, wodurch die Herstellgenauigkeit des Werkzeugs grundsätzlich verbessert wird. Weil zur Herstellung der Klebeverbindung selbst für den Fall, dass ein sogenannter Thermokleber zum Einsatz kommt, keine Prozesstemperaturen erforderlich sind, die in die Nähe eines Schmelzpunktes eines Lötmetalls kommen, werden thermisch bedingte Verspannungen und Lageungenauigkeiten (bedingt durch unterschiedliche Temperaturen des Schneideinsatzes und des Schneidenträgers bei der Endmontage) von vorne herein vermieden. Weil darüber hinaus bei einer Klebeverbindung mit größerer Sicherheit dafür Sorge getragen werden kann, dass die gesamte Kontaktfläche an der Verbindung teilnimmt, wird der Schneideinsatz auch bei sehr hohen Schnittkräften ausreichend zuverlässig unterstützt und damit vor Überbeanspruchungen gesichert.
Eine besonders hohe Positioniergenauigkeit lässt sich dann erzielen, wenn die Klebeschicht formstabil und mit genau festgelegter Dicke ausgeführt wird. Dies erreicht man beispielsweise durch Verwendung einer Klebefolie oder eines Klebeaufdrucks.
Der Schneideinsatz kann – je nach verwendetem hochverschleißfestem Schneidstoff – unterschiedlich aufgebaut sein. Vorzugsweise ist der Aufbau derart gewählt, dass die Dicke der Schneidstoffschicht DS zwischen 20 und 70%, vorzugsweise zwischen 45 und 55% der Gesamtdicke DE des Schneideinsatzes 16 entspricht. Mit anderen Worten, die Schneidstoffschicht liegt beispielsweise auf einer gleichdicken Unterlage beispielsweise aus Hartmetall, auf die die Schneidstoffschicht, wie zum Beispiel eine polykristalline Diamantschicht oder eine CBN-Schicht während eines Sinterprozesses gebunden wird.
4 zeigt eine andere Ausgestaltung der Erfindung. Während bei der Variante nach den 1 bis 3 der Schneideinsatz 16 auf dem Schneidenträger 14 sitzt, ist der Schneideinsatz 116 der Ausführungsform nach 4 auf einer auswechselbaren Schneidplatte 114 befestigt, nämlich durch eine Klebeverbindung über die Flächen 122 und ggfs. zusätzlich 124.
Anhand der 5 kann der besondere Vorteil der Erfindung zusätzlich verdeutlicht werden. Man erkennt, dass hier der stark schematisierte Schneidenträger 214 mit einer mehrseitig geschlossenen Ausnehmung 230 versehen ist, die eine Innenwandung 232 und eine Bodenfläche 234 hat. Der Schneideinsatz 216 hat komplementäre Außenoberflächen, über die unter Zurhilfenahme einer Klebeschicht eine feste Verbindung zum Schneidenträger 214 herstellbar ist. Man erkennt, dass es bei dieser Variante sogar möglich ist eine feste, über die gesamte Fläche tragende Klebeverbindung zwischen den Flächen 234 und 238 sicherzustellen.

Claims

Spanabhebendes Werkzeug mit zumindest einem plättchenförmigen Schneideinsatz (16, 116, 216) aus hochverschleißfestem Schneidstoff, wie z.B. polykristallinem Diamant (PKD), Cubic Boron Nitride (CBN) oder CVD-Diamant, der über eine Kontaktflächenanordnung (22, 24, 26, 28; 122, 124; 232, 234, 238) unverrückbar mit einem Schneidenträger (14; 114; 214) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz direkt mit der Kontaktflächenanordnung (22, 24, 26, 28; 122, 124; 232, 234, 238) verklebt ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächenanordnung (22, 24, 26, 28; 122, 124; 232, 234, 238) von zumindest einer ebenen Fläche (22, 24, 26, 28; 122, 124; 232, 234, 238) gebilet ist.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächenanordnung (22, 24, 26, 28; 122, 124; 232, 234, 238) von im Winkel zueinander stehenden Flächen gebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht von einer Klebefolie gebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht von einem Klebeaufdruck gebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz einen Aufbau hat, bei dem die Dicke (DS) der Schneidstoffschicht zwischen 20 und 70%, vorzugsweise zwischen 45 und 55% der Gesamtdicke (DE) des Schneideinsatzes (16) entspricht.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenträger von einem Werkzeugkörper (14; 214) gebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidenträger von einer Schneidplatte (114) gebildet ist.