DE202015009493U1

DE202015009493U1 - Schneidplatte und Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE202015009493U1
Application number: DE202015009493.7U
Authority: DE
Original assignee: LMT Kieninger GmbH and Co KG
Current assignee: LMT Kieninger GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2025-05-14
Also published as: CN205851948U; DE102015107585A1

Abstract

Schneidplatte (4) zur Aufnahme in einer Nut (3) eines Aufnahmeschafts (2) eines Schneidwerkzeugs (1), insbesondere eines Kopierfräsers, mit wenigstens einer Schneidkante (41, 42, 411, 421, 412, 422), mit Spanflächen (481, 482, 483, 484), Freiflächen (491, 492, 493, 494) und Auflageflächen (46, 47), und mit einer Durchgangsöffnung (45) zur Befestigung der Schneidplatte (4) in der Nut (3) mittels einer Befestigungsschraube (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (4) durch Pressen und Sintern eines Hartmetall-Schneidstoffpulvers hergestellt ist und die wenigstens eine Schneidkante (41, 42, 411, 421, 412, 422), die Spanflächen (481, 482, 483, 484) und die Freiflächen (491, 492, 493, 494) im gesinterten Zustand belassen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidplatte zur Aufnahme in einer Nut eines Aufnahmeschafts eines Schneidwerkzeugs, insbesondere eines Kopierfräsers, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schneidwerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5.
Die Bearbeitung von Freiformflächen, wie sie unter anderem im Gesenk- und Formenbau bzw. der Luft- und Raumfahrt angewandt wird, erfolgt in der Regel mittels Kopierfräsern, welche bei einer Rotation um ihre Mittelachse eine Kugel- bzw. Torusform abbilden. Hierbei kommt häufig eine zweischneidige, austauschbare Schneidplatte zum Fräsen und Bohren zum Einsatz, die zentral in einem Aufnahmeschaft mit einer endseitigen, zur Aufnahme der Schneidplatte dienenden Nut mit einer kreisförmigen Durchgangsöffnung aufgenommen sind, durch welche ein Befestigungselement zur Lagesicherung der Schneidplatte eingeschraubt wird. Diese Kopierfräser kommen zum Schruppen oder Schlichten von metallischen, wie auch nichtmetallischen Werkstoffen zum Einsatz.
Hierbei handelt es sich nicht um nach DIN ISO 1832 unter anderem bezüglich der Plattenform, des Freiwinkels und der Plattendicke genormte Schneidplatten. Im Gegensatz zu den in der DIN ISO 1832 bzw. DIN ISO 6987 beschriebenen Plattenformen, welche dem Stand der Technik entsprechend teilweise sowohl an ihrer Frei- bzw. Umfangsfläche als auch an Teilen ihrer Spanfläche nach dem Sintern keine weitere materialabtragende Bearbeitung der Makrogeometrie zum Beispiel durch Schleifen erfahren, werden die aus dem Stand der Technik bekannten Schneidplatten von Kopierfräsern im Bereich ihres Umfangs, d.h. der Freifläche bzw. entlang der Auflageflächen und der Spanflächen, mechanische materialabtragend nachbearbeitet.
Des Weiteren unterscheiden sich die Schneidplatten von Kopierfräsern auch im Hinblick auf die Befestigung der Schneidplatten von den in der DIN ISO 1832 bzw. DIN ISO 6987 beschriebenen Schneidplatten. Während bei den Schneidplatten nach DIN ISO 1832 die Befestigung mittels Schraube oder Klemmung über Pratzen bzw. Bolzen erfolgt, so dass hier die Schneidplatten einseitig gegen eine Auflage gedrückt werden, werden Schneidplatten von Kopierfräsern in einer Nut in einem Aufnahmeschaft eines Schneidwerkzeugs zwischen einem ersten und zweiten Endabschnitt unter Einbezug einer Durchgangsöffnung der Schneidplatte und einer Durchgangsöffnung in den Endabschnitten mit Hilfe einer Befestigungsschraube fixiert, so dass es zu einer beidseitigen Anlage kommt.
Durch das bei aus dem Stand der Technik bekannten Schneidplatten von Kopierfräsern durchgeführte Schleifen können sich entlang der Schneidkante Defekte in Form von Rissen, Ausbröckelungen, Abschifferungen bzw. Schädigungen des Gefüges, verursacht durch Schleifbrand aufgrund thermischer Vorgänge, in Form von Eigenspannungsumwandlungen ergeben. Gleichfalls führt das unter Zuhilfenahme von Kühlschmiermitteln durchgeführte Schleifen oftmals zu einer Korrosion des durch Pulvermetallurgie hergestellten Schneidstoffs mit Kobalt als Bindephase. Diese Korrosion macht sich bei den beschriebenen Schneidplatten durch das Auftreten von sogenanntem Kobalt-Leaching, also einer Auswaschung des Kobaltanteils, bemerkbar. Sowohl Risse, Ausbröckelungen bzw. Abschifferungen oder Gefügeschädigungen als auch die Kobalt-Auswaschungen entlang der Schneidkante machen sich in der Leistungsfähigkeit der Schneidplatte bemerkbar. So ist ein frühzeitiges Versagen nach bereits kurzer Eingriffszeit nicht auszuschließen.
Neben den entstehenden Mehrkosten für die beim Schleifen zusätzlich durchzuführenden Arbeitsgänge ergibt sich ein weiterer Nachteil, da die Materialabtragung zu einer Verringerung der Effizienz im Hinblick auf die Ausnutzung des Schneidstoffs führt. So ist nach dem Schleifen eine entsprechende Entsorgung bzw. Wiederaufbereitung des Schneidstoff-Schlamms erforderlich.
In der EP 0 523 404 B1 , der DE 103 08 036 B4 und der DE 600 06 839 T2 werden Schneidplatten beschreiben, bei denen um 180° versetzte Schneidkanten vorgesehen sind. Durch das Lösen der Befestigungsschraube kann die abgenutzte Schneidkante gewechselt oder gewendet werden, um einen weiteren Schneidenteil in Einsatz zu bringen, welcher an dieser Schneidplatte vorhanden ist.
Die DE 10 2011 087 507 A1 beschreibt eine durch Sintern eines Rohlings hergestellte keramische Schneidplatte in Form einer Wendeschneidplatte, mit einer Ober- und Unterseite, die jeweils eine Auflagefläche für den Einbau in einen Klemmhalter eines Schneidwerkzeuges aufweisen, mit die Ober- und Unterseite verbindenden Seitenflächen und mit Schneidkanten zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken. Angrenzend an die Schneidkanten kann eine umlaufende, die Auflagefläche umgrenzende Spanfläche angeordnet sein, wobei die Seitenflächen, die Schneidkanten und die Spanflächen aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut bestehen und keine Schädigung durch eine materialabtragende Bearbeitung erfahren haben und ausschließlich die Auflagefläche einer materialabtragenden Bearbeitung unterzogen wurde und nicht aus der beim Sintern entstandenen Sinterhaut besteht.
Zwar wird in der DE 10 2011 087 507 A1 auf die positiven Auswirkungen der Sinterhaut hingewiesen, von der dort behauptet wird, dass sie die Verschleißbeständigkeit erhöhe. Jedoch gilt es zu berücksichtigen, dass es durch die silbern bzw. dunkelgrau geprägte Sinterhaut zu einer Oberflächenrauheit kommt, welche während des Zerspanungsprozesses insbesondere im Bereich der Schneidkante das Abfließen des Spans behindern kann. Die negative Oberflächenbeschaffenheit der Schneidplatte begünstigt dabei die Adhäsion zwischen der Schneidplatte und dem abzutragenden Werkstoff, was zur Bildung von Aufbauschneiden führt. Neben der Adhäsionsneigung führt die Sinterhaut sowie das oben beschriebene Kobalt-Leaching zu Problemen bezüglich der Benetzbarkeit des Werkstoffs der Schneidplatte mit einer Beschichtung. Die schlechte Benetzbarkeit führt bei Schneidplatten, die mittels CVD bzw. PVD-Verfahren beschichtet werden, gleichfalls zu einer reduzierten Leistungsfähigkeit.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schneidplatte zur Aufnahme in einer Nut eines Aufnahmeschafts eines Schneidwerkzeugs, insbesondere eines Kopierfräsers zu schaffen, die kostengünstiger herstellbar sind und die eine lange Standzeit der Schneidplatte gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind also wenigstens eine Schneidkante, die Spanflächen und die Freiflächen im gesinterten Zustand belassen. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich somit durch eine optimale Ausnutzung der Ressource Schneidstoff durch Verwendung des Direktpressens aus, was die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Schneidplatte erheblich reduziert. Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise wenn die Schneidplatte für eine Schruppbearbeitung vorgesehen ist, können auch die Auflageflächen, d.h. die beiden die Schneidplattendicke begrenzenden Flächen, im gesinterten Zustand belassen sein. Bei entsprechender Erfordernis können die beiden Auflagenflächen jedoch auch materialabtragend bearbeitet werden. Da die Auflageflächen der Schneidplatte beim späteren Zerspanungsprozess nicht im Eingriff und somit für die eigentliche Zerspanungsfunktion der Schneidplatte irrelevant sind, wird auch in diesem Fall keine der Funktionsflächen der erfindungsgemäßen Schneidplatte materialabtragend bearbeitet.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch den Verzicht auf eine gezielte Schleifbearbeitung entlang der Schneidkanten keine Wärme in die Schneidplatte eingebracht wird, sodass es zu keinen Gefügeumwandlungen kommen kann und eventuell daraus resultierende Beschädigungen vermieden werden.
Bei der vorliegenden Erfindung besteht demnach eine Differenzierung in der Herstellung, da die Schneidplatten keiner weiteren materialabtragenden Bearbeitung an der Umfangsfläche bzw. Freifläche unterzogen werden. Die eventuell erforderliche materialabtragende Bearbeitung der Auflageflächen dient lediglich dazu, bei der Herstellung vorhandenes Aufmaß zu entfernen und damit eine in der Dicke sehr exakt maßhaltige Schneidplatte zu erzeugen. Dieses Herstellungsprinzip lässt sich sowohl für Schneidplatten mit nur einem als auch für Schneidplatten mit mehreren Schneidenteilen anwenden.
Eine sehr vorteilhafte Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Schneidkanten geschwungen bzw. bogenförmig ausgeführt sein können, so dass ein weicher Schnitt erfolgt und gleichzeitig keine Nacharbeit mittels Schleifen mehr durchgeführt wird.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schneidplatte einer Maßhaltigkeit nach den Toleranzklassen J, K, L, M und N nach DIN ISO 1832 genügt, wobei eine Toleranz bezüglich des Durchmessers und der Schneidplattenlänge ±0,05 mm beträgt. Dadurch lässt sich die Schneidplatte im Prinzip für sämtliche auftretende Anwendungen einsetzen.
Eine weitere Verringerung der Herstellungskosten der Schneidplatte kann erreicht werden, wenn die Durchgangsöffnung der Schneidplatte einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, welcher nach dem Sintern keine weitere Bearbeitung erfährt.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Schneidstoffpulver eines oder mehrere der nachfolgend genannten Materialien aufweist: WC-Co Hartmetalle, WC-(Ti/Ta/Nb)C-Co Hartmetalle. Diese Materialien haben sich hinsichtlich der meisten Anwendungsfälle bei der zerspanenden Bearbeitung als sehr gut geeignet erwiesen, wobei die Schneidplatte mit Hartmetall-Schneidstoffpulvern besonders gut herstellbar ist.
In Anspruch 5 ist ein Schneidwerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Schneidplatte angegeben.
Die erfindungsgemäße ausgestaltete Schneidplatte und das zu ihr passende, erfindungsgemäße Schneidwerkzeug erlauben eine einfache und sichere Ausrichtung und Fixierung der Schneidplatte im Schneidwerkzeug und stellen damit eine vorteilhafte Alternative zum Stand der Technik dar. Eine Neueinstellung der Schneidplatte nach dem Schneidplattenwechsel bzw. Schneidplattenwenden entfällt bei diesem Schneidwerkzeug.
Um eine sehr exakte Anlage der Schneidplatte in der Nut des Schneidwerkzeugs zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsschraube mit der Kreisform des Querschnitts der Durchgangsöffnung der Schneidplatte eine Einpunktanlage bildet.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs;
2 einen vorderen Teil des Aufnahmeschafts des Schneidwerkzeugs aus 1;
3a–3g eine Übersicht von einseitigen Schneidplatten mit verschieden bogenartig ausgeführten Schneidkanten;
4a–4b zwei Schneidplatten mit um 180° versetzten Schneidkanten für zweimalige Verwendung;
5a–5b Detailansichten zweier Schneidplatten;
6 eine Detailansicht einer Schneidkante;
7 eine Befestigungsschraube zur Befestigung einer Schneidplatte an einem Aufnahmeschaft;
8 einen Schnitt durch das Schneidwerkzeug im Aufnahmebereich der Schneidplatte;
9a–9b Schnitte durch Schneidwerkzeuge im Aufnahmebereich der Schneidplatte; und
10 ein Presswerkzeug zur Herstellung von Schneidplatten.
Ein in 1 in seiner Gesamtheit und in 2 vergrößert dargestelltes Schneidwerkzeug 1 weist einen Aufnahmeschaft 2 auf, der zum Einsatz in einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine ausgebildet ist. Der Aufnahmeschaft 2 weist eine Nut 3 zur Aufnahme einer Schneidplatte 4 sowie eine Bohrung 6 auf, in welche eine Befestigungsschraube 5 zur Lagesicherung der Schneidplatte 4 an dem Schneidwerkzeug 1 einschraubbar ist. Bei dem Schneidwerkzeug 1 handelt es sich im vorliegenden Fall um einen Kopierfräser, für den die nachfolgend näher beschriebene Schneidplatte 4 besonders gut geeignet ist.
Der vordere Teil des Aufnahmeschafts 2 ist in einen ersten Endabschnitt 21 und einen zweiten Endabschnitt 22 gespalten, zwischen denen sich die Nut 3 befindet. Die Nut 3 ist nach vorne offen ausgestaltet und weist zwei zu einer Längsachse 25 des Aufnahmeschafts 2 parallele Innenseitenwände 31, 32 sowie einen Boden 35 auf.
Die Bohrung 6 erstreckt sich im vorderen Teil des Aufnahmeschafts 2 sowohl senkrecht zu der Längsachse 2 des Aufnahmeschafts 2 als auch senkrecht zu den parallelen Innenseitenwänden 31, 32 der Nut 3. Die Bohrung 6 wird dabei aus einem ersten Bohrungsabschnitt 61, der sich durch den ersten Endabschnitt 21 des Aufnahmeschafts 2 erstreckt, und aus einem zweiten Bohrungsabschnitt 62 gebildet, der sich durch den zweiten Endabschnitt 22 des Aufnahmeschafts 2 erstreckt.
Der erste Bohrungsabschnitt 61 weist ausgehend vom Umfangsbereich des ersten Endabschnitts 21 des Aufnahmeschafts 2 eine trichterförmige Senkung zum Führen und Lagesichern eines entsprechend ausgebildeten Kopfs 51 der Befestigungsschraube 5 auf.
Der zweite Bohrungsabschnitt 62 weist ein in 8 dargestelltes Innengewinde 621 zum Einschrauben eines korrespondierenden Außengewindes 531 eines Schafts 53 der Befestigungsschraube 5 auf.
Zur Lagesicherung bzw. Befestigung der Schneidplatte 4 in der Nut 3 des Aufnahmeschafts 2 des Schneidwerkzeugs 1 wird die Befestigungsschraube 5 durch den ersten Bohrungsabschnitt 61 der Bohrung 6 und durch eine Durchgangsöffnung 45 der entsprechend in der Nut 3 platzierten Schneidplatte 4 hindurchgeführt und in das Innengewinde 621 des zweiten Bohrungsabschnitts 62 der Bohrung 6 eingeschraubt. Dabei weist die Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 an ihren Kanten eine Abschrägung auf, was das Durchführen der Befestigungsschraube 5 durch die Durchgangsöffnung 45 erleichtert. Die Abschrägung ist dabei zu jeweiligen Auflageflächen 46, 47 der Schneidplatte 4 hin vorgenommen.
In den 3a–3g sind verschiedene Ausführungsformen der Schneidplatte 4 dargestellt. Die 4a und 4b zeigen zwei weitere Ausführungsformen der Schneidplatte 4, jeweils mit um 180° versetzten Schneidkanten für zweimalige Verwendung, wobei in 4a eine Schneidplatte 4 für einen Kugelfräser und 4b eine Schneidplatte 4 für einen Torusfräser dargestellt ist. 5a zeigt die doppelseitige Schneidplatte 4 aus 4a im vergrößerten Maßstab. In ähnlicher Weise zeigt 5b die einseitige Schneidplatte 4 aus 3e im vergrößerten Maßstab. In 6 ist eine Schneidkante der Schneidplatte 4 aus 5a nochmals vergrößert dargestellt. Aus diesen Figuren geht hervor, dass die Erfindung auf sehr viele Arten von Schneidplatten 4 anwendbar ist.
Sämtliche Schneidplatten 4 der oben genannten Figuren weisen dabei wenigstens eine, im vorliegenden Fall jeweils zwei Schneidkanten 41, 42 bzw. mehrere Schneidkanten 411, 421, 412, 422, mehrere Spanflächen 481, 482, 483, 484, mehrere Freiflächen 491, 492, 493, 494, die Durchgangsöffnung 45 und die beiden einander gegenüberliegenden Auflageflächen 46, 47 auf. Die Schneidkante 41, 42 oder 411, 421 oder 412, 422 ist dabei, wie an sich bekannt, zwischen der Spanfläche 481, 482 oder 483, 484 und der Umfangsfläche, welche die Freifläche 491, 492 oder 493, 494 bildet, angeordnet. Es ist bei einem Vergleich der in den verschiedenen Figuren dargestellten Schneidplatten 4 zu erkennen, dass dieselben sowohl einfache, gerade als auch komplex ausgeprägte, Hinterschneidungen aufweisende Schneidkanten 41, 42 oder 411, 421 oder 412, 422, aufweisen können.
Die Schneidplatte 4 ist durch Pressen und Sintern eines Schneidstoffpulvers hergestellt. Als Schneidstoffpulver kommen bevorzugt WC-Co Hartmetalle, WC-(Ti/Ta/Nb)C-Co Hartmetalle zum Einsatz. Nach dem Pressen und Sintern können, wenn erforderlich, lediglich die Auflageflächen 46 und 47 materialabtragend bearbeitet, insbesondere geschliffen, werden, wohingegen die wenigstens eine Schneidkante 41, 42, 411, 421, 412, 422, die Spanflächen 481, 482, 483, 484 und die Freiflächen 491, 492, 493, 494 im gesinterten Zustand belassen werden. Auch die Auflageflächen 46 und 47 können gegebenenfalls im gesinterten Zustand belassen werden. Durch das Pressen und Sintern ohne die nachfolgende materialabtragende Behandlung kann eine Schneidplatte 4 hergestellt werden, die einer Maßhaltigkeit nach den Toleranzklassen J, K, L, M und N nach DIN ISO 1832 genügt. Die Toleranz bezüglich des Durchmessers und der Schneidplattenlänge beträgt dabei ±0,05 mm.
Durch die materialabtragende Bearbeitung der Auflageflächen 46 und 47 wird eine ebene, passgenaue Anlage der Schneidplatte 4 an den Innenseitenwände 31, 32 der Nut 3 gewährleistet, wenn dies entsprechend erforderlich ist. Der Verzicht auf die materialabtragende Bearbeitung der Auflageflächen 46 und 47 bei wenigstens einer Schneidkante 41, 42, 411, 421, 412, 422, der Spanflächen 481, 482, 483, 484 und der Freiflächen 491, 492, 493, 494 und das Belassen derselben im gesinterten Zustand ist für einen passgenauen Einsatz der Schneidplatte 4 im Schneidwerkzeug 1 völlig ausreichend und ermöglicht eine einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung der Schneidplatte 4.
Die in 7 vergrößert dargestellte Befestigungsschraube 5 weist zwischen ihrem Kopf 51 und ihrem Schaft 53 eine Durchmessererweiterung bzw. eine Verdickung bzw. einen verdickten Andruckbereich 52 auf, der stetig zum Schaft 53 übergeht. Dieser Andruckbereich 52 dient dazu, eine Vorspannung zwischen der Schneidplatte 4, der Befestigungsschraube 5 und dem Aufnahmeschaft 2 zu erzeugen, durch welche die Schneidplatte 4 in eine definierte Vorzugsposition in der Nut 3 gedrückt wird. Vorzugsweise ist der Andruckbereich 52 so ausgebildet, dass sich eine punktförmige Berührung zwischen dem verdickten Andruckbereich 52 der Befestigungsschraube 5 und der Mantelfläche der Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 ergibt, wodurch die Schneidplatte 4 sehr exakt gegenüber dem Schneidwerkzeug 1 positioniert wird.
Um die Schneidplatte 4 in die definierte Vorzugsposition in der Nut 3 des Aufnahmeschafts 2 zu bringen, wird die Schneidplatte 4 zunächst, wie in 8 dargestellt, von Hand in die Nut 3 eingeschoben. Dies erfolgt zwischen den oben unter Bezugnahme auf die 5a und 5b näher dargestellten und bezeichneten Anlageflächen 43, 44, 431, 432, 441, 442 der Schneidplatte 4 und den Innenseitenwänden 31, 32 der Nut 3. Um eine spätere sichere Anlage zu erhalten, sind entsprechend die Mittelachsen der Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 und des zweiten Bohrungsabschnitts 62 der Bohrung 6 geringfügig gegeneinander versetzt. Auf diese Weise ergibt sich eine Vorspannung der Schneidplatte 4 in der Nut 3. Die Befestigungsschraube 5 kann dennoch durch den ersten Bohrungsabschnitt 61 und die Durchgangsöffnung 45 geschoben und in den zweiten Bohrungsabschnitt 62 eingeschraubt werden, da sowohl der Durchmesser des ersten Bohrungsabschnitts 61 der Bohrung 6 als auch der minimale Durchmesser der Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 zumindest den maximalen Durchmesser des Andruckbereichs 52 der Befestigungsschraube 5 aufweisen und somit größer sind als der Durchmesser des Schafts 53 der Befestigungsschraube 5.
Wird nun der Schaft 53 der Befestigungsschraube 5 durch die Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 in den zweiten Bohrungsabschnitt 62 der Bohrung 6 eingeschraubt, so wird der Andruckbereich 52 der Befestigungsschraube 5 in Richtung R1 auf die Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 gezogen. Dadurch, dass der Andruckbereich 52 einen stetigen Übergang zum Schaft 53 der Befestigungsschraube 5 aufweist, wächst der Durchmesser der Befestigungsschraube 5 im Kontaktbereich zur Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 im Verlauf des Eindrehens der Befestigungsschraube 5 ebenfalls stetig an und drückt deshalb zunehmend auf die dem Boden 35 der Nut 3 zugewandte Seite der Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4, wodurch die Schneidplatte 4 in Richtung R2 gegen den Boden 35 der Nut 3 gedrückt wird. Dadurch wird die Schneidplatte 4 mit einer Vorspannung beaufschlagt.
Zusätzlich wird eine weitere Vorspannung der Schneidplatte 4 gegen die Nut 3 des Schneidwerkezugs 1 dadurch bewirkt, dass die Befestigungsschraube 5 als Senkkopfschraube ausgestaltet ist, d.h. dass der Kopf 51 eine Kegelform aufweist, und, wie bereits oben beschrieben, der erste Bohrungsabschnitt 61 der Bohrung 6 im ersten Endabschnitt 21 des Aufnahmeschafts 2 dazu passend eine trichterförmige Senkung aufweist, wobei die Achse der Bohrung 6 gegenüber der Achse der Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 in Richtung des Bodens 35 der Nut 3 versetzt ist. Wird nun die Befestigungsschraube 5 eingeschraubt, so drückt ihr Andruckbereich 52 zusätzlich verstärkt in Richtung R2 auf den Boden 35 der Nut 3 und zunehmend auf die Innenwand der Durchgangsöffnung 45 und spannt somit die Schneidplatte 4 gegen die Nut 3 vor.
Beim weiteren Anziehen der Befestigungsschraube 5 werden die Innenseitenwände 31, 32 der Nut 3 gegeneinander gezogen und umfassen die Seitenwände 46, 47 der Schneidplatte 4 form- und reibschlüssig, wodurch die Einspannung der Schneidplatte 4 und damit ihre Ausrichtung und Fixierung bzw. Indexierung im Schneidwerkzeug 1 weiter verbessert wird.
In 9a ist eine wendbare Schneidplatte 4 bzw. eine Wendeschneidplatte 4 und in 9b eine einseitige Schneidplatte 4 dargestellt. Insbesondere aus den 9a und 9b geht hervor, dass die Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Dieser kreisförmige Querschnitt der Durchgangsöffnung 45 wird gleichfalls nach dem Sintern belassen und nicht bearbeitet. Der kreisförmige Querschnitt erlaubt eine in den 9a und 9b verdeutlichte Einpunktanlage A3 der Befestigungsschraube 5 an der Durchgangsöffnung 45, der durch die Durchmessererweiterung bzw. die Verdickung bzw. den verdickten Andruckbereich 52 erreicht wird. Der Andruckbereich 52 der Befestigungsschraube 5 bildet beim Anziehen der Befestigungsschraube 5 in dem Innengewinde 621 des zweiten Bohrungsabschnitts 62 der Bohrung 6 mit dem kreisförmigen Querschnitt der Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 an der Innenwand die in den 9a und 9b verdeutlichte Einpunktanlage A3, wodurch gleichfalls eine Vorspannung der Schneidplatte 4 gegen die Nut 3 des Schneidwerkzeugs 1 resultiert. Des Weiteren wird bei beiden Ausführungsformen der Schneidplatte 4 der 9a und 9b eine Zweipunktanlage A1, A2 der Schneidplatte 4 am Boden 35 der Nut erreicht. Durch ein entsprechend ausgeführtes Fixierprisma liegt die Schneidplatte 4 dabei in einer eindeutigen Vorzugslage. Die Punkte A1, A2 der Zweipunktanlage A1, A2 sowie der Punkt A3 der Einpunktanlage A3 bilden dabei ein Kräftedreieck, das unter anderem zum sicheren Halt der Schneidplatte 4 in der Nut 3 des Aufnahmeschafts 2 des Schneidwerkzeugs 1 beiträgt.
Durch Rotation des Schneidwerkzeugs 1 um seine Längsachse 25, in deren Flucht sich die Schneidplatte 4 am vorderen Ende des Aufnahmeschafts 2 zwischen den beiden Endabschnitte 21 und 22 befindet, und durch in Eingriff bringen der Schneidplatte 4 mit einem nicht dargestellten Werkstück wird ein Abtragen des zu bearbeitenden Werkstoffs erzielt. Dabei dringen die Schneidkanten 41, 42 bei einseitigen Schneidplatten 4 bzw. die Schneidkanten 411, 421 oder 412, 422 bei Wendeschneidplatten durch die Ausgestaltung als Bogen bzw. Helix nach und nach in den Werkstoff ein. Durch dieses sanfte Eindringen wird die Belastung auf die Schneidkanten 41, 42 oder 411, 421 oder 412, 422 kontinuierlich gesteigert und garantiert größtmögliche Stabilität. Im Gegensatz dazu tritt bei einem ruckartigen Eintreten in den Werkstoff, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, eine schlagartige Belastung auf, wodurch es zu einem frühzeitigen Versagen der Schneidplatte in Form von Ausbröckelungen bzw. Abschifferungen und im schlimmsten Fall zum Schneidplattenbruch kommen kann.
Zur Herstellung der Schneidplatte 4, auf die oben schon kurz eingegangen wurde, kommt Pressen und Sintern zum Einsatz. Dabei wird ein in 10 dargestelltes Presswerkzeug 7 verwendet, welches einen Oberstempel 71, einen Unterstempel 72 und zwei bewegliche Matrizenelemente 73 und 74 aufweist. Weiterer Bestandteil des Presswerkzeugs 7 ist ein Dorn 75, welcher zur Erzeugung der Durchgangsöffnung 45 der Schneidplatte 4 verwendet wird. Dabei wird die Geometrie der Spanflächen 481, 482, 483, 484 der Schneidplatte 4 bereits bei der Herstellung des Presswerkzeugs 7 sowohl in den Oberstempel 71 als auch in den Unterstempel 72 integriert. Die Geometrie der Umfangsflächen, d. h. Freiflächen 491, 492, 493, 494 wird dabei in die Matrizen 73, 74 integriert.
Zur Herstellung der Schneidplatte 4 wird zunächst das Schneidstoffpulver in die als Negativform dienenden geschlossenen Matrizen 73, 74 gefüllt. Dabei kommt ein nicht dargestellter Füllschuh zum Einsatz, welcher über die jeweilige Matrize 73, 74 gleitet und aus einem Vorratsbehältnis die Schneidstoffpulverzufuhr erhält. Nach dem Füllvorgang beginnt der Pressvorgang durch Bewegung des Oberstempels 71, des Unterstempels 72 und des Dorns 75. Der Ausstoßvorgang des Presslings erfolgt zum einen durch Verfahren des Oberstempels 71, des Unterstempels 72 und des Dorns 75 entgegen der Pressrichtung und zum anderen durch Bewegung der Matrizenelemente 71, 72 in Längsrichtung L1 bzw. L2. Im Anschluss an das Pressen erfolgt das Sintern, wodurch der Pressling seine endgültige Festigkeit erhält und danach, wie oben erwähnt, lediglich die Auflagenflächen 46, 47 bei entsprechender Erfordernis eine materialabtragende Bearbeitung erfahren.
Dabei erhalten sowohl die Spanflächen 41, 42 oder 411, 421 oder 412, 422 wie auch die Freiflächen 491, 492 oder 493, 494 ihre geometrische Endgestaltung bereits bei Auslegung des Presswerkzeugs 7. Dadurch, dass die geometrische Endgestalt mit Ausnahme der bereits oben erwähnten, dem Pressen und Sintern nachfolgenden materialabtragenden Bearbeitung der Auflagenflächen 46, 47 mit dem Presswerkzeug 7 erzielt wird, ist keine materialabtragende Bearbeitung in Form von Schleifen erforderlich, so dass eine Schädigung der Schneidkante 41, 42 oder 411, 421 oder 412, 422 eliminiert wird. Gleichfalls wird das Risiko bezüglich Kobalt-Auswaschungen auf ein vertretbares Minimum reduziert.
Um eine beim Sintern auftretende Schwindung des gepressten Rohlings zu kompensieren, wird vorzugsweise zunächst empirisch ermittelt, d. h. durch mehrfaches Herstellen und Vermessens unterschiedlich dimensionierter Schneidplattenrohlinge in einem iterativen Prozess festgestellt, wie sich die Form des gesinterten Rohlings gegenüber der Form des gepressten Rohlings verändert. Danach wird das Presswerkezug 7 derart angepasst, dass der gesinterte Rohling mit Ausnahme der materialabtragenden Bearbeitung an den Auflageflächen 46, 47 der Schneidplatte 4 keinerlei Bearbeitung mehr erfährt, um seine endgültige Gestalt zu erhalten.
Als weiteres Herstellungsverfahren zur Verbesserung der Eigenschaften der Schneidkante 41, 42 oder 411, 421 oder 412, 422 kann eine Strahlbearbeitung zur Anwendung kommen. Dabei wird die Schneidkante 41, 42 oder 411, 421 oder 412, 422 mittels Aluminiumoxid mit einer Korngröße von 8 µm–27 µm bei einem Druck von 1,5–5,0 bar bestrahlt. Durch diese Bestrahlung wird die Empfänglichkeit für eine optimale Schichthaftung bezüglich des nachgelagerten Beschichtungsvorgangs erheblich verbessert, da die vorliegende Sinterhaut entsprechend benetzbar gemacht wird. Im Anschluss an diese Strahlbehandlung erfolgt das Beschichten der Schneidplatte 4 mittels PVD- oder CVD-Verfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0523404 B1 [0007]
DE 10308036 B4 [0007]
DE 60006839 T2 [0007]
DE 102011087507 A1 [0008, 0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN ISO 1832 [0003]
DIN ISO 1832 [0003]
DIN ISO 6987 [0003]
DIN ISO 1832 [0004]
DIN ISO 6987 [0004]
DIN ISO 1832 [0004]
DIN ISO 1832 [0016]
DIN ISO 1832 [0042]

Claims

Schneidplatte (4) zur Aufnahme in einer Nut (3) eines Aufnahmeschafts (2) eines Schneidwerkzeugs (1), insbesondere eines Kopierfräsers, mit wenigstens einer Schneidkante (41, 42, 411, 421, 412, 422), mit Spanflächen (481, 482, 483, 484), Freiflächen (491, 492, 493, 494) und Auflageflächen (46, 47), und mit einer Durchgangsöffnung (45) zur Befestigung der Schneidplatte (4) in der Nut (3) mittels einer Befestigungsschraube (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (4) durch Pressen und Sintern eines Hartmetall-Schneidstoffpulvers hergestellt ist und die wenigstens eine Schneidkante (41, 42, 411, 421, 412, 422), die Spanflächen (481, 482, 483, 484) und die Freiflächen (491, 492, 493, 494) im gesinterten Zustand belassen sind.
Schneidplatte (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (4) einer Maßhaltigkeit nach den Toleranzklassen J, K, L, M und N nach DIN ISO 1832 genügt, wobei eine Toleranz bezüglich des Durchmessers und der Schneidplattenlänge ±0,05 mm beträgt.
Schneidplatte (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (45) der Schneidplatte (4) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, welcher nach dem Sintern keine weitere Bearbeitung erfährt.
Schneidplatte (4) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidstoffpulver eines oder mehrere der nachfolgend genannten Materialien aufweist: – WC-Co Hartmetalle – WC-(Ti/Ta/Nb)C-Co Hartmetalle.
Schneidwerkzeug (1) mit einem Aufnahmeschaft (2), der ein in einen ersten Endabschnitt (21) und einen zweiten Endabschnitt (22) gespaltenes Ende aufweist, zwischen denen eine Nut (3) mit parallelen Innenseitenwänden (31, 32) zur Aufnahme einer Schneidplatte (4) ausgebildet ist, und mit einer Befestigungsschraube (5), die einen Kopf (51) und einen Schaft (53) mit einem Außengewinde (531) aufweist und die zur Lagesicherung der Schneidplatte (4) in eine senkrecht zu einer Längsachse (25) des Aufnahmeschafts (2) und senkrecht zu den parallelen Innenseitenwänden (31, 32) der Nut (3) verlaufende Bohrung (6) derart einschraubar ist, dass sich die Befestigungsschraube (5) im eingeschraubten Zustand durch eine Durchgangsöffnung (45) in der Schneidplatte (4) erstreckt, wobei die Bohrung (6) einen ersten, sich durch den ersten Endabschnitt (21) des Aufnahmeschafts (2) erstreckenden Bohrungsabschnitt (61) und einen zweiten, sich durch den zweiten Endabschnitt (22) des Aufnahmeschafts (2) erstreckenden Bohrungsabschnitt (62) aufweist, und wobei der zweite Bohrungsabschnitt (62) ein zu dem Außengewinde (531) des Schafts (53) korrespondierendes Innengewinde (621) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 5 mit einer Schneidplatte (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschraube (5) mit der Kreisform des Querschnitts der Durchgangsöffnung (45) der Schneidplatte (4) eine Einpunktanlage (A3) bildet.