DE202015009493U1 - Schneidplatte und Schneidwerkzeug - Google Patents
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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 , derDE 103 08 036 B4 und derDE 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 aus1 ; -
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 in2 vergrößert dargestelltes Schneidwerkzeug1 weist einen Aufnahmeschaft2 auf, der zum Einsatz in einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine ausgebildet ist. Der Aufnahmeschaft2 weist eine Nut3 zur Aufnahme einer Schneidplatte4 sowie eine Bohrung6 auf, in welche eine Befestigungsschraube5 zur Lagesicherung der Schneidplatte4 an dem Schneidwerkzeug1 einschraubbar ist. Bei dem Schneidwerkzeug1 handelt es sich im vorliegenden Fall um einen Kopierfräser, für den die nachfolgend näher beschriebene Schneidplatte4 besonders gut geeignet ist. - Der vordere Teil des Aufnahmeschafts
2 ist in einen ersten Endabschnitt21 und einen zweiten Endabschnitt22 gespalten, zwischen denen sich die Nut3 befindet. Die Nut3 ist nach vorne offen ausgestaltet und weist zwei zu einer Längsachse25 des Aufnahmeschafts2 parallele Innenseitenwände31 ,32 sowie einen Boden35 auf. - Die Bohrung
6 erstreckt sich im vorderen Teil des Aufnahmeschafts2 sowohl senkrecht zu der Längsachse2 des Aufnahmeschafts2 als auch senkrecht zu den parallelen Innenseitenwänden31 ,32 der Nut3 . Die Bohrung6 wird dabei aus einem ersten Bohrungsabschnitt61 , der sich durch den ersten Endabschnitt21 des Aufnahmeschafts2 erstreckt, und aus einem zweiten Bohrungsabschnitt62 gebildet, der sich durch den zweiten Endabschnitt22 des Aufnahmeschafts2 erstreckt. - Der erste Bohrungsabschnitt
61 weist ausgehend vom Umfangsbereich des ersten Endabschnitts21 des Aufnahmeschafts2 eine trichterförmige Senkung zum Führen und Lagesichern eines entsprechend ausgebildeten Kopfs51 der Befestigungsschraube5 auf. - Der zweite Bohrungsabschnitt
62 weist ein in8 dargestelltes Innengewinde621 zum Einschrauben eines korrespondierenden Außengewindes531 eines Schafts53 der Befestigungsschraube5 auf. - Zur Lagesicherung bzw. Befestigung der Schneidplatte
4 in der Nut3 des Aufnahmeschafts2 des Schneidwerkzeugs1 wird die Befestigungsschraube5 durch den ersten Bohrungsabschnitt61 der Bohrung6 und durch eine Durchgangsöffnung45 der entsprechend in der Nut3 platzierten Schneidplatte4 hindurchgeführt und in das Innengewinde621 des zweiten Bohrungsabschnitts62 der Bohrung6 eingeschraubt. Dabei weist die Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 an ihren Kanten eine Abschrägung auf, was das Durchführen der Befestigungsschraube5 durch die Durchgangsöffnung45 erleichtert. Die Abschrägung ist dabei zu jeweiligen Auflageflächen46 ,47 der Schneidplatte4 hin vorgenommen. - In den
3a –3g sind verschiedene Ausführungsformen der Schneidplatte4 dargestellt. Die4a und4b zeigen zwei weitere Ausführungsformen der Schneidplatte4 , jeweils mit um 180° versetzten Schneidkanten für zweimalige Verwendung, wobei in4a eine Schneidplatte4 für einen Kugelfräser und4b eine Schneidplatte4 für einen Torusfräser dargestellt ist.5a zeigt die doppelseitige Schneidplatte4 aus4a im vergrößerten Maßstab. In ähnlicher Weise zeigt5b die einseitige Schneidplatte4 aus3e im vergrößerten Maßstab. In6 ist eine Schneidkante der Schneidplatte4 aus5a nochmals vergrößert dargestellt. Aus diesen Figuren geht hervor, dass die Erfindung auf sehr viele Arten von Schneidplatten4 anwendbar ist. - Sämtliche Schneidplatten
4 der oben genannten Figuren weisen dabei wenigstens eine, im vorliegenden Fall jeweils zwei Schneidkanten41 ,42 bzw. mehrere Schneidkanten411 ,421 ,412 ,422 , mehrere Spanflächen481 ,482 ,483 ,484 , mehrere Freiflächen491 ,492 ,493 ,494 , die Durchgangsöffnung45 und die beiden einander gegenüberliegenden Auflageflächen46 ,47 auf. Die Schneidkante41 ,42 oder411 ,421 oder412 ,422 ist dabei, wie an sich bekannt, zwischen der Spanfläche481 ,482 oder483 ,484 und der Umfangsfläche, welche die Freifläche491 ,492 oder493 ,494 bildet, angeordnet. Es ist bei einem Vergleich der in den verschiedenen Figuren dargestellten Schneidplatten4 zu erkennen, dass dieselben sowohl einfache, gerade als auch komplex ausgeprägte, Hinterschneidungen aufweisende Schneidkanten41 ,42 oder411 ,421 oder412 ,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 Auflageflächen46 und47 materialabtragend bearbeitet, insbesondere geschliffen, werden, wohingegen die wenigstens eine Schneidkante41 ,42 ,411 ,421 ,412 ,422 , die Spanflächen481 ,482 ,483 ,484 und die Freiflächen491 ,492 ,493 ,494 im gesinterten Zustand belassen werden. Auch die Auflageflächen46 und47 können gegebenenfalls im gesinterten Zustand belassen werden. Durch das Pressen und Sintern ohne die nachfolgende materialabtragende Behandlung kann eine Schneidplatte4 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 und47 wird eine ebene, passgenaue Anlage der Schneidplatte4 an den Innenseitenwände31 ,32 der Nut3 gewährleistet, wenn dies entsprechend erforderlich ist. Der Verzicht auf die materialabtragende Bearbeitung der Auflageflächen46 und47 bei wenigstens einer Schneidkante41 ,42 ,411 ,421 ,412 ,422 , der Spanflächen481 ,482 ,483 ,484 und der Freiflächen491 ,492 ,493 ,494 und das Belassen derselben im gesinterten Zustand ist für einen passgenauen Einsatz der Schneidplatte4 im Schneidwerkzeug1 völlig ausreichend und ermöglicht eine einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung der Schneidplatte4 . - Die in
7 vergrößert dargestellte Befestigungsschraube5 weist zwischen ihrem Kopf51 und ihrem Schaft53 eine Durchmessererweiterung bzw. eine Verdickung bzw. einen verdickten Andruckbereich52 auf, der stetig zum Schaft53 übergeht. Dieser Andruckbereich52 dient dazu, eine Vorspannung zwischen der Schneidplatte4 , der Befestigungsschraube5 und dem Aufnahmeschaft2 zu erzeugen, durch welche die Schneidplatte4 in eine definierte Vorzugsposition in der Nut3 gedrückt wird. Vorzugsweise ist der Andruckbereich52 so ausgebildet, dass sich eine punktförmige Berührung zwischen dem verdickten Andruckbereich52 der Befestigungsschraube5 und der Mantelfläche der Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 ergibt, wodurch die Schneidplatte4 sehr exakt gegenüber dem Schneidwerkzeug1 positioniert wird. - Um die Schneidplatte
4 in die definierte Vorzugsposition in der Nut3 des Aufnahmeschafts2 zu bringen, wird die Schneidplatte4 zunächst, wie in8 dargestellt, von Hand in die Nut3 eingeschoben. Dies erfolgt zwischen den oben unter Bezugnahme auf die5a und5b näher dargestellten und bezeichneten Anlageflächen43 ,44 ,431 ,432 ,441 ,442 der Schneidplatte4 und den Innenseitenwänden31 ,32 der Nut3 . Um eine spätere sichere Anlage zu erhalten, sind entsprechend die Mittelachsen der Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 und des zweiten Bohrungsabschnitts62 der Bohrung6 geringfügig gegeneinander versetzt. Auf diese Weise ergibt sich eine Vorspannung der Schneidplatte4 in der Nut3 . Die Befestigungsschraube5 kann dennoch durch den ersten Bohrungsabschnitt61 und die Durchgangsöffnung45 geschoben und in den zweiten Bohrungsabschnitt62 eingeschraubt werden, da sowohl der Durchmesser des ersten Bohrungsabschnitts61 der Bohrung6 als auch der minimale Durchmesser der Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 zumindest den maximalen Durchmesser des Andruckbereichs52 der Befestigungsschraube5 aufweisen und somit größer sind als der Durchmesser des Schafts53 der Befestigungsschraube5 . - Wird nun der Schaft
53 der Befestigungsschraube5 durch die Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 in den zweiten Bohrungsabschnitt62 der Bohrung6 eingeschraubt, so wird der Andruckbereich52 der Befestigungsschraube5 in Richtung R1 auf die Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 gezogen. Dadurch, dass der Andruckbereich52 einen stetigen Übergang zum Schaft53 der Befestigungsschraube5 aufweist, wächst der Durchmesser der Befestigungsschraube5 im Kontaktbereich zur Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 im Verlauf des Eindrehens der Befestigungsschraube5 ebenfalls stetig an und drückt deshalb zunehmend auf die dem Boden35 der Nut3 zugewandte Seite der Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 , wodurch die Schneidplatte4 in Richtung R2 gegen den Boden35 der Nut3 gedrückt wird. Dadurch wird die Schneidplatte4 mit einer Vorspannung beaufschlagt. - Zusätzlich wird eine weitere Vorspannung der Schneidplatte
4 gegen die Nut3 des Schneidwerkezugs1 dadurch bewirkt, dass die Befestigungsschraube5 als Senkkopfschraube ausgestaltet ist, d.h. dass der Kopf51 eine Kegelform aufweist, und, wie bereits oben beschrieben, der erste Bohrungsabschnitt61 der Bohrung6 im ersten Endabschnitt21 des Aufnahmeschafts2 dazu passend eine trichterförmige Senkung aufweist, wobei die Achse der Bohrung6 gegenüber der Achse der Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 in Richtung des Bodens35 der Nut3 versetzt ist. Wird nun die Befestigungsschraube5 eingeschraubt, so drückt ihr Andruckbereich52 zusätzlich verstärkt in Richtung R2 auf den Boden35 der Nut3 und zunehmend auf die Innenwand der Durchgangsöffnung45 und spannt somit die Schneidplatte4 gegen die Nut3 vor. - Beim weiteren Anziehen der Befestigungsschraube
5 werden die Innenseitenwände31 ,32 der Nut3 gegeneinander gezogen und umfassen die Seitenwände46 ,47 der Schneidplatte4 form- und reibschlüssig, wodurch die Einspannung der Schneidplatte4 und damit ihre Ausrichtung und Fixierung bzw. Indexierung im Schneidwerkzeug1 weiter verbessert wird. - In
9a ist eine wendbare Schneidplatte4 bzw. eine Wendeschneidplatte4 und in9b eine einseitige Schneidplatte4 dargestellt. Insbesondere aus den9a und9b geht hervor, dass die Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Dieser kreisförmige Querschnitt der Durchgangsöffnung45 wird gleichfalls nach dem Sintern belassen und nicht bearbeitet. Der kreisförmige Querschnitt erlaubt eine in den9a und9b verdeutlichte Einpunktanlage A3 der Befestigungsschraube5 an der Durchgangsöffnung45 , der durch die Durchmessererweiterung bzw. die Verdickung bzw. den verdickten Andruckbereich52 erreicht wird. Der Andruckbereich52 der Befestigungsschraube5 bildet beim Anziehen der Befestigungsschraube5 in dem Innengewinde621 des zweiten Bohrungsabschnitts62 der Bohrung6 mit dem kreisförmigen Querschnitt der Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 an der Innenwand die in den9a und9b verdeutlichte Einpunktanlage A3, wodurch gleichfalls eine Vorspannung der Schneidplatte4 gegen die Nut3 des Schneidwerkzeugs1 resultiert. Des Weiteren wird bei beiden Ausführungsformen der Schneidplatte4 der9a und9b eine Zweipunktanlage A1, A2 der Schneidplatte4 am Boden35 der Nut erreicht. Durch ein entsprechend ausgeführtes Fixierprisma liegt die Schneidplatte4 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 Schneidplatte4 in der Nut3 des Aufnahmeschafts2 des Schneidwerkzeugs1 beiträgt. - Durch Rotation des Schneidwerkzeugs
1 um seine Längsachse25 , in deren Flucht sich die Schneidplatte4 am vorderen Ende des Aufnahmeschafts2 zwischen den beiden Endabschnitte21 und22 befindet, und durch in Eingriff bringen der Schneidplatte4 mit einem nicht dargestellten Werkstück wird ein Abtragen des zu bearbeitenden Werkstoffs erzielt. Dabei dringen die Schneidkanten41 ,42 bei einseitigen Schneidplatten4 bzw. die Schneidkanten411 ,421 oder412 ,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 Schneidkanten41 ,42 oder411 ,421 oder412 ,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 in10 dargestelltes Presswerkzeug7 verwendet, welches einen Oberstempel71 , einen Unterstempel72 und zwei bewegliche Matrizenelemente73 und74 aufweist. Weiterer Bestandteil des Presswerkzeugs7 ist ein Dorn75 , welcher zur Erzeugung der Durchgangsöffnung45 der Schneidplatte4 verwendet wird. Dabei wird die Geometrie der Spanflächen481 ,482 ,483 ,484 der Schneidplatte4 bereits bei der Herstellung des Presswerkzeugs7 sowohl in den Oberstempel71 als auch in den Unterstempel72 integriert. Die Geometrie der Umfangsflächen, d. h. Freiflächen491 ,492 ,493 ,494 wird dabei in die Matrizen73 ,74 integriert. - Zur Herstellung der Schneidplatte
4 wird zunächst das Schneidstoffpulver in die als Negativform dienenden geschlossenen Matrizen73 ,74 gefüllt. Dabei kommt ein nicht dargestellter Füllschuh zum Einsatz, welcher über die jeweilige Matrize73 ,74 gleitet und aus einem Vorratsbehältnis die Schneidstoffpulverzufuhr erhält. Nach dem Füllvorgang beginnt der Pressvorgang durch Bewegung des Oberstempels71 , des Unterstempels72 und des Dorns75 . Der Ausstoßvorgang des Presslings erfolgt zum einen durch Verfahren des Oberstempels71 , des Unterstempels72 und des Dorns75 entgegen der Pressrichtung und zum anderen durch Bewegung der Matrizenelemente71 ,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 Auflagenflächen46 ,47 bei entsprechender Erfordernis eine materialabtragende Bearbeitung erfahren. - Dabei erhalten sowohl die Spanflächen
41 ,42 oder411 ,421 oder412 ,422 wie auch die Freiflächen491 ,492 oder493 ,494 ihre geometrische Endgestaltung bereits bei Auslegung des Presswerkzeugs7 . Dadurch, dass die geometrische Endgestalt mit Ausnahme der bereits oben erwähnten, dem Pressen und Sintern nachfolgenden materialabtragenden Bearbeitung der Auflagenflächen46 ,47 mit dem Presswerkzeug7 erzielt wird, ist keine materialabtragende Bearbeitung in Form von Schleifen erforderlich, so dass eine Schädigung der Schneidkante41 ,42 oder411 ,421 oder412 ,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 Auflageflächen46 ,47 der Schneidplatte4 keinerlei Bearbeitung mehr erfährt, um seine endgültige Gestalt zu erhalten. - Als weiteres Herstellungsverfahren zur Verbesserung der Eigenschaften der Schneidkante
41 ,42 oder411 ,421 oder412 ,422 kann eine Strahlbearbeitung zur Anwendung kommen. Dabei wird die Schneidkante41 ,42 oder411 ,421 oder412 ,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 Schneidplatte4 mittels PVD- oder CVD-Verfahren. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- 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 (6)
- 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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