DE2525902C2

DE2525902C2 - Schneideinsatz mit Spanbrecher

Info

Publication number: DE2525902C2
Application number: DE2525902A
Authority: DE
Inventors: Gerard Eybens Romagnolo
Original assignee: Eurotungstene SA
Current assignee: Eurotungstene SA
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1975-06-10
Publication date: 1985-06-05
Also published as: DE7518516U; PL96167B1; SE7506752L; FR2274386A1; JPS5111288A; IT1038826B; CH595921A5; FR2274386B1; SE419950B; SU676148A3; HU173970B; GB1515141A; JPS542707B2; DE2525902A1

Description

" Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz mit einer an eine gerade Schneidkante anschließenden oder zwei gerade Schneidkanten an einer abgerundeten Schneidspitze miteinander verbindenden runden Schneidkante, sowie eine längs der geraden und runden Schneidkanten verlaufenden Spanbrechernut, deren Querschnitt von einer hinter der Schneidkante abfallenden Spanflfiche und einer zu einer Deckfläche ansteigenden Gegenflanke begrenzt Ist, wobei der Spanwinkel, unter dem die Spanfläche abfällt, Im Bereich der geraden und runden ^1{> Schneidkanten der gleiche ist, die Gegenflanke hinter der bzw. jeder geraden Schneidkante Im wesentlichen eben Ist und der Abstand der Gegenflanke von den verschiedenen Schneidkanten unterschiedlich Ist.

Bei einem bekannten Schneideinsatz dieser Gattung (DE-OS 22 31 631, Fig. 19 und 23) 1st die Gegenflanke im Bereich der Schneidspitze durch einen In der Spanbrechernut angeordneten Vorsprung gebildet. Da der kreisförmige Vorsprung gegenüber den angrenzenden ebenen Gegenflanken nicht nur nach oben, sondern halblnsel-ίί form Ig nach vorne zur Schneidspitze hin vorspringt, Ist die Gegenflanke im Bereich der Schneidspitze gegenüber der runden Schneidkante weniger weit zurückgesetzt als es die bzw. jede angrenzende Im wesentlichen ebene Gegenflanke gegenüber der zugehörigen geraden Schneidkante 1st.

Die beim Abheben von leichten Spänen entstehenden Späne lassen sich durch den Vorsprung ausreichend brechen, während die beim Abheben von starken Spänen entstehenden Späne hauptsächlich durch die Span-40 brechernut gebrochen werden. Späne mittlerer Breite werden dabei nicht ausreichend verformt um häufig genug zu brechen, da Späne, die breiter sind als der Zwischenraum zwischen dem Vorsprung und der runden Schneid· * kante sich nicht mehr hinreichend an die Spanfläche Im Bereich der runden Schneidkante anschmiegen,

sondern Im wesentlichen In Ihrer gesamten Breite vom Vorsprung über diesen hinweg abgelenkt werden. Eine ' wirksame Erhöhung des Flächenträgheitsmomentes des Spans in bezug auf eine zur Längsrichtung des Spans

j^; normale Achse, aufgrund dessen beim Aufrollen des Spans erhöhte Spannungen auftreten, die zum Bruch des Spans führen, wird durch den Vorsprung somit nicht erreicht. Weiterhin Ist der Vorsprung einem srhebllchen Verschleiß ausgesetzt, so daß die Einwirkung des Vorsprungs auf den Span Im Sinne einer dessen Trägheltsmo-I- ment erhöhenden Verformung rasch abnimmt, wodurch sich die Spanbrecherwirkung Im Laufe der Zelt deutlich

k; verschlechtert.

ffjj 5Ii Es Ist weiter ein Schneideinsatz bekannt (FR-PS 15 32 622), bei dem eine umlaufende Spanbrechernut mit

|;i einheitlicher Breite und Tiefe vorhanden Ist. Im Bereich der Schneidspitze Ist neben der Spanbrechernut eine

if Spanbrechervertiefung vorgesehen. Ein schmaler Span, der aus der zur Achse des Werkstücks parallelen Vor-

|ΐ schubrichtung um etwa 45" ausgelenkt und durch die für schmale Späne vorgesehene Spanbrechervertiefung

■;! hindurchgeführt wird, wird dabei hinreichend gestaucht, um beim Aufrollen von Zelt zu Zelt zu brechen. Breite

P? ν Spüne fließen hingegen über die Spanbrechervertiefung hinweg, werden aber von der längs der geraden Schneld-

i.| kante verlaufenden Spanbrechernut hinreichend gestaucht, um beim Aufrollen von Zelt zu Zelt zu brechen

fj (Flg. 16). Schwierigkeiten ergeben sich mit Spänen mittlerer Breite, die einerseits über die Spanbrechervertle-

6;: fung hlnwegflleßen, andererseits aber auch von der Spanbrechernut nicht hinreichend gestaucht werden. Solche

'M Späne reißen nicht häufig genug und können deshalb Störungen hervorrufen.

ι·¹¹ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz so weiterzubilden, daß nicht nur schmale ■;'; und breite Späne, sondern auch Späne mittlerer Breite ausreichend verformt werden, damit sie häufig genug

brechen.

Die Aufgabe ist bei einem Schneideinsatz der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gegenflanke im Bereich der Schneidspitze gegenüber der runden Schneidkante welter zurückgei <·< setzt Ist als die bzw. jede angrenzende. Im wesentlichen ebene Gegenflanke gegenüber der zugehörigen geraden

f. Schneidkante zurückgesetzt Ist.

Dadurch, daß die Gegenflanke Im Bereich der Schneidspitze gegenüber der runden Schneidkante welter Λ· zurückgesetzt Ist, vermag die Spanfläche Im Bereich der Schneidfläche den Span über eine längere Strecke zu

ic führen. Dadurch ergibt sich eine wesentlich verbesserte Anschmiegung mittlerer und sogar breiter Späne an die |8 Spanfläche Im Bereich der Schneidspitze, so daß der Span ein wellenförmiges Profi! erhalt, wodurch sich sein ki Flächenträgheitsmoment in bezug auf eine zur Längsrichtung des Spans normale Achse erheblich erhöht. §5 Infolge dieses erhöhten Flächenträgheitsmoments treten beim Aufrollen des Spans erhöhte Spannungen auf, die ft zum Bruch des Spans fahren. Dies gilt auch dann, wenn der Span von der Spanbrechernut längs der geraden si Schneidkante nur wenig verfbrmt worden ist.

% Die spanbrechende Wirkung des Schneideinsatzes unterliegt dabei keinem Verschleiß, so daß sie während

fi dessen gesamter Lebensdauer in zufriedenstellender Weise erfallt 1st. Die vor allem bei mittleren Spanbrelien M verbesserte Spanbrecherwirkung wird ohne Gefahrdung des Schneideinsatzes erzielt, da jegliche Un3tetlgkelt In ,:.>; den Spanflächen vermieden ist und somit auch (Milche lemperaturspltzen Im Bereich der Spanflächen nicht i< > |$ auftreten · Cnnen.

^:._: Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.

', ^; Die Erfindung wird im folgenden anhand schematicher Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der abgetrennten Schneidspitze und der entsprechenden Pyramide in Nebeneinanderanordnung,

Fig. 2 eine perspektivische homogene Ansicht des abgetrennten Aggregates aus gerundeter Schneidspitze und Pyramide,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch den Schneideinsatz im Eingriff,

Fig. 4 eine Ansicht des Schneldeinsaues in der waagerechten Ebene nach den Regeln der darstellenden -'> Geometrie,

FI g. 5 einen Schnitt In einer durch die Linie HH' in FI g. 4 gehenden vertikalen Ebene,
Flg. 6 einen Schnitt In einer durch die Linie BB' in Fig. 4 gehenden vertikalen Ebene,
Flg. 7 eine Darstellung der in eine der gerundeten Spitzen des Schneideinsatzes eingezeichneten Höhenlinien, und ■ -S

Flg. 8 und 9 Draufsichten auf den Schneideinsatz Im Eingriff während einer Schlicht- bzw. Schruppoperation. Um die Beschreibung zu erleichtern, wird von dem abnehmbaren Schneideinsatz Im wesentlichen der Bereich der gerundeten Spitze betrachtet. Es versteht sich, daß die in ihrem Zusammenhang angegebenen Merkmale ebenso auf die dreieckigen abnehmbaren Schneideinsätze wie auf die viereckigen Schneideinsätze mit beispielsweise quadratischer, rechteckiger oder rhombischer Form zutreffen. 3< >

Der In Flg. I, 2 und 3 dargestellte abnehmbare Schneideinsatz nach der Erfindung weist eine Schneid- oder Spanflache 1 auf, an der der Span abläuft und die sich unterteilen läßt in einen pyramidenförmigen Teil 2 und eine gerundete Schneidspitze 3, des weiteren gerade Schneidkanten 4, die in zur Auflageebene des Schneideinsatzes parallelen Ebenen, wie z. B. In der Ebene Qo (Flg. 5 und 6) enthalten sind, sowie räumlich ausgebildete Schnsldkelle. Ein dreieckiger Schneideinsatz besitzt drei solcher Schneidkeile. Ein räumlich ausgebildeter J? SchneldkeÜ !st» beiderseits der Schneidkante-n 4. durch eine als »Freifläche« bezeichnete Umfangsfläche 6, eventuell durch eine »Fase« genannte Fläche 7, die bei der Spanbildung keine aktive Rolle spielt, sondern im wesentlichen zur Verstärkung der Schneidkante dient, durch die Schneldfläche 1, an der der Spsn abläuft, und durch eine »Spanbrecher« genannte und ein Hindernis für den Span bildende Fläche 8 begrenzt. Die Breite der Fase 7 beträgt Im allgemeinen zwischen 0 und 0,6 mm, vorzugsweise jedoch zwischen 0,1 und 0,3 mm. 4<i

Für den Fall, daß der Schneideinsatz hinsichtlich der beiden durch die Schneidkanten 4 und 5 gekennzeichneten Flächen symmetrisch gestaltet Ist, kann zur Verstärkung der Schneidkante 5 an der zweiten Fläche ebenfalls eine der Fase 7 ähnliche Fase vorhanden sein.

Die Erzeugende der vorgenannten Schneldfläche 1 bildet mit der Ebene Qo, der die Schneidkante 4 und die Fase 7 enthaltenden Grundebene, einen Winkel α (Fig. 5 und 6), der auf der ganzen Umfangslänge der -^ Schneidplatte konstant Ist. Der Winkel α wird als positiv bezeichnet, wenn er auf der Seite der Freifläche 6 liegt. Die Größe des Winkels ac beträgt Im allgemeinen zwischen 2° und 30°, am vorteilhaftesten jedoch zwischen 5° und 20°.

Der abnehmbare Schneideinsatz nach der Erfindung weist ebenfalls eine Mehrzahl von Ebenen 1, 8, 8' auf, die eine Spanbrechernut 9 bilden. Um die Beschreibung dieser Spanbrechernut 9 zu erleichtern, wird eine der m> Schneidspitzen 3 des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes getrennt betrachtet (F I g. 4, 5 und 6).

D|e Gegenflanke 8' der Spanbrechernut 9 Ist durch eine Ebene Pi definiert, welche In der gerundeten Spitze 3 des Schneidkeils (Fig. 5) mit der Ebene Qo einen Winkel β bildet und deren Schnittlinie mit der Bezugsebene Qo In Flg. 4 durch die Gerade MN dargestellt 1st, welche auf der Winkelhalblerenden der Schneidspitze 3 senkrecht steht und von der Schneidkante 4' einen Abstand entsprechend der Strecke HH' = dl hat. Die auf die Bezugsebene Qo projlzlerte Gerade HlH' wird als Abschnitt HlH' = dl gemessen und soll allenfalls gleich sein dem Radius R der Schneidspitze 3. Der Punkt Wl Ist der Schnittpunkt zwischen der Schneldfläche, der Ebene Pl und der Winkelhalbierenden Ebene der Schneidspitze 3.

Die Größe des Winkels β kann Innerhalb welter Grenzen schwanken, beispielsweise zwischen 15° und 90", lsi jedoch vorzugsweise mit einem Wert zwischen 30° und 60° gewählt. Die Strecke dl soll zwischen 0,625 R und 2 <*· R betragen und kann häufig gleich R sein. Die Strecke dl beträgt zwischen 0,5 R und R.

Insbesondere wurde festgestellt, daß die Größe von dl von der Breite di der Fase 7 und vom Radius R abhängig war und durch di Im wesentlichen entsprechend der Beziehung

</2 = 5/8 R + di <■'

bedingt war.
Ebenso Ist die genannte Gegenflanke 8 der Spanbrechernut 9 Im pyramidenförmigen Teil 2 durch die Ebene

QX begrenzt, die sich von der Ebene Qo in einem Abstand Λ befindet, welcher mit einer Größe zwischen 0 und 0.20 mm gewählt 1st, sowie durch die Ebenen PV und Pl", die mit der Ebene Qo den gleichen Winkel β bilden (Flg. 6) und deren Schnittlinien mit der Ebene Qo In Flg. 4 mit den Geraden Fl und FK angegeben sind. Diese Schnittlinien liegen zur Winkelhalblerenden des Schneidkeils Im allgemeinen symmetrisch und können mit der

s Schneidkante 4 einen Winkel y bilden, der zwischen 0° und 20°, vorzugsweise jedoch zwischen 5° und 15" beträgt.

Nach dem längs der Linie BB' (Flg. 6) ausgeführten Schnitt, worin der In der Ebene Qo enthaltene Punkt B der Schnittpunkt der Ebene Pl" mit MN und der Ebene PX mit der Ebene Pl" Ist, erscheinen die Werte des Abschnittes BB' und der auf die Ebene Qo projlzlerten Strecke BXB' Im pyramidenförmigen Teil 2. Die Größe

ι« des Abschnittes BB' wird mit dX gemessen, wobei dl' zwischen 0,5 R und R beträgt. Da der Punkt BX der Schnittpunkt der Schneidfläche mit der Ebene Pl" und der BB' enthaltenden Schnittebene Ist, wird die auf die Ebene Qo projlzlerte Strecke BXB' mit dem Abschnitt dl' gemessen, der zwischen 0,3 R und dl beträgt.

Daraus ergibt sich deutlich, daß aufgrund der Symmetrie gegenüber der Winkelhalbierenden Ebene der Schneidspitze 3 die Werte von dX" und dl" durch die Abschnitte AA' und AXA' gemessen werden können.

i^c Die GegenP.anke 8 der Spanbrechernut 9 kann auf andere Welse durch eine Ebene QV (Flg. 5) begrenzt

werden die mit der vorgenannten Ebene QX einen Winkel Φ bildet und auf der Winkelhalbierenden Ebene der

gerundeten Schneidspitze 3 senkrecht steht. Der Winkel Φ, der stets kleiner Ist als der Winkel β, beträgt

zwischen 0° und 60°, vorzugsweise jedoch zwischen 0° und 30°.

Es leuchtet ein, daß aus grundsätzlichen Fertigungsgründen die beschriebenen Flachen, sowohl In der gerun-

2» deten Spitze 3 als auch Im pyramidenförmigen Teil 2, Im allgemeinen mit den Radien Rl, R", Rl', Λ3. A3' und A4 aneinander anschließen. Die Radien Al, Λ3, Λ3' und RA können Im Falle von scharfen Kanten einen Wert Null annehmen und sind nach oben nicht begrenzt. Der Radius R2, der Im allgemeinen gleich Ist Rl\ gewährleistet die Kontinuität der Schneidflächen. Er beträgt In der Schnittebene AA' Im allgemeinen zwischen 0.1 und 1 mm. Ist jedoch vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,6 mm gewählt.

Die Ebenen PX, PT und Pl" wurden so angeordnet, daß die Strecken AA' und BB' kleiner sind als HH'. Daraus ergibt sich, daß die theoretische Tiefe P der Spanbrechernut 9 Im Punkt Wl größer Ist als die theoretische Tiefe P' derselben Spanbrechernut 9 in den Punkten Al und BX. Es wurde außerdem festgestellt, daß die Tiefe P zwischen 0,1 R und 0,4 R und die Tiefe P' zwischen 0,05 R und 0,3 R betragen müssen, während die Differenz zwischen P und P' Immer positiv und wenigstens gleich 0,05 R sein muß.

»ι Die gerundete Spitze 3 weist daher eine Mulde auf, deren tiefster Punkt auf einer durch den Punkt HX gehenden vertikalen Achse liegt und deren Wirkung darin besteht, die Späne kleiner Abmessungen entsprechend einer durch die Ebene PX begrenzt Erzeugenden der Schneidspitze 3 zu leiten, wobei die Späne an der genannten Ebene auflaufen und wirksam gebrochen werden.
Bei größer werdendem Spänequerschnitt jedoch richtet sich das abgenommene Metp.ll ungefähr rechtwinklig

zur Schneidkante aus und die Spanbrechernut 9, arbeitet dann In herkömmlicher Welse. Im letztgenannten Falle und wenn der Scheitel des Winkels γ zur Schneidspitze 3 hin gerichtet Ist, wird das Ablaufen des Spans erleichtert, da P mit zunehmender Entfernung von der Schneidspitze 3 wächst. In Flg. 7 Ist dieses Phänomen der Entwicklung der Tiefe P durch die Gesamtheit der Im Abstand von jeweils 20 μπι gezeichneten Höhenlinien deutlich dargestellt. Diese Höhenlinien lassen die Kontinuität der die einzige Spanbrechernut 9 bildenden

4(i Flächen 1, 8, 8' erkennen. Diese Spanbrechernut 9 weist keine Unwirksamkeitszone auf und Ist sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten wirksam.

Es leuchtet ein, daß die »Freifläche« genannte Umfangsfläche 6 des Schneideinsatzes zur Ober- und Unterseite, die zueinander parallel sind, rechtwinklig verlaufen kann. Bei einer solchen Ausbildung des Schneldelnsatzes ist diese an beiden Selten mit Spanbrechernuten 9 versehen, kann gewendet werden und bietet somit die

^ doppelte Anzahl von Schneiden als ein nicht wendfähiger Schneideinsatz. Bildet die Freifläche mit der Oberseite des Schneideinsatzes einen kleineren Winkel als 90°, dann 1st dieser Schneideinsatz zur Verwendung In Verbindung mit einem positiven Werkzeughalter bestimmt und kann nicht gewendet werden. Der Schneideinsatz nach der Erfindung Ist aus einem harten und verschleißfesten Werkstoff hergestellt, beispielsweise aus Stnter-Hanmetallen oder Sinter-Keramik.

Beispiel

Zum Schruppen und Schlichten wurde ein erfindungsgemäß ausgebildeter Schneideinsatz von einem gleichseitigen Dreieck ähnlicher Form und mit positivem Spanwinkel, entsprechend der Norm ISO. TPMR 16038. 5^ verwendet. Die technischen Daten lauten wie folgt:

Winkel a

Winkel β «' Winkel y

Winkel Φ

Strecke HH' = dX

Strecke AA'= BB' = Dl' ''■ Strecke HXH¹ = dl

Strecke BXB' = dl Breite der Fase 7 = d3

10°	mm
45°	mm
10°	mm
0°	mm
0,8	mm
0,5
0,6
0,4
0,1

Abstand zwischen den Ebenen Q\ und Qo- h	Tiefe der Vertiefung,	0,05	mm
Radius der Schneidspitze, R	in der Schnittebene HH' : P= 0,17 R	0.8	mm
Rl	in der Schnittebene BB' : F	0,1	mm
Übergangsradien zwischen der Schneidfläche und der Fläche	Differenz P-P
der Spanbrechernut, Rl = RT	0,3	mm
Ry	0,15	mm
A4	0	mm

0,136	mm
0,1	mm
0,036	mm

Der Werkstoff des Werkstückes war Stahl XC45 f. Der Schneideinsatz war Sorte P20, nach ISO-Benennung. i< Die Schnittgeschwindigkeit betrug 120m/mln Ausgeführt wurde eine Außenlängsdreharbelt auf einer Lelisplndeldrehbank.

Entsprechend der Norm ISO-TC.29-913F »Kleinwerkzeuge« wurde die Form der Späne In Abhängigkeit von der Schnlttiefe und dem Vorschub untersucht. Die betrachteten Späne zeigten die denkbar besten Merkmale, da sie, nach Gestalt, in flachen Spiralen, konischen Spiralen, kurzen Röhren und kurzen konischen Wendeln -< > anfielen.

Die Ergebnisse sind In der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt. Die nicht durchkreuzten Kästchen stellen die Bereiche mit ausgezeichneten Merkmalen der erzielten Späne dar, die durchkreuzten Kästchen die seltenen Fälle, In denen die Späne weniger gute Merkmale zeigten.

Vorschub	0.4	0.3	0.25	0.2	0.15	0.1	2-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	X	^N
0.5		2-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2
2-2	3-1	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2
3-2	3-1	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2
3-2	3-1	3-1	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2	5-2
3-2	3-2	2-2	3-1	3-1	5-2	5-2	5-2	X
X	3-2	2-2	2-2	2-2	5-2	2-2	2-2

0.15 0.25

0,5

3.5

4.5 5.5

Schnittiefe Hierzu 5 Bist·. Zeichnungen.

Claims

Patentansprache:

1. Schneideinsatz mit einer an eine gerade Schneidkante (4) anschließenden oder zwei gerade Schneidkanten (4) an einer abgerundeten Schneidspitze (3) miteinander verbindenden runden Schneidkante (4Ί, sowie

f einer längs der geraden und runden Schneidkanten (4,4') verlaufenden Spanbrechernul (9), deren Querschnitt von einer hinter der Schneidkante (4,4') abfallenden Spanfläche (1) und einer zu einer Deckfläche ansteigenden Gegenflanke (8,8') begrenzt 1st, wobei der Spanwinkel (α), unter dem die Spanfläche (1) abfällt, Im Bereich der geraden und runden Schneidkanten (4,4') der gleiche ist, die Gegenflanke (8) hinter der bzw. jeder geraden Schneidkante (4) Im wesentlichen eben ist und der Abstand der Gegenflanke (8,8') von den

κι verschiedenen Schneidkanten (4,4') unterschiedlich Ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenflanke (8') Im Bereich der Schneidspitze (3) gegenüber der runden Schneidkante (4') weiter zurückgesetzt Ist als die bzw. jede angrenzende, im wesentlichen ebene Gegenflanke (8) gegenober der zugehörigen geraden Schneidkante (4) zurückgesetzt Ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenflanke (8') im Bereich der ι* Schneidspitze (3) eben Ist.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Gegenflanke (8') im Bereich der Schneidspitze (3) zu deren Winkelhalbierender Ebene lotrecht Ist.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenflanke (8') im Bereich der Schneidspitze (3) mit der Deckfläche den gleichen Winkel (/?) einschloßt wie Im Bereich der geraden

2» Schneidkanten (4).