DE2525902C2 - Schneideinsatz mit Spanbrecher - Google Patents
Schneideinsatz mit SpanbrecherInfo
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- B23B27/141—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
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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
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. 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. 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
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.
ic 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°.
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
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.
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 AA'= BB' = Dl' ''■ Strecke HXH1 = dl
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
Claims (4)
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).
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