DE2258448A1

DE2258448A1 - Hartmetallschneideinsatz

Info

Publication number: DE2258448A1
Application number: DE19722258448
Authority: DE
Inventors: Dennis G Jones; James F Mccreery
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1972-11-29
Publication date: 1973-08-30
Also published as: US3781956A; JPS4894963A; DE2258448B2; CA955051A; GB1368381A; JPS5728603B2

Description

Hartmetallschneideinsatz

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneideinsatz, insbesondere auf geformte, d. h. gegossene, gepresste, gesinterte Schneideinsätze und befasst sich insbesondere mit einer neuartigen Ausbildung einer Ausnehmung bzw. Auskehlung längs der Schneidkante; und zwar soll damit beim Schneidvorgang eine Scherwirkung erzeugt werden.

Schneideinsätze dieser generellen Art sind aus verschleissfestern Material, insbesondere zementiertem bzw. gesintertem Hartmetallearbid geformt. Wolframcarbid sowie Mischungen von Wolframcarbid mit anderen Carbiden, wie litancarbid, werden oft hierzu verwendet.

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Solche Schneideinsätze werden weitgehend eingesetzt bei Schneidwerkzeugen an Drehmaschinen, sowohl beim Schrubben, Schlichten wie auch Peinschlichten.

Solche Schneideinsätze - sofern nicht besonders geformt haben negative Neigungswinkel gegenüber dem Werkstück, so dass eine Zugwirkung beim Schneiden eintritt. Positive Neigungswinkel dagegen erbringen mehr eine Scherwirkung beim Schneiden, jedoch sind Schneideinsätze mit positiven Neigungswinkeln oft schwer zu formen und daher teuer.

Ein Schneideinsatz, der leicht mittels bekannter Hartmetall-Sinter-Presstechnik herstellbar ist und der eine Schneidkante mit Scherwirkung aufweist, ist daher sehr erwünscht. Ein solcher Schneideinsatz würde einen breiten Anwendungsbereich unter vielfältigen Situationen haben und dabei leicht und ruhig arbeiten und eine gute Oberflächengüte des Werkstückes ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Schneid· einsatz zu schaffen, der also bei leichter Herstellbarkeit eine scherende Wirkung ausübt und der im wesentlichen unter allen Arbeitsbedingungen einsetzbar ist. Dabei soll der Schneid· einsatz eine relativ einfache Form aufweisen, so dass er leicht geformt, gepresst bzw. gesintert werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin,

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aaß längs wenigstens einer Schneidkante eine Ausnehmung bzw. Hut vorgesehen ist, die sich nach innen zum Zentrum des Körpers erstreckt, und daß jede Ausnehmung "bzw. Auskehlung oder Nut im Querschnitt durch dieselbe gesehen eine äußere Region bzw. Hauke aufweist, die nach unten geneigt ist, und eine innere, von der Schneidkante abliegende ilanke, welche nach oben geneigt ist, und daß die äußere ilanke in ihrer Winkelstellung, insbesondere in ihrer Neigung von einem Ende zu dem anderen hin sich vorzugsweise kontinuierlich ändert.

Mt anderen, kurzen Worten gesagt:

Längs, ,jeder Schneidkante ist eine Spanbrechernut vorgesehen. Von ganz besonderer Bedeutung ist dabei die Ausbildung der Spanbrechernut im einzelnen_s insbesondere die Neigung ihrer der Schneidkante zugewandten ilanke, und zwar ist diese ilanke gegenüber der Oberseite geneigt, die Neigung ist aber nicht gleichbleibend über die ganze Länge der Nut bzw. der Schneidkante gesehen, sondern ändert ,sich stetig.

Und zwar nimmt die Neigung dieser der Schneidkante zugewandten Ilanke gegenüber der Oberseite-von dem einen Ende der Nut zum anderen hin stetig ab bzw. zu.

Demgemäß nimmt auch dieTiefe der Nut entsprechend zu bzw. ab. Die der Schneidkante zugewandte ilanke der Spanbrechernut ist also nicht von einer einfachen geneigten oder auch gewölbten Ebene gebildet, sondern sie ist in sich selbst verwunden etwa dem ilügel eines Propellers oder einer Schiffsschraube.

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Die Erfindung soll nun abstrakt gesprochen nocheinmal zusammengefaßt werden.

Die Erfindung hat zum Gegenstand einen Schneideinsatz, insbesondere für Drehwerkzeuge, vorzugsweise aus verschleißfestem Material, wie zementierten Metallcarbiden geformt. Der Schneideinsatz besteht aus einem Körper mit zueinander parallelen, flachen Ober- und Unterseiten und Seitenflächen und ist in Draufsicht gesehen vieleckig. Dabei sind Schneidkanten gebildet zwischen wenigstens der Oberseite oder der Unterseite und wenigstens einer Seitenwandung, wobei in der Oberseite bzw. Unterseite eine Ausnehmung eingeformt ist, die sich nach innen zum Zentrum hin erstreckt und jede Ausnehmung ist abgeschrägt oder schraubenförmig (helical), um eine scherende Schneidwirkung zu erzeugen.

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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben, wobei sich weitere wichtige Merkmale und Vorteile ergeben.

Hg. 1 zeigt einen erfindungsgemässen Schneideinsatz in Draufsicht bei der Arbeit, · ■

Hg. 2 zeigt diesen Schneideinsatz perspektivisch etwas vergrössert, -

Fig. 3 zeigt - weiter vergrössert - ausschnittsweise die Stirnansicht in !Richtung III in Hg. 2,

Hg. 4- und 5 zeigen in gleicher Blickrichtung Schnitte nachy Linien IV-IV und V-V in i'ig. 2,

Iig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in Perspektive,

i'ig. y ist eine Stirnansicht, analog I'ig. 3j -

i'ig. '8 und 9 sind Schnitte nach Linien VIIl-VIII bzw. ΊΧ-ΙΧ in Hg. 6,

Jj'ig.10 zeigt eine Draufsicht in vergrössertem Masstab auf einen Schneidkantenbereich des Schneideinsatzes nach Fig. 2, Der Schneideinsatz gemäss

iig.11 entspricht demjenigen nächtig. 2, hat jedoch Schneidkanten an der Oberseite und der Unterseite,

i'ig.12 ist ein Schnitt nach Linie XII-XII in Hg. 2, Hg. 13 ist der analoge Schnitt nach Linie XIII-XIII in I'ig. 6,

i'ig. 14 zeigt in Draufsicht einen parallelogrammförmigen Schneid· einsatz, . · .

Hg. 15 zeigt ebenfalls in Draufsicht einen dreiseitigen Schneid· einsatz und

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Fig.16 ist eine Draufsicht auf einen viereckigen Schneideinsatz ea ee ete

Das Werkstück 10 rotiert in Eichtung des Pfeiles 12 und wird vom Schneideinsatz 16 längs der Schulter 14 "bearbeitet} der Schneideinsatz 16 sitzt in einem Halter 18, der längsweise in Richtung des Pfeiles 20 bewegt wird.

Der Schneideinsatz 16 ist dabei in dem Halter 18 so gehalten, dass ein Freiwinkel von 5 bis 6° zwischen der betreffenden Stirnfläche des Schneideinsatzes und der Schulter 14 eingehalten ist, etwa der gleiche Freiwinkel wird eingehalten zwischen der Front des Schneideinsatzes und der Längsseite des Werkstückes (Haupt- und Nebenfreiwinkel etwa 5 bis 6°).

Genauer gesagt: Die auf der Oberseite des Schneideinsatzes senkrechte Achse ist verschwenkt bzw. geneigt gegenüber der Achse des Werkstückes 10, so dass der Schneideinsatz nach linkn oben um etwa 5 bis 6° gegenüber der Horizontalen ansteigt und um etwa denselben Winkel in Eichtung senkrecht zum Werkstück ansteigt. Auf diese Weise werden die genannten Front- und Seitenfreiwinkel erreicht, womit gleichzeitig ein entsprechender negativer KaiLwinkel normalerweise erzeugt wird.

Der Schneideinsatz 16 ist in Fig. 2 perspektivisch gezeigt und weist Schneidkanten 22 auf, die sich zwischen Oberseite

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und jeder Stirnseite erstrecken. Zu jeder Schneidkante 22 gehört eine Auskehlung 26, deren abgewandte Planke 28 relativ steil ansteigt.

Der Bereich zwischen der ansteigenden Planke 28 und der Schneidkante 22 ist abgeschrägt oder eingewölbt und schliesst mit der zugehörigen Stirnseite einen Winkel von 90° bzw» einen kleineren Winkel von 90° ein, welcher Winkel sich längs der Schneidkante ändert. An derjenigen Ecke, an welcher die Auskehlung frei ausläuft, also an der in Fig. 3 in Ansicht gezeigten Ecke, beträgt der Winkel zwischen Stirnseite und der Flanke der Nut etwa 75°·

Die Fig. 3 und 4 zeigen', wie dieser Winkel in Längsrichtung zum gegenüberliegenden Ende hin langsam, abnimmt, bis zum Wert Null am Ende, so dass also dort der Keilwinkel 90° "beträgt.

Wie die Fig. 10 und 12 zeigen, ist ein schmaler Streifen 23 unmittelbar benachbart der Schneidkante 22 vorgesehen, und zwar zwischen der Schneidkante 22 und der Linie, in welcher die Nut 26 an der Oberseite des Schneideinsatzes ausläuft. Dieser Randstreifen kann ca. 0,25 mm breit sein, während die Breite der Nut insgesamt etwa 6 mm breit sein kann. Der abrupte Anstieg der hinteren Flanke schneidet die Oberseite des Einsatzes in der Linie 38 (Fig. 10).

Die Linie 36 (Fig. 10) ist die untere Scheitellinie der Nut,

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also die Scheitellinie zwischen der zur Schneidkante 22 an-,

j steigenden Flanke und der steil nach oben ansteigenden Planke j.

Die Fig. 6, 8, 9 und 13 zeigen einen Schneideinsatz 30 mit Schneidkanten 32 und Ausnehmungen 34- (herkömmlicher Art "Spanbrechernut" genannt). Die Nuten 34 sind ebenso wie die Nuten 26 in Fig. 2 geformt, jedoch mit dem Unterschied, dass die j

Neigung der Nut in Längsrichtung der Schneidkante gesehen entgegengesetzt verläuft wie bei Fig. 2; die Nut 3^ ist nämlich ^: - im Gegensatz zu Fig. 2 - an der "Schneidecke", an welcher die Schneidkante ausläuft, am flachsten und steigt kontinuierlich an bis zum anderen Ende der Schneidkante 32. Während in Fig. 2 der grösste Neigungswinkel der Nut in der Nähe der Schneidkante ist, ist dieser grösste Neigungswinkel gemäss Fig. 6 am entgegengesetzten Ende der Schneidkante 32 vorgesehen. Diese Verhältnisse gehen besonders deutlich aus der Ansicht 7 und den Querschnitten 8, 9 sowie dem Längsschnitt 13 hervor.

Alle gezeigten Schneideinsätze haben abgerundete Ecken 42, wobei ein Radius bis etwa 6 mm vorgesehen sein kann.

Der Schneideinsatz 50 gemäss Fig. 11 stimmt mit demjenigen nach Fig. 2 bzw. 6 überein mit der Ausnahme, dass die -Schneidkanten 52,dasB sowohl Schneidkanten 52 von der Überseite wie auch Schneidkanten 5^- an der Unterseite vorgesehen sind.

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Alle Schneideinsätze sind indexierbar (von Schneidkante zu Schneidkante umschaltbar), so dass eine"Schneidecke" nach der'anderen dem Werkzeug zugewandt werden kann; dabei ist der Schneideinsatz gemäss i'ig. 11 auch umgekehrbar,... er hat also insgesamt acht Schneidkanten bzw. Schneidecken.

Sind die Schneidkanten nur einseitig, so ist an der anderen Seite eine Phase bzw. Kantenbrechung 24 vorgesehen (iⁿig. 3 und 7). ^b

Der Schneideinsatz 70 gemäss i'ig. 14 hat die i'orm eines Parallelogramms mit zwei einander gegenüberliegenden Schneidkanten mit Nuten 72.

i'ig. 15 zeigt einen dreiseitigen Schneideinsatz 74-Schneidkanten längs aller dreier Seiten und den entsprechenden Nuten 76.

i'ig. 16 dagegen zeigt einen Schneideinsatz 78 mit (zu Schneidkanten gehörenden) Nuten 80, von denen eine jede längs einer Seite bzw. einer der vier Schneidkanten verläuft. ■ Während bei den bisher beschriebenen Modifikationen die hintere Wandung jeder Nut parallel zu der äusseren Ecke-ist, verläuft gemäss i'ig. 16 die rückwärtige Wandung, insbesondere die Schnittlinie derselben mit der Oberseite spitzwinklig zu der zugehörigen Schneidkante und der Grundwandteil jeder Nut ist im wesentlichen von derselben Weite von einem Ende

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bis zum anderen derselben.

Die Schneideinsätze können gesichert sein in einer Tasche eines Halters mittels einer Klammerschraube oder eines Klemmstiftes oder die Schneideinsätze können in den Taschen der Halter geklammert sein mit einer oben angreifenden Klammer (top clamp), sei es mit oder sei es ohne Klammerschraube oder Stift.

Die Schneideinsätze gemäss der Erfindung sind relativ leicht herstellbar und können geformt werden mittels herkömmlicher i'ormungstechniken.

Innerhalb des Umfanges der Erfindung, insbesondere der Ansprüche können Modifikationen vorgenommen werden.

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Claims

Patentansprüche

Schneideinsatz aus Hartmetall mit einem polygonalen Körper mit oberer und unterer Breitflache und den Umrissbegrenzenden Schmalseiten, wobei Schneidkanten zwischen Schmalseiten und Breitseiten gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass längs wenigstens einer Schneidkante (22) eine Ausnehmung bzw. Nut (26) vorgesehen ist, die sich nach innen zum Zentrum des Körpers erstreckt, und dass jede Ausnehmung bzw. Auskehlung oder Nut im Querschnitt durch dieselbe gesehen eine äussere Kegion bzw. Flanke aufweist, die nach unten geneigt ist, und eine innere, von der Schneidkante abliegende Flanke, welche nach oben geneigt ist, und dass die äussere Flanke in ihrer Winkelstellung insbesondere in ihrer Neigung von . einem Ende zu dem anderen hin sich vorzugsweise kontinuierlich ändert.
2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der äusseren, der Schneidkante benachbarten Flanke jeder Nut progressiv zunimmt von der einen Ecke des Schneideinsatzes zu derjenigen Ecke hin, welche benachbart ist dem anderen Ende der entsprechenden Schneidkante. · -
3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der äusseren Flanke jeder Nut

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progressiv abnimmt von einer Ecke des Schneideinsatzes zu derjenigen Ecke hin, welche benachbart ist dem anderen Ende der entsprechenden Schneidkante.
4. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlinie zwischen der inneren ü'lanke (28) der Nut (26) mit der Oberseite des Schneideinsatzes im wesentlichen parallel verläuft zu der Schneidkante (22).
5· Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Planke (28) Jeder Ausnehmung kurvenförmig bzw. konkav nach aussen ist und zusammenläuft mit der benachbarten Seite der entsprechenden äusseren Region der Ausnehmung.
6. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn- ' zeichnet, dass ein Zwischenstreifen bzw. Hand (32) j

vorgesehen ist, längs jeder Schneidkante zwischen Schneidkante und zugehöriger Nut, d. h. die Nut läuft also nicht in der Schneidkante aus, sondern endet im Abstand von dieser auf der Überseite.
7· Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn- | zeichnet, dass sich jede Schneidkante ( 22, 52) von einer Ecke des Schneideinsatzes zur benachbarten Ecke hin-

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erstreckt und dass die zugehörige Ausnehmung sich von der einen Ecke in Richtung auf die andere Ecke hin erstreckt, 'wobei jede Schneidkante und ihre zugehörige Nut vor dem Schnitt mit derjenigen Schneidkante und -nut endet, die an der nächsten beginnen.
8. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis ?, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken (42) in Draufsicht gesehen abgerundet sind»

9» Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der äusseren Planke (26; 34) jeder Hut und der zugehörigen Schmalseite des Einsatzkörpers veränderlich ist von einem minimalen Winkel von 75° aufwärts.

1o. ■Hartmetallschneideinsatz mit Spanbrechernuten nach wenigstens einem der Ansprüche 1-9»
dadurch gekennzeichnet ,

daß die der Schneidkante(22) zugewandte !Flanke (26) eine von ihrem einen Ehde zu ihrem anderen Ende hin sich stetig änderndeNeigung aufweist.

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