DE2529526A1

DE2529526A1 - Schneideinsatz

Info

Publication number: DE2529526A1
Application number: DE19752529526
Authority: DE
Inventors: Dennis G Jones; James F Mccreery
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1975-07-02
Publication date: 1976-06-10
Also published as: DE2529526C3; FR2292547B1; IT1042021B; IL47571A; DE2529526B2; CA1030746A; IL47571A0; FR2292547A1

Description

Kr/h
Schneideinsatz

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz, insbesondere aus Hartmetall, und einer sich zwischen Oberseite und Unterseite
erstreckenden Umfangswandung, wobei die Kante bzw. die Kanten zwischen Umfangswandung und Oberseite und/oder Unterseite als Schneidkante bzw. Schneidkanten ausgebildet sind, und wobei
längs jeder Schneidkante an der Oberseite bzw. Unterseite eine Fase bzw. ein Randbereich vorgesehen ist.

Bisher sind Schneideinsätze mit Spanbrecherflanken versehen.
Im Abstand zu der Schneidkante ist jeweils eine ansteigende
Spanbrecherflanke vorgesehen. Diese Spanbrecherflanken machen Schwierigkeiten bei der Herstellung bzw. Formung der Schneideinsätze, insbesondere erschweren sie die Feinbearbeitung,
insbesondere das Schleifen der Fase.

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Ferner ist es bekannt, den Schneideinsatz zusammen mit einem besonderen Spanbrecher mit ansteigender Spanbrecherflanke an dem Schneidwerkzeug festzuspannen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz zu schaffen, der ohne angeformte oder separate Spanbrecherflanken bzw. -flanken auskommt, wobei der Span zuverlässig und gleichmäßig abgebogen und weggebrochen wird und die Herstellung des Schneideinsatzes, insbesondere das Schleifen der Fase erleichtert wird; der Schneideinsatz soll also bessere Schneideigensachaften aufweisen und einfacher herstellbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung im wesentlichen darin, daß sich an den inneren,also von der Schneidkante abgelegenen Rand bzw. die Kanten der Fase nach innen zu eine nach unten geneigte bzw. abfallende Flanke anschließt, an deren unteren/inneren Rand bzw. untere/innere Kante sich nach innen zur Mitte zu eine entsprechend tiefer gelegene, zu der Fase parallele Ebene anschließt, wobei keinerlei ansteigende Spanbrecherflanke vorgesehen ist.

Es hat sich herausgestellt, daß Schneideinsätze gemäß der Erfindung sehr zufriedenstellend arbeiten.

Diese verbesserten Schneideigenschaften dürften damit erklärlich sein, daß die Fase einen kleinen Keil von dem bearbeiteten Material bildet, so daß der Span über den Keil nach unten fließ Der Span fließt bzw. gleitet sodann über die sich an die Fase

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- fta-

-nach innen anschließende, abfallende Flanke und nimmt deren Wölbung an, insbesondere am übergang der abfallenden Flanke zu der tiefer gelegenen Ebene, also wenn der Span auf diese Ebene trifft, so wird er stärker abgelenkt und weggebrochen.

Es wurde gefunden, daß die tiefer gelegene Ebene parallel zu der Fase sein muß. Wenn diese Fläche nicht eben und parallel zur Fase bzw. zu der Schneidkante ist, biegen und brechen die Späne nicht richtig.

Es ist überraschend und unerwartet, daß bei der Schneidarbeit die Späne abgebogen und fortgebrochen werden, ohne daß eine herkömmliche, ansteigende Spanbrecherflanke hinter der Schneidkante vorgesehen wäre.

Wegen der tiefer gelegenen Ebene bzw. der Einsenkung der Oberseite des Schneideinsatzes steht die Fase also nach oben vor und sie ist für eine Feinbearbeitung bei der Herstellung des Schneideinsatz gut zugänglich. Des weiteren braucht bei dieser Feinbearbeitung nur relativ wenig Material abgetragen zu werden, da nur der Bereich der Fase zu bearbeiten ist; dies ist natürlich gerade für Hartmetall bedeutsam.

Der Schneideinsatz gemäß der Erfindung kann relativ einfach durch Pressformen geformt werden, wobei weniger Material benötigt wird, als wenn erhabene Spanbrecherflanken angeformt seih müßten. Im Gegenteil wird durch die Absenkung der Ober-

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seite gegenüber der Fase Material gespart.

Der Schneideinsatz gemäß der Erfindung kann aus vielfältigem Hartmaterial hergestellt sein, wie pulverisierten keramischen Stoffen, pulverisierten Hartmetallcarbiden, denen ein Metallpulver als Bindemittel zugemischt wird. Diese Pulvermaterialien werden in einer Presse mit der geeigneten Pressform geformt und sodann gesintert. Nach dem Sintern sind nur noch geringfügige Feinbearbeitungen - wie erwähnt - erforderlich.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung weitgehend abwandelbar ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, wobei auch auf weitere Merkmale eingegangen wird, die sich besser anhand der Zeichnung erläutern lassen.

Fig. ι zeigt schaubildlich ein erstes Ausführungsbeispiel

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eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1 (ausschnittsweise) ;

Fig. 3 zeigt ebenfalls im Querschnitt, ausschnittsweise, einen geringfügig abgewandelten Schneideinsatz;

Fig. 4 zeigt ebenfalls im Querschnitt, ausschnittsweise, eine weitere Abwandlung;

Fig. 5 zeigt einen rhombischen Schneideinsatz gemäß der Erfindun mit höherstehendem zentralen Bereich;

Fig. 6 zeigt einen quadratischen Schneideinsatz gemäß der Erfindung, schaubildlich, mit vier den Ecken zugeordneten Einsenkungen;

Fig. 7 zeigt schaubildlich einen runden und

Fig. 8 schaubildlich einen dreieckigen Schneideinsatz gemäß der Erfindung.

Fig. 9, 10, 11, 12 zeigen im Schnitt, ausschnittsweise (in der Fig. 2, 3, 4 entsprechender Darstellungsweise) weitere Aus fülirungs formen bzw. Abwandlungen;

Fig 13 zeigt in Draufsicht, ausschnitts\tfeise eine Draufsicht auf den Bereich einer Ecke eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes.

Der Schneideinsatz 10 gemäß Fig. 1 und 2 weist eine Oberseite 12 und zu dieser parallel und im Abstand eine Unterseite 14 und zwischen beiden eine Umfangswandung 16 auf. Die Umfangswandung 16 steht rechtwinklig zur Oberseite 12 und Unterseite 14. Die Verschneidungslinie zwischen Umfangswandung 16 und Oberseite

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bildet die Schneidkante 18; gemäß Fig. 1 und 2 erstreckt sich die Schneidkante umlaufend rund um den ganzen Schneideinsatz herum.

Unmittelbar an die Schneidkante 18 anschließend erstreckt sich ein Randbereich bzw. eine Fase 20 zum Zentrum hin. Die Breite der Fase 20 kann beispielsweise in der Größenordnung von 0,013 bis 0,75 mm betragen. Die Fase 20 definiert die Oberseite 12 bzw. die Ebene der Oberseite 12. Die Fase 20 ist rechtwinklig zur Umfangswandung 16. Die Fase 20 kann von gleichbleibender Breite über ihre ganze Länge sein; sie kann aber auch im Bereict der Ecken schmaler sein, zur Spankontrolle oder Führung des Spanes bei relativ geringem Vorschub und geringer Schnittiefe, also relativ kleinen Spänen.

An die Fase 20 schließt sich nach innen zu eine nach unten abfallende Wandung bzw. Flanke 24 an. Vom inneren Hand 22 bzw. der innen liegenden Kante der Fase erstreckt sich nach unten die Wandung 24, die in Form einer konkaven Kehle oder in Form eines abrupten Abstiegs mit einer kleineren Auskehlung am Grunde ausgebildet sein kann.

In Fig. 1 und 2 ist die absteigende Flanke 24 - im Querschnitt gesehen (^ig. 2, 3, 4) geradlinig nach unten geneigt.

Die Flanke 24 ist von gleichmäßiger Neigung und erstreckt sich über die ganze Länge der Fase 20. An den unteren, inneren Rand bzw. die Kante 26 der geneigten Flanke 24 schließt sich nach

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— Sf —

.inne$ zu eine Wandung 28 an, die eben ist und parallel und im · Abstand unterhalb der Oberseite 12 liegt. Diese Bodenvandung 28 B£t£ sich völlig über die Oberseite des Einsatzes erstrecken, ohne eine Erhebung.

Der Einsatz kann insbesondere zum Festspannen ein mittiges Loch 30 aufweisen. Die eingesenkte Wandung 28 liegt parallel untet&alb der - durch die Fase 20 bestimmten - Ebene der Oberseite 12, und zwar in einem Abstand, der etwa der Breite der Fase entspricht. Die Einsenkung ist also relativ flach und mag etwa 0,025 mm bis ungefähr 0,25 mm tief sein. Die beste Spanführung bzw. Spankontrolle ist beobachtet worden bei einer Tiefe von ungefähr 0,125 mm.

Die Flanke 24 kann unterschiedliche Neigungen aufweisen, von ungefähr 13° gegenüber der Horizontalen bis ungeführ 30 . In Fig. 2 ist die Neigung der Flanke ungefähr 25°, in Fig. 3 dagegen ungeführ 15° gegenüber der Horizontalen; ansonsten ist die Ausführung nach Fig. 3 gleich derjenigen nach Fig. 2.

Gemäß Fig. 3 endet die Einsenkung 28 bzw. die Ebene 28 in einem plötzlichen steilen Anstieg 32 nahe dem Mittelbereich; durch diese ansteigende Flanke 32 wird ein Zentrumsbereich 34 - rund um das Zentrierloch 30 herum - gebildet, der sich in der Ebene der Oberseite befindet. Diese ansteigende Flanke 32 dient jedoch nicht zur Spankontrolle, da sie sich in einem solchen Abstand von der Fase 20 befindet, daß sie vom Span nicht ge-

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troffen wird. Die ansteigende Flanke 32 bestimmt vielmehr nur einen zentralen mittleren Bereich 34 zum Zwecke des Spannens des Einsatzes an einem Werkzeug oder Schneidmeißel.

Schneidkanten Wenn ferner der Schneideinsatz/an seiner Oberseite und der Unterseite aufweist, kann er auf dem hochstehenden Zentrumsbereich 34 jeweils so aufliegen, daß die jeweils nach unten weisende Schneidkante nicht beschädigt wird.

Beidseitige Schneideinsätze ohne zentralen Bereich können aber auch auf eine entsprechende Unterlegscheibe derart aufgelegt werden, daß die jeweils untere Schneidkante nicht beschädigt wird.

Der Schneideinsatz nach Fig. 5 ist in Draufsicht rhombisch und weist Schneidkanten 42 umlaufend um die jeweils spitzen Ecken auf; ansonsten sind die Schneidkanten ebenso geformt wie bei Fig. 1 und 2. An jede Schneidkante 42 schließt sich eine Fase 44 an, an die sich innen eine abfallende Flanke 46 anschießt, an die sich innen/unten eine ebene Fläche 48 anschließt Im Mittelbereich, zu dem Zentrierloch zu, steigt die ebene Fläche 48 steil zu einem Zentrumsbereich 50 an, der sich diagonal zwischen den beiden Schneidberexchen erstreckt. Diese ansteigende Flanke dient aber wiederum nicht zur Führung des Spanes, sie definiert lediglich den zentralen Bereich 50.

Der in Draufsicht quadratische Schneideinsatz nach Fig. 6

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weist Schneidkanten 62 auf, die sich von den - abgerundeten Ecken aus jeweils zur Mitte hin erstrecken. Den Schneidkanten 62 sind Fasen 64 zugeordnet, an die sich nach innen zu eine nach unten abfallende Flanke 66 anschließt, wodurch eine Einsenkung 68 bzw. tiefer gelegene horizontale Ebene 68 gebildet ist. Auch gemäß Fig. 6 ist ein höher stehender, zentraler Bereich 70 gebildet, und zwar wiederum jeweils durch einen Anstieg am innen liegenden Rand der horizontalen, tiefer liegenden Flächen 68. Die ansteigenden Flanken dienen auch hier nicht zur Spankontrolle. Der hochstehende zentrale Bereich 70 ist in Kreuzform geformt, in der Mitte ist das Zentrierloch. Jeweils einer Ecke ist eine Einsenkung 68 zugeordnet, ähnlich wie auch in Fig. 5 jeder schneidenden Ecke eine Einsenkung 48 zugeordnet ist

Die Schneidkanten in Fig. 5 und 6 sind so lang, wie es für normale Schneidoperationen in Frage kommt; diese Ausführungen weichen daher nicht von dem generellen Gedanken ab, daß keine ansteigende Spanbrecherflanke vorgesehen sein solle.

Pig. 7 zeigt einen kreisrunden Schneideinsatz gemäß der Erfindung mit einer an der Oberseite umlaufenden Schneidkante und einer Fase 84, von deren innerem Rand bzw. Kante eine Flanke 86 nach unten hin abfällt. Der zentrale innere Bereich 88 ist eben und liegt parallel zu der Fase 84.

Die zentrale ebene Fläche 88 kann etwas gegenüber dem tiefsten Niveau der Flanke 86 erhoben sein, dieser Anstieg liegt dann

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aber in einer solchen Entfernung von der Fase 84, daß der nicht vom Span erreicht wird, also nicht als Spanbrecher wirkt.

Bei der dreieckigen Ausführung gemäß Fig. 8 sind die Schneidkante mit 92, die Fase mit 94, die vom Innenrand bzw. der Innenkante der Fase nach unten abfallende Flanke mit 96m und der zentrale, tiefer gelegene ebene Bereich mit 98 bezeichnet. Die Flanke 96 kann geradlinig nach unten geneigt sein oder mehr oder weniger steil bogenförmig abfallen. Im zentralen Bereich der unteren ebenen Fläche 98 kann wiederum ein Anstieg, also eine erhobene Fläche angeformt sein, die aber wieder so weit von der Fase 94 abliegt, daß sie vom Span nicht erreicht wird.

Die Fig. 9, 10, 11, 12 zeigen im Schnitt ausschnittsweise die Ausbildung im Bereich der Fase der abfallenden Flanke. In Fig. 9 ist der Einsatz mit 100, die Schneidkante mit 102, die Fase mit 104, die abfallende Flanke mit 106 und die tiefer gelegene Ebene mit 108 bezeichnet. Die Flanke 106 ist in Form einer konkaven Kehle ausgeführt.

Gemäß Fig. 10 dagegen ist die Flanke 116 steil nach unten und im wesentlichen geradlinig ausgebildet, die untere Kante ist abgerundet. Die nach innen abfallenden Flanken 130 und 142 gemäß Fig. 11 und 12 sind ebenfalls als Hohlkehlen ausgebildet, die aber steiler als die Hohlkehle 106 in Fig. 9 abfallen. Unten gehen die Hohlkehlen in die tiefer gelegene

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.Ebene über.

Im übrigen sind in Fig. 10 der Schneideinsatz mit 110, die Schneidkante mit 112, die Fase mit 114 und die tiefer gelegene Ebene mit 120 bezeichnet.

In Fig. 11 dagegen sind der Schneideinsatz mit 122, die Umfangswandung mit 124, die Schneidkante mit 126, die Fase mit 128, die Flanke mit 130 und die tiefer gelegene Ebene mit 132 bezeichnet. Fig. 11 zeigt insoweit eine Besonderheit, als die

nicht
Umfangswandung 124/rechtwinklig zu Unterseite und Oberseite steht, sondern mit der Oberseite bzw. der Fase 128 einen Winkel kleiner als 90 einschließt.

Auch ie Umfangswandung 136 des Schneideinsatzes 134 in Fig. 12,

ist
steht schief, jedoch/die Fase 140 hier nicht horizontal bzw. parallel zur Unterseite, sondern sie steigt leicht nach innen/ oben an, so daß die Fase 140 mit der Umfaugswandung 136 einen Winkel von etwa 90° einschließt. Die Schneidkante ist mit 138 und die tiefer gelegene Ebene mit 144 bezeichnet.

Wie erwähnt, wird die Fase an den Ecken eines polygonalen Schneideinsatzes schmaler, ferner ist es vorteilhaft, wenn auch die abfallende Flanke an den Ecken abgewandelt wird. Die gilt besonders, weil/? die Flanke geradlinig ist.

Hierbei f^&l der Neigungswinkel im wesentlichen gleichbleibend

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- äß -

über die Schneidkante, im Bereich der Ecke jedoch, wo sich die Fase verengt, wird jedoch der Neigungswinkel größer. Das Zusammenwirken der schmaleren Fase und der steiler nach unten geneigten Flanken an den Ecken bringt es mit sich, daß mit dem gleichen Schneideinsatz auch Feinstbearbeitungen - Feinschlichten - ausgeführt werden können, während andererseits der Schneideinsatz auch für gröbere Arbeiten, also dickere Späne geeignet ist, dank der geringeren Neigung der Flanke in den von den Ecken weiter abgelegenen Bereichen.

Eine solche Ausbildung, wie vorstehend erläutert, zeigt Fig. 13 in Draufsicht ausschnittsweise. Der Schneideinsatz 150 hat Schneidkanten 154, 152, die durch einen abgerundeten Eckbereich 156 miteinander verbunden sind. Die Fase 158 erstreckt sich längs der Schneidkanten 152, 154 in gleichbleibender Breite. Im Bereich der abgerundeten Ecke jedoch wird die Fase schmaler. Der innere Rand der Fase 158 folgt im Bereich der Ecke einem Bogen 160 mit kleinerem Radius, dessen Mittelpunkt näher zum Bogenbereich 156 der Schneidkante gerückt ist. Vom inneren Rand bzw. der inneren Kante der Fase 158 fällte die nach unten geneigte Flanke 164 ab bis zur tiefer gelegenen Ebene 166 und schneidet diese tiefer gelegene Ebene 166 längs gerader, zu den Schneidkanten 154, 152 parallelen Linien 168. Die Schnittlinien 168 nähern sich den Ecken und sind miteinander verbunden durch einen spitzen Teil 170, der mit einem noch kleineren Radius geschwungen ist von einem anderen Mittelpunkt als die Mittelpunkte, von denen die bogenförmigen Teile

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156 und 160 geschwungen sind.

Die Flanke 164 hat also einen über ihre Länge (abgesehen von den Eckbereichen) gleichbleibenden Neigungswinkel von beispielsweise 15 bis 30°, in dem bogenförmigen Eckbereich steigt jedoch der Neigungswinkel an. Im durch die Ecken gehenden Schnitt nach Linie 162 mag der Neigungswinkel um etwa 10° größer sein als in einem Schnitt nach Linie 152 im geradlinigen Bereich.

Die Fase mag längs der geradlinigen Schneidkanten 152, 154, etwa 0,25 mm breit sein, sich jedoch zu der Ecklinie 162 hin bis auf die Hälfte, also auf 0,125 vermindern. Natürlich sind hier andere Abmessungen möglich, wobei die Breiteuabnahme zur Ecke ebenfalls etwa 50% betragen mag. Ein solcher polygonaler Schneideinsatz ist in gleicher Weise für Schlichtarbeiten wie für gröbere Schrubbarbeiten geeignet, jeweils mit guter Spankontrolle.

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Claims

Patentansprüche

[I./ Schneideinsatz, insbesondere aus Hartmetall mit einer Oberseite und einer Unterseite und einer sich zwischen Oberseite und Unterseite erstreckenden Umfangswandung, wobei die Kante bzw. die Kanten zwischen Umfangswandung und Oberseite und/oder Unterseite als Schneidkante bzw. Schneidkanten ausgebildet sind, und wobei längs jeder Schneidkante an der Oberseite bzw. Unter-seite eine Fase bzw. ein Randbereich vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß sich an den inneren, also von der Schneidkante abgelegenen Rand bzw. die innere Kante der Fase (20, 44, 64, 84, 94, 104, 114, 128, 140, 158) nach innen zu eine nach unten geneigte bzw. abfallende Flanke (24, 46, 66, 96, 106, 116, 130, 142, 164) anschließt, an deren unteren/inneren Rand bzw. untere/innere Kante sich nach innen, zur Mitte zu eine entsprechend tiefer gelegene, zu der Fase parallele Ebene (28, 48, 68, 98, 108, 120,

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, 144, 166) anschließt, wobei keinerlei ansteigende Spanbrecherflanke vorgesehen ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Schneideinsatz polygonal ist und wenigstens zwei sich in einer Ecke bzw. abgerundeten Ecke treffende Schneidkanten aufweist.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Schneidkante völlig um den Schneideinsatz herum erstreckt bzw. längs jeder Seite eine Schneidkante ausgebildet ist.

4. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß im mittleren Bereich der tiefer ^.egenen Ebene eine Erhebung bzw. ein Zentrumsbereich (34, 50, 70, 88) vorgesehen ist, die aber so weit von der Fase entfernt ist, daß sie vom Span nicht berührt ist.

5. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schneideinsatz polygonal ist, daß Schneidkante^Fase und geneigte Flanke um alle Seiten umlaufen und daß nur ein einziger, in sich geschlossener Zentrumsbereich vorgesehen ist,

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6. Schneideinsatz nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswandung(l24) mit der tiefer gelegenen Ebene (108) einen Winkel von etwa 80° einschließt (Fig. 11).

7. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

einer daß die nach unten geneigte Flanke in Form/Hohlkehle (106, 130,

142) ausgebildet ist.

8. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abfallende Flanke einen steil abfallenden Bereich

(116) aufweist, an den sich unten eine Abrundung oder Auskehlung

(118) anschließt (Fig 10).

9. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Flanke in Form einer Hohlkehle vom inneren Rand der Fase zu der tiefer gelegenen Ebene führt.

10. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der nach innen unten abfallenden Flanke (24) etwa 13° bis etwa 30° gegen die Horizontale gemessen -beträgt.

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11. Polygonaler Schneideinsatz mit umlaufender Schneidkante und umlaufender Fase, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase im Bereich der Ecken enger als längs der Seiten ist und daß die Flanke (164) im Bereich der Ecke (160) steiler nach unten abfällt als im Bereich der Seiten (Fig. 13).

12. Schneideinsatz nach wenistens einem der Ansprüche 1 bis

dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (140) gegenüber der Unterseite bzw. der tiefer gelegenen Ebene (144) von der Schneidkante (138) zur Mitte hin ansteigt (Fig. 12).

13. Schneideinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache (136) mit der tiefer gelegenen Ebene (144) einen Winkel kleiner als 90° einschließt.

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