DE2309443C3 - Vieleckiger Schneideinsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen vkieckigen Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Schneideinsatz dieser Art (US-PS 33 81 349) ist jeder in einer Spanbrechernut im Abstand zur zugeordneten Schneidkante parallel verlaufende Spanbrechervorsprung in Form einer geradlinig verlaufenden Rippe ausgebildet, welche die 4s genannte, der Schneidkante benachbarte Spanbrechernut gegenüber einer weiteren parallel verlaufenden Nut abgrenzt. Ein derart ausgebildeter Schneideinsatz eignet sich jedoch nur zur Anwendung in einem sehr eng begrenzten Bereich unterschiedlicher Schnittbedingungen, beispielsweise unterschiedlicher Vorschubgeschwindigkeiten, da Form, Abmessungen und Lage jedes rippenförmigen Spanbrechervorsprungs auf spezielle Schnittbedingungen, wie Dicke und Krümmungsradius der ablaufenden Späne oder Vorschubgeschwin- SS digkeit, abgestimmt sind. Es eignet sich daher ein derartiger Schneideinsatz, wenn er für relativ geringe Vorschubgeschwindigkeiten und zur Erzeugung dünner Späne mit relativ kleinem Krümmungsradius dimensioniert ist, nicht zur Anwendung bei hohen Vorschubge- schwindigkeiten und zur Erzeugung relativ dicker Späne mit großem Krümmungsradius und umgekehrt.

Hinzu kommt, daß bei dem vorbekannten Schneideinsatz eine relativ große Berührungsfläche zwischen dem Span und der jeweiligen Spanbrecherrippe gegeben ist, weswegen solch ein Schneideinsatz leicht einem thermischen Verschleiß oder einer entsprechenden Beschädigung unterworfen sein kann, was eine Verkürzung der Lebensdauer zur Folge hat Auf Grund der erwähnten großen Berührungsfläche zwischen Span und jeweiliger Spanbrecherrippe zeigt sich weiterhin, daß dann, wenn der bekannte Schneideinsatz bei schweren Schnittbedingungen zur Anwendung gelangt, die jeweilige Spanbrecherrippe nicht nur einen großen Schnittwiderstand erzeugt, sondern auch in unerwünschter Weise eine nur relativ geringe Abnutzung aufweist, so daß die Berührungsstelle zwischen Span und Spanbrecherrippe konstant bleibt und es unmöglich wird, die Krümmung des ablaufenden Spans automatisch auf den optimalen Wert einzusteuern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Schneideinsatz der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß er außer einem großen Anwendungsbereich für unterschiedliche Schnittbedingungen, insbesondere unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten, nicht nur eine erhöhte Lebensdauer aufweist, sondern auch die Brechung von Spänen unterschiedlicher Stärke ermöglicht und die Brechung der Späne insgesamt erleichtert.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Maßnahme, den Spanbrechervorsprung aus einer Vielzahl von im Abstand nebeneinanderliegenden Vorsprüngen in Form von Kugelsegmenten vorzusehen, ergibt sich der Vorteil, daß sich die Berührungsstelle zwischen Span und jeweiligem Vorsprung in Abhängigkeit von der Schnittiefe und damit der Spanstärke verschiebt, so daß dadurch Späne unterschiedlicher Stärke gebrochen werden können. Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorsprünge können die ablaufenden Späne auch in ihrer Breite durch die einzelnen Vorsprünge gebrochen werden, so daß die Brechung der Späne insgesamt erleichtert wird. Dies beruht unter anderem darauf, daß die in Berührung mit dem Span kommende Oberfläche jedes Vorsprungs wegen der vorliegenden kleinen Berührungsfläche relativ leicht abgeschliffen wird, so daß sich die jeweilige Berührungsstelle in Abhängigkeit von den speziellen Schnittbedingungen verschiebt und dadurch jeder ablaufende Span unter optimalen Bedingungen gekrümmt bzw. abgeführt werden kann.

Aus diesem Grund ergibt sich auch eine außerordentlich vielseitige Anwendui._o ein und desselben erfindungsgemäßen Schneideinsatzes für eine große Anzahl unterschiedlicher Schnittbedingungen bei gleichzeitig erhöhter Lebensdauer, da auf Grund der kleinen Berührungsfläche zwischen dem Span und den einzelnen Vorsprüngen ein geringer Schnittwiderstand und damit auch ein geringer thermischer Verschleiß vorliegt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

F i g. IA den Schneideinsatz in Draufsicht, F i g. 1B in Seitenansicht,

Fig. IC vergrößert im Schnitt gemäß der Linie C-C in F i g. 1A,

F i g. 1D vergrößert im Schnitt gemäß der Linie D D in Fi g. IA und

F i g. 1E vergrößert im Schnitt gemäß der Linie E-E'in Fig. IA,

F i g. 2A die Erzeugung eines relativ dünnen Spans mittels des Schneideinsatzes und

Fig.2B die Erzeugung eines relativ dicken Spans

mittels desselben Schneideinsatzes.

Der aus F i g. IA bis 1E ersichtliche Schneideinsatz 10 weist eine regelmäßige Dreiecksform auf und besitzt an seiner einen Deckfläche eine Vielzahl von Schneidkanten 11, die sich längs aller Kanten der drei Seitenflächen des Schneideinsatzes 10 erstrecken und von der Deckfläche aus nach oben ragen. Hierdurch wird in der Deckfläche eine Ausnehmung 16 gebildet, die eine vorbestimmte Tiefe aufweist und von den jeweils im Abstand hierzu angeordneten Schneidkanten 11 umgeben ist Die Flächen zwischen dem Boden der Ausnehmung 16 und den Schneidkanten 11 verlaufen von außen mit einer leichten Neigung schräg nach unten in Richtung auf den Mittelpunkt der Ausnehmung 16 und erstrecken sich längs aller Schneidkanten 11, so daß hierdurch Rampenflächen 12 gebildet sind. Selbstverständlich können die eine gekrümmte Neigung aufweisenden Rampenflächen 12 auch in Form einer schrägen Ebene verlaufen. An den Rampenflächen 12 ist eine Vielzahl von Vorsprüngen 13 und 14 vo. gesehen, die sich insbesondere am unteren Ende der Rampenflächen

12 befinden, und zwar an Stellen, die im Abstand zu den Schneidkanten U oder den drei Ecken 15 des Schneideinsatzes 10 liegen. Der Mittelpunkt jedes an den Schneideinsatzecken 15 vorgesehenen Vorsprungs

13 liegt auf der Halbierungslinie desjenigen Winkels, der von jeweils zwei benachbarten Seitenflächen des Schneideinsatzes 10 eingeschlossen wird, während die Spitze jedes Vorsprungs 13 im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Schneidkanten 11 liegt. Zwischen jeweils zwei Eckvorsprüngen 13 ist eine Vielzahl weiterer Vorsprünge 14 vorgesehen, die im Abstand zueinander bzw. zu den Eckvorsprüngen 13 in einer Reihe angeordnet sind und die gleiche Höhe wie die Vorsprünge 13 aufweisen oder geringfügig niedriger als diese sein können. Die Reihen der Vorsprünge 14 sind symmetrisch in bezug auf die Seitenmitte des Schneideinsatzes 10 angeordnet und weisen außerdem zu den jeweils benachbarten Schneidkanten 11 einen Abstand von etwa 1 bis 3 mm auf. Weiterhin beträgt der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Vorsprünge 14 etwa 2 bis 4 mm. Obwohl jede Vorsprungreihe, die zwei Eckvorsprünge 13 und eine große Anzahl weiterer Vorsprünge 14 (fünf beim dargestellten Ausführungsbeispiel) aufweist, gemäß Fig. IA jeweils geringfügig von einer zu den Schneidkanten U parallelen Linie abweicht, können die Vorsprungreihen selbstverständlich auch parallel zu den Schneidkanten ί 1 verlaufen.

Die Vorsprünge 13, 14 weisen die Form eines Kugelsegmentes auf und münden an ihrer Basis jeweils mit gleichmäßiger Krümmung in den Körper des Schneideinsatzes 10 ein.

In Fig.2A und 2B sind Späne dargestellt, die unterschiedliche Dicken aufweisen und vom beschriebenen Schneideinsatz erzeugt wurden. Wenn, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2A der Fall, die Vorschubgeschwindigkeit relativ klein ist, was die Erzeugung eines Spans 4 relativ geringer Dicke zur Folge hat, bewegt sich dieser Span 4 längs der Rampenfläche 12 nach unten, bis er auf einen der Vorsprünge 13 oder 14 auftrifft; hierauf verläuft der Span 4 sodann längs der Flanke des jeweiligen Vorsprungs 13 bzw. 14 gekrümmt nach oben und krümmt sich dann in sich selbst nach oben. Wenn daher der erzeugte Span 4 eine relativ geringe Dicke hat, bedeutet dies, daß sich der Span 4 in vollem Kontakt mit der geneigten Rampenfläche 12 zwischen der Schneidkante 11 und dem jeweiligen Vo.-sprung 13 bzw. 14 in sich selbst krümmt, was zur Folge hat, daß die Kräuselung des Spans 4 einen relativ kleinen Krümmungsradius aufweist Wenn demgegenüber, wie bei dem Alisführungsbeispiel gemäß Fig.2B der Fall, die Vorschubgeschwindigkeit groß ist, was die Erzeugung eines Spans 4 relativ großer Dicke zur Folge hat, bewegt sich der Span lediglich in teilweisem Kontakt mit der geneigten Rampenfläche 12 nach vorr>, so daß er mit dieser nicht in volle Berührung gelangt wie dies bei dem Ausführungsbeispiel mit dem dünnen Span 4 gemäß F i g. 2A der Fall ist Dies erfolgt so lange, bis der Span 4 auf einen der Vorsprünge 13 oder 14 auftrifft, wobei er lediglich den oberen Teil des jeweiligen Vorsprungs 13 oder 14 berührt und sich dann selbst krümmt. Das hat zur Folge, daß der Span 4 einen relativ großen Krümmungsradius erhält, der größer ist ais der Krümmungsradius des Spanes 4 gemäß F i g. 2A. Bei Anwendung des beschriebenen Schneideinsatzes variiert daher der Krümmungsradius des jeweils erzeugten Spanes in Abhängigkeit von der Spandicke und der Vorschubgeschwindigkeit, so daß der Schneideinsatz in einem weiten Bereich unterschiedlich großer Vorschubgeschwindigkeiten und sonstiger unterschiedlicher Schnittbedingungen angewendet werden kann.

Die Eigenschaften des beschriebenen Schneideinsatzes und der bekannten Schneideinsätze, welche Spanbrechernuten aufweisen, sind im folgenden einander gegenübergestellt:

(A) Vergleich der Spankräuselung bei Schneideinsätzen

mit geringer Vorschubgeschwindigkeit

Werkstück: SC M3

(geschmiedeter Legierungsstahl mit folgender Zusammensetzung:

0,33-0,38% C, 1,5-0,35% Si,

0,6-0,85% Mn, ca. 0,030% P, ca. 0,030% S,

ca. 0,35% Cu, ca. 0,3% Ni,

0,90 - 1,20% Cr und ca. 0,15 - 0,35% Mo)
Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
Vorschubgeschwindigkeit 0,1 mm/U
Schnittiefe: 1 -2 mm

Die durch die bekannten Schneideinsätze erzeugten Späne kräuselten sich nicht selbst, sondern blieben in weitgehend geradeverlaufender Form, was eine Behinderung des Schneidvorgangs zur Folge hatte. Demgegenüber kräuselten sich die durch den beschriebenen Schneideinsatz erzeugten Späne in geeigneter Weise selbst in spiralige Form.

(B) Vergleich der Spankräuselung bei Schneideinsätzen

mit großer Vorschubgeschwindigkeit

Werkstück: SC M3
Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
Vorschubgeschwindigkeit: 0,6 mm/U
Schnittiefe: 3,5 mm

Die durch die be! innten Schneideinsätze erzeugten Späne kräuselten sich selbst und hatten einen derart außerordentlich kleinen Krümmungsradius, daß sie sich zwischen der Werkstückfläche und der Arbeitsfläche der Schneideinsatz festsetzten und sich hiervon schleudernd entfernten. Demgegenüber kräuselten sich die durch den beschriebenen Schneideinsatz erzeugten Späne selbst, wobei sie einen geeigneten Krümmungsradius aufwiesen und gleichförmig entfernt werden konnten.

(C) Vergleich der Lebensdauer der Schneideinsätze
Werkstück: SK5

(geschmiedeter Legierungsstahl mit folgender Zusammensetzung:

0,84% C, 0,18% Si, 0,32% Mn, 0,010% P, 0,004% S, 0,11 Ni und 0,09% Cr)

Schnittgeschwindigkeit: 130 m/min

Vorschubgeschwindigkeit:0,34 mm/U

Die Spanflächen der bekannten Schneideinsätze waren bei kontinuierlichem Schneidvorgang schon nach 5 Minuten bis auf die Kratergrenztiefe abgenutzt. Demgegenüber konnte der beschriebene Schneideinsatz bei kontinuierlichem Schneidvorgang 8 Minuten lang verwendet werden.

Wie aus vorstehendem deutlich wird, kräuseln sich, da zwischen den Vorsprüngen 13 und/oder 14 Kräuselbereiche gebildet sind, erzeugte Späne geringer Dicke selbst, da sie sich längs der Kräuselbereiche nach vorne bewegen. Demgegenüber schieben sich erzeugte Späne großer Dicke nacheinander durch die Ausnehmungen, während sie die Spitzen der Vorsprünge 13, 14 abschleifen und die Höhe der Vorsprünge 13, 14 allmählich verringern, wodurch sich die Späne in gleichförmiger Weise selbst kräuseln können. Aus diesem Grund kann der beschriebene Schneideinsatz, unabhängig von der jeweils angewendeten Vorschubgeschwindigkeit, bei sehr vielen verschiedenen Schnittbedingungen verwendet werden. Da zwischen dem Schneideinsatz und den erzeugten Spänen ein sehr kleiner Berührungsbereich gegeben ist (bei einem Zerspanen mit großer Vorschubgeschwindigkeit beriihren die Späne 4 nicht den gesamten Kräuselbereich, sondern überbrücken den Bereich zwischen der Schneidkante 11 und den Vcsprüngen 13, 14 und krümmen sich dort selbst), treffen die Späne nur auf einen relativ geringen Widerstand, weswegen auch der Schnittwiderstand reduziert wird. Da weiterhin auch der Berührungsbereich zwischen den Spänen und dem Schneideinsatz klein ist, wird letzterer nur in relativ geringem Ausmaß einem thermischen Verschleiß unterworfen, wodurch seine Lebensdauer verlängert ist.

Es ist selbstverstädlich möglich, dem Schneideinsatz außer der Form eines regelmäßigen Dreiecks jede andere polygonale, beispielsweise quadratische, rautenförmige od. dgl. Form zu verleihen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vieleckiger Schneideinsatz für Schneidwerkzeuge der spanabhebenden Bearbeitung mit paralle- len Deckflächen und zu diesen rechtwinkligen Seitenflächen, deren Schnittlinien mit einer der beiden Deckflächen die Schneidkanten bilden, wobei längs jeder Schneidkante eine Spanbrechernut mit darin längs verlaufendem Spanbrechervorsprung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanbrechervorsprung aus einer Vielzahl von im Abstand nebeneinanderliegender. Vorsprüngen (13, 14) in Form von Kugelsegmenten besteht

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen der Vorsprünge (14) längs einer etwas gekrümmten Linie verlaufen, wobei die mittleren Vorsprünge (14) jeweils einer Reihe näher am Mittelpunkt des Schneideinsatzes (10) liegen als die übrigen Vorsprünge derselben Reihe.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (13,14) gleiche Höhe wie die Schneidkanten (U) aufweisen.

4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunktabstand zwischen jeweils zwei benachbarten Vorsprüngen (13 bzw. 14) jeder Reihe etwa 2 bis 4 mm beträgt.

5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorsprungreihe von der ihr benachbarten Schneidkante (11) einen Abstand von etwa 1 bis 3 mm aufweist.