DE2840610C2

DE2840610C2 -

Info

Publication number: DE2840610C2
Application number: DE2840610A
Authority: DE
Inventors: Aake Allan Kungsgaarden Se Andersson; Nils Lennart Gavlefors; Johan Edvin Sandviken Se Holma
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1977-09-19
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1991-05-02
Also published as: FR2403139A1; GB2004480B; IT7827862A0; JPS5453387A; IT1098887B; FR2403139B1; SE7710434L; US4215957A; DE2840610A1; JPS6328722B2; GB2004480A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung mit wenigstens einer Schneidkante im Übergangsbereich zwischen Spanfläche und Freifläche, wobei in der Spanfläche den Span quer zur Ablaufrichtung verformende Eindrückungen vorgesehen sind, die entlang der Schneidkante eine fortlaufende Folge bilden und deren Breite bezw. größte Ausdehnung parallel zur Schneidkante größer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Eindrückungen.

Während der Schneidvorgänge sind das Brechen des Spanes und die Form des Spanes oft von großer Bedeutung für eine ungestörte Her stellung. Bei modernen, hochproduktiven Maschinen oder Werkzeugen bestehen erhebliche Forderungen nach einer wirksamen Entfernung der Späne. Lange und unkontrollierte Späne können leicht Betriebs störungen und Ausschußwerkstücke hervorrufen, und sie bedeuten auch eine große Gefahr für Unfälle. Die Spankontrolle muß deshalb sorgfältig beachtet werden, und sie bestimmt die Form der Werkstücke in starkem Maße.

Es ist bekannt, daß verschiedene Wirkungen bezüglich der Span brechung und der Spanentfernung mit Hilfe verschiedener Arten von Eindrückungen in der Spanfläche eines Schneidwerkzeuges erreicht werden können. So wird beispielsweise durch Ausbildung der Spanfläche des Schneidwerkzeuges mit Kerben oder Nuten, die sich im wesentlichen in Bewegungsrichtung des Spanes erstrecken, eine Aufteilung oder eine Längsbrechung des Spanes erreicht, was zu einer leichteren Entfernung des Spanes führt. In anderen Fällen ist eine besondere plastische Verformung des Spanes erreicht wor den, und zwar durch Ausbildung der Eindrückungen oder Nuten in einer etwas unterschiedlichen Weise, was bedeutet, daß der Span einen versteiften Wulst oder eine Krümmung erhalten hat. Diese Er scheinung hat wiederum günstige Wirkungen bezüglich der Spanent fernung hervorgerufen, wie z. B. eine Abnahme der Breite oder einen verringerten Krümmungsradius des Spanes.

Es ist ein Schneideinsatz der eingangs genannten Art bekannt (DE-OS 25 45 769), bei dem hinter der Schneidkante Vertiefungen oder Rillen vorgesehen sind, in die der Span hineinläuft und dadurch quer zur Spanlaufrichtung verformt wird. hierdurch soll die Reibung des Spans am Werkzeug und damit die Erwärmung des Spans herabgesetzt werden. Eine verbesserte Spanbrechung ist hier nicht beabsichtigt und auch nicht erreichbar.

Es ist auch ein Schneideinsatz bekannt (US-PS 39 73 308), bei welchem in der Spanfläche voneinander getrennte Eindrückungen oder Nuten vorgesehen sind. Diese Eindrückungen sind so ausgebildet, daß eine plastische Verformung oder ein Brechen des Spans nicht eintritt. Vielmehr soll durch die Vertiefungen die Kontaktfläche zwischen Span und Schneidwerkzeug verkleinert und damit die Schneidkraft verringert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung die Spanbrechung und damit die Spanentfernung zu verbessern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Eindrückungen die Schneidkante durchbrechen.

Hierdurch wird die Schneidkante im Bereich der Durchbrechungen in ihrer Form verändert, d. h. sie bildet nicht mehr eine Gerade, sondern sie weist im Bereich der Durchbrechungen Ausformungen auf, die - in Spanablaufrichtung gesehen - hinter den geraden Schneidkantenteilen liegen. Diese durch die Durchbrechungen der Schneidkante grundsätzlich veränderte Schneidengeometrie führt beim Schneidvorgang zu Stauchungen im Material des Spanes, die das Brechen des Spans in kurze Stücke bewirken, die leicht abgeführt werden können.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Normalerweise sind die Eindrückungen mit einer rückwärtigen oder inneren Begrenzung versehen, die in oder auf der tatsächlichen Spanfläche liegen. Oft ist die Länge der Eindrückungen von gleicher Größe wie ihre Breite.

Durch die erwähnte Justierung zwischen der Größe der Eindrückungen und der Größe des verbleibenden, normalen Teiles der Spanfläche oder der Schneidkante ist es möglich geworden, den Arbeitsbereich bei an sich bekannten Geometrien des Einsatzes und bekannten Schnitt bedingungen zu erhöhen. Unter geeigneten Geometrien des Einsatzes können insbesondere die Formen erwähnt werden, die mit gekrümmten oder gebrochenen Schneidkanten versehen sind.

Wenn die Breite der Eindrückungen an der tatsächlichen Schneid kante, d. h. die Kerben in der Schneidkante, vergrößert ist, wird eine erhöhte plastische Verformung oder Versteifung des Spanes er reicht. Dies kann unter gewissen Schnittbedingungen wünschenswert sein. Andererseits bedeutet eine Vergrößerung der Kerben, daß die Schneidkante zu sehr geschwächt wird, weshalb eine Kompromiß lösung notwendig ist. Üblicherweise ist deshalb die Länge der "ungebrochenen" Zwischenteile der Schneidkante wenigstens gleich oder größer als die Hälfte der Breite der Eindrückungen. Es ist aber für möglich befunden worden, eine erhöhte plastische Ver formung des Spanes auch auf andere Weise zu erreichen als durch die erwähnte Vergrößerung der Breite der Eindrückungen. Durch möglichst ausgeprägte Ausbildung des Überganges zwischen der Spanfläche und der Schneidkante bzw. der Eindrückung, d. h. durch Ausbildung der Übergangszone mit einer im wesentlichen scharfen Kante, kann die besprochene Wirkung der Eindrückungen verstärkt werden.

Die Erfindung kann vorteilhafterweise bei Schneidvorgängen, wie z. B. Bohren, mit Hilfe von unter einem Winkel gebrochenen, drei eckförmigen Schneideinsätzen, insbesondere Wendeschneideinsätzen, sogenannten "Trigon-" oder dreiflächig geformten Einsätzen ange wendet werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungs beispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schneidein satz, welche die Oberfläche zeigt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2, welcher einen Querschnitt des Schneideinsatzes zeigt,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 2, welcher eine ebene oder glatte Fläche entlang der Schneidkante zeigt,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Ausführung des erfindungs gemäßen Schneideinsatzes, welche die Oberfläche zeigt,

Fig. 5 einen Eckteil des Schneideinsatzes nach Fig. 4 in ver größertem Maßstab,

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführung des erfindungs gemäßen Schneideinsatzes, welche die Oberfläche zeigt,

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung eines Bohrwerkzeuges, das mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz versehen ist,

Fig. 8 die Montage des Schneideinsatzes in dem Werkzeug nach Fig. 7 und

Fig. 9 eine etwas vergrößerte Ansicht der Fig. 7, in welcher die Lagerung des Schneideinsatzes gezeigt ist.

Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Schneideinsatz ist mit Schneid kanten 11 versehen, die durch den Übergang zwischen der Spanfläche oder Oberfläche 12 und den Seitenflächen oder Freiflächen 13 ge bildet sind. Die Schneidkante ist durch Nuten oder Eindrückungen 14 durchbrochen, die sich auf der Spanfläche erstrecken und von dem durchbrochenen Teil der Schneidkante ausgehen. Der Schneideinsatz ist mit gebrochenen Schneidkanten versehen, die zwischen den Ein satzecken 15 einen Winkel bilden. Dieser Winkel bildet Seiten oder Schenkel, die außerhalb einer gedachten geraden Verbindungslinie oder Diagonalen zwischen den Ecken des Einsatzes liegen. Die Verbindung zwischen den Seiten des Winkels bilden eine Zwischen ecke oder einen Zwischenpunkt 16. Die Spanfläche ist auch mit einer ebenen Fläche oder einem Feld 17 entlang der Schneidkante versehen, wobei die Breite dieser ebenen Fläche in Richtung von der Ecke zum Zentrum oder Winkeldrehpunkt 16 der Schneidkante ab nimmt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bildet die Fläche einen negativen Winkel von 5°.

Der Schneideinsatz kann mit einem Freiwinkel α versehen sein, dessen Größe in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 7° beträgt. Der Spitzenwinkel ε zwischen zwei miteinander verbundenen Schneid kanten an einem der Einsatzecken kann in Abhängigkeit von der Winkeldrehung der Schneidkante variieren. Er beträgt in dem dar gestellten Ausführungsbeispiel 80°.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Schneideinsatz, in welchem die Eindrückungen 18 im Vergleich mit dem vorher gezeigten Schneid einsatz eine weniger abgerundete Form haben. Diese Ausführung kann vorzugsweise für Materialien verwendet werden, die schwieri ger als normal zu bearbeiten sind.

Fig. 6 zeigt einen Schneideinsatz, der mit Kerben 19 versehen ist, welche die Schneidkante durchsetzen, wie es vorher beschrieben ist, der aber auch mit Spanbrechernuten 20 entlang der Schneidkante versehen ist. Der wirkliche Eckenbereich 21 ist nicht mit irgend welchen Nuten oder Eindrückungen versehen (ähnlich den früher gezeigten Ausführungen) jedoch ist dieser Bereich normalerweise mit einer ebenen Fläche oder einer negativen Verfestigungsfläche 22 versehen. Ein verstärktes Stauchen des Materials über die nor male Verformung hinaus ist somit an der Eckfläche des Einsatzes nicht erwünscht. Die Einsatzgeometrie, die eine Kombination von Kerben durch die Schneidkante und einer Spanbrechernut entlang der Schneid kante bedeutet, ergibt eine wesentliche Vergrößerung des Einsatz bereiches, weil der Vorschub in weiten Bereichen verändert werden kann. Bei geringem Vorschub wird eine stärkere Spanbrechung be nötigt, und es wirken die Kerben durch die Schneidkante. Bei größerem Vorschub ist die Wirkung der Kerben von geringerer Be deutung, jedoch wird die erforderliche, vergleichsweise schwache Spanbrechung durch die Spanbrechernut erreicht.

Die Ausführung mit einer Spanbrechernut ergibt auch verringerte Schnittkräfte, weil diese Nuten an sich einen vergrößerten posi tiven Spanwinkel ergeben. In diesem Falle ist es als nicht not wendig erkannt worden, einen ausgeprägten oder scharfen Übergang 34 zwischen den Eindrückungen und der Spanfläche bzw. der Schneid kante vorzusehen - z. B. hergestellt durch Schleifen der Ober fläche des Einsatzes - im Vergleich zu den früher erwähnten Aus führungsbeispielen. Vom funktionellen Gesichtspunkt aus ist es als wesentlich angesehen worden, daß die Kerben durch die Schneid kante einen divergierenden, größeren Spanwinkel in Richtung des Vorschubes haben sollen als der Spanwinkel der Spanfläche oder der Spanbrechernut.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen schematisch ein Bohrwerkzeug 23, das mit zwei erfindungsgemäßen Schneideinsätzen versehen ist. Der innere Einsatz 24 ist mit seiner Schneidwirkung in Richtung auf und über das Zentrum des Bohrers gerichtet und überlappt den äußeren Einsatz 25, welcher den äußeren Durchmesser des Bohrloches schneidet (siehe Fig. 7). Der Einsatz ist mit einem Freiwinkel und mit formgesinterten Spanbrechern versehen, was einen positiven Spanwinkel bedeutet (siehe Fig. 8). Der Schneideinsatz 25 ist mit einem konischen Loch 26 versehen, und er ist an einem Schneid sitz 28 mit Hilfe einer Schraube 27 befestigt. Der Sitz ist mit Tragflächen 29, 20, 31 versehen, die an die Form des Einsatzes so angepaßt sind, daß ein Drei-Punkt-Kontakt erreicht wird.

Die gezählte Einsatzgeometrie mit "winkelgebrochenen" Schneidkanten bedeutet bei einem Bohren gemäß dem dargestellten Ausführungsbei spiel eine Schneideinsatzausführung mit speziellen Einsatzpunkten 32, 33 oder vorspringenden Kanten. Diese Punkte haben sich von wesentlicher Bedeutung für die Führung des Bohrers insbesondere in solchen Fällen erwiesen, in denen getrennte Lagerplatten, Führungs leisten oder dergleichen fehlen. Die früher erwähnte ebene Fläche ist so verwendet, daß ihre Breite am größten ist, wo die Schnitt geschwindigkeit am geringsten ist, d. h. im Zentrum der Bohrung.

In dem folgenden Beispiel ist etwas von den Schneidresultaten ge zeigt, die mit den erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugen möglich ge wesen sind.

Ein Schnitt wurde durch Bohren mittels eines Werkzeuges ausge führt, das die früher gezeigte Form aufweist, wobei die Ge schwindigkeit der Spindel (n) 1570 Umdrehungen pro Minute und die Schnittgeschwindigkeit (v) 163 m/Min. betrug. In zwei ver schiedenen geschnittenen Materialien, wie normaler Kohlenstoff stahl (1672) und ein Satz gehärtetem Stahl (Nr. 2511) wurden die Vorschübe (s) entsprechend den folgenden Schritten verändert: 0,070; 0,126; 0,182; 0,252 und 0,336 mm/Min. In einem dritten Material, das aus nichtrostendem Stahl (Nr. 2333) bestand, wurde der Vorschub (s) entsprechend den folgenden Schritten verändert: 0,182; 0,210; 0,252; 0,308 und 0,336 mm/Min. In allen Fällen wurde eine zufriedenstellende Spanbildung und Spanentfernung erreicht. Bei den niedrigsten Vorschüben hatten die Späne eine starke Deformation über den Querschnitt erhalten und zeigten verschiedene vorspringende Wülste und einen wesentlichen Anstieg des "Auf wickelns", d. h. eine Abnahme des Krümmungsradius. Bei größeren Vorschüben, d. h. dickeren Spänen, war das Auftreten von Wülsten oder versteiften Teilen weniger bemerkbar.

Im Vergleich mit früher verwendeten Bohrern für den gleichen An wendungsbereich, d. h. Spiralbohrer, wurde ein beträchtlich schnel lerer Schnitt oder eine schnellere Einsenkung erreicht, wobei bei sich stark ändernden Schnittdaten und Materialien keine Unter brechungen beobachtet wurden.

Allgemein ist bei Schnittvorgängen, bei denen erfindungsgemäße Werkzeuge verwendet worden sind, festgestellt worden, daß die Funktionen der Spanbrechung aufgrund der Kerben durch die Schneid kanten umso besser wurden, je höher die Schnittgeschwindigkeit war.

Claims

1. Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung mit wenigstens einer Schneidkante im Übergangsbereich zwischen Spanfläche und Freifläche, wobei in der Spanfläche den Span quer zur Ablauf richtung verformende Eindrückungen vorgesehen sind, die ent lang der Schneidkante eine fortlaufende Folge bilden und deren Breite bzw. größte Ausdehnung parallel zur Schneidkante größer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Eindrückungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (14; 18) die Schneidkante (11) durchbrechen.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer gekrümmten oder gebrochenen Schneidkante (11) versehen ist.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (11) zwischen zwei Einsatzecken (15) einen Winkel bildet, dessen Schenkel außerhalb der Geraden zwischen den Einsatzecken (15) verlaufen.

4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfläche mit einer entlang der Schneidkante verlaufenden ebenen Fläche (17, 22) versehen ist, deren Breite von der Ecke in Richtung auf den Scheitelpunkt (16) des Winkels der Schneidkante abnimmt.

5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen mit einer scharfen Kante (34) ausgebildet sind.

6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (14) mit einer rückwärtigen Begrenzung versehen sind.

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Eindrückungen (14) bezw. deren größte Abmessung senkrecht zur Schneidkante (11) ebenso groß ist wie die Breite der Eindrückungen (14) bezw. deren größte Abmessung parallel zur Schneidkante (11).

8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (19) in einer oder mehreren entlang der Schneidkante verlaufenden Spanbrechernuten (20) vorgesehen sind (Fig. 6).