DE2936134C2 - Polygonaler Schneideinsatz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen polygonalen Schneideinsatz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein Schneideinsatz dieser Art ist aus der US-PS 87 515 bekannt. Bei diesem bekannten Schneideinsatz ist die Spanfläche mit einem einzigen Flächenteil versehen, der von der Schneideinsatzecke ausgeht und nach innen und in Richtung auf den mittleren Abschnitt der zugehörigen Seitenfläche geneigt ist Auch die zügehörige Spanformfläche besitzt nur einen einzigen Flächenteil, der von der Schneideinsatzecke ausgeht und zur Deckfläche, von der Seitenfläche weggeneigt ansteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz der angegebenen Art zu schaffen, mit dem sich über einen besonders großen Bereich von Bearbeitungsmöglichkeiten eine einwandfreie Spanabführung erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schneideinsatz mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird eine Spanbrechernut erreicht, die sich von der Schneideinsatzecke aus in Richtung auf den mittleren Abschnitt der zugehörigen Seitenfläche vertieft und erweitert und schließlich in einen Abschnitt übergeht, in dem die Nut etwa parallel zu den Deckflächen des Einsatzes verläuft Der erfindungsgemäß ausgebildete Schneideinsatz hat den Vorteil, daß er sich über einen relativ breiten Bereich von Bearbeitungsmöglichkeiten einsetzen läßt. Wenn leichtere Schnitte ausgeführt werden, übernehmen der erste Flächenteil der Spanfläche und der Flächenteil der Spanformfläche die Spanführung. Über die sich vertiefende und verbreiternde Nut erfolgt eine automatische Anpassung an tiefere Schnitte. Bei einem mittleren Schnitt übernehmen der zweite Flächenteil der Spanfläche und der zweite Flächenteil der Spanformfläche die Spanführung. Bei einem stärkeren Schnitt werden die Späne durch die Stegflächen abrupt nach oben geführt so daß sie sich zusammenrollen und schließlich brechen.

Ergänzend zum Stand der Technik sei noch erwähnt daß es bekannt ist (DE-OS 22 52 350), bei einem Schneideinsatz eine in Querrichtung des Einsatzes zweistufige Spanbrechernut vorzusehen. Hierbei weist die erste Spanbrecherstufe eine konstante Breite und Tiefe in bezug auf die Schneidkante auf, während sich die Breite und Tiefe der innenliegenden zweiten Spanbrecherstufe mit der Lage und der Tiefe der Schneidkante in bezug auf den Mittelteil des Einsatzes verändern soll. Diese Lehre zielt jedoch eindeutig darauf ab, der außenliegenden eigentlichen Nut (erste Spanbrecherstufe) immer eine konstante Breite und Tiefe beizumessen.

Ferner sind aus den DE-OS 24 07 378 und der US-PS 40 56 872 Schneideinsätze bekannt bei denen sich die Spanbrechernuten jeweils zum mittleren Abschnitt der entsprechenden Seitenfläche hin erweitern und vertie- ■ fen. Hierbei besitzen jedoch sowohl die Spanfläche als auch die Spanformfläche nur einen einzigen Flächenteil. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Einsatz finden geradlinige. V-förmige Nuten Verwendung, die sich von jeder Schneidecke eine Strecke entlang der Schneidkanten einwärts und abwärts erstrecken. Diese Strecke der Nut beträgt etwa ein Drittel der Seitenlänge des Einsatzes bei dreieckförmigen, quadratischen und parallelogrammförmigen Einsätzen mit großem Winkel, während sie bei parallelogrammförmigen Einsätzen mit kleinem Winkel etwa die Hälfte der Einsatzseitenlänge beträgt Die äußeren Seiten der Nut sehen einen positiven Spanwinkei vor, wenn der Einsatz in einer Haltevorrichtung mit negativem Neigungswinkel montiert ist Die Nuten besitzen des weiteren einen kurzen waagerechten Abschnitt mit konstantem Querschnitt In der Nähe der Mitte der Einsatzseitenlänge steigen die Nuten abrupt von dem kurzen waagerechten Abschnitt bis auf einen Steg in Form eines verstärkenden Quergrates an, der sich in Radialrichtung von der Ober- und Unterseite aus erstreckt.

Durch diese Konstruktion werden ferner Einsätze mit verbesserter Festigkeit geschaffen. Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es, über einen breiten Schneidtiefenbereich konstante Neigungswinkel zu erhalten, was auf die geradlinige Nutenführung zurückzuführen ist. Mit den Einsätzen läßt sich eine gute Spanabführung erreichen, insbesondere im Hinblick auf mittlere Schneidtiefen bis auf etwa ein Drittel der

Vi Schneidkante.

Darüber hinaus können die Spanwinkel so ausgewählt werden, daß ein breiter Bereich von positiven Spanwinkeln, etwa in der Größenordnung von 5° bis

20° oder größer, falls gewünscht, abgedeckt wird, wenn die Einsätze in eine Haltevorrichtung mit negativem Neigungswinkel eingesetzt werden.

Die verbesserte Konstruktion läßt sich daher über einen breiteren Bereich von Bearbeitungsmöglichkeiten einsetzen.

Darüber hinaus zielt die Erfindung darauf ab, sowohl einen größeren Stützbereich in einer Haltevorrichtung als auch einen festeren Einsatz vorzusehen und damit die Gefahr einer Werkzeugzerstörung auf einem Minimum zu halten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Werkzeughalters, in dem ein Positivschneideinsatz angeordnet ist;

Fig.2 eine Seitenansicht des Werkzeughalters, teilweise im Schnitt, in der die Stellung zum Werkstück dargestellt ist;

Fig.3 eine Draufsicht auf einen quadratischen Schneideinsatz;

Fig.3A eine vergrößerte Draufsicht des in Fig.3 dargestellten Schneideinsatzes;

F i g. 4 einen Schnitt entlang Linie 4-4 in F i g. 3;

F i g. 5 eine Seitenansicht des quadratischen Schneideinsatzes;

F i g. 6 eine Draufsicht eines parallelogrammförmigen Schneideinsatzes;

F i g. 7 eine Seitenansicht des in F i g. 6 dargestellten Einsatzes;

Fig.8 eine Draufsicht auf einen dreieckförmigen Schneideinsatz;

F i g. 9 eine Seitenansicht des dreieckförmigen Einsatzes;

F i g. 10 eine Draufsicht auf einen parallelogrammförmigen Schneideinsatz mit großem Winkel;

F i g. 11 eine Endansicht des parallelogrammförmigen Einsatzes der Fig. 10 in Richtung des Pfeiles 11 in Fig. 10;

Fig. 12 eine Draufsicht eines parallelogrammförmigen Schneideinsatzes mit geringem Winkel;

Fig. 13 eine Seitenansicht des parallelogrammförmigen Einsatzes der F i g. 12;

Fig. 14 eine vergrößerte Seitenansicht eines Abschnittes eines quadratischen Schneideinsatzes;

Fig. 15 einen Teilschnitt entlang Linie 15-15 in Fig. 14; und

Fig. 16 eine Draufsicht eines Schneideinsatzes, bei dem die Spanbrechernut entlang einer Kante nur von einer Ecke ausgeht.

• In den F i g. 1 und 2 ist ein Werkzeughalter 20 dargestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Werkzeughalter mit einem negativen Neigungswinkel von beispielsweise 5° handeln, der entweder mit einer stiftartigen Arretiervorrichtung für einen Schneideinsatz 22 versehen ist, die eine mittlere Bohrung 24 und einen Stift 27 aufweist, oder mit einer Klemmarretierung 26, die in gestrichelten Linien dargestellt ist, oder mit einer Kombination beider Einrichtungen zur Arretierung. In Fig.2 ist der Werkzeughalter zusammen mit einem Schneideinsatz in Verbindung mit einem Werkstück gezeigt.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte quadratische Schneideinsatz ist in den F i g. 3,3A,4 und 5 in Einzelheiten dargestellt. Bei der in diesen Figuren gezeigten Ausführungsform ist nur eine Seite zum Schneiden geeignet; es können jedoch auch zwei Seiten zum Schneiden ausgebildet sein, wie bei dem dreieckförmigen Einsatz der F i g. 8 und 9 gezeigt ist. F i g. 3 stellt eine Draufsicht auf den Einsatz 22 dar. Diese Draufsicht· ist in F i g. 3A in vergrößertem Maßstab gezeigt. Der Einsatz besitzt eine polygonale Gestalt und weist eine Deckfläche und Bodenfläche 38 auf, die parallel zueinander angeordnet und in diesem Fall über vier Seitenflächen 25 verbunden sind, von denen sich jede senkrecht zur Deck- und Bodenfläche 38 erstreckt. Die mittlere Öffnung 24 ist für den Fall vorgesehen, wenn der Schneideinsatz zusammen mit einer stiftartigen Arretiervorrichtung verwendet wird, und besitzt normalerweise am unteren Umfang eine Abfasung 24C. Von jeder Schneideinsatzecke aus ist eine sich vertiefende und sich erweiternde V-förmige Spanbrechernut in die Seite des Einsatzes eingeschnitten, wobei jede Nut eine außenliegende Spanfläche mit einem ersten Flächenteil 30 besitzt, die von einer Schneidkante aus abfällt und sich von der Ecke aus abwärts bis zu einer Übergangslinie 32 fortsetzt, von wo aus die Spanfläche in Form eines zweiten Flächenteils 30a waagerecht verläuft und an einem Quersieg endet, der durch Flächen 34 gebildet ist, die sich unter einem Winkel zur Horizontalen erstrecken und sich unter Bildung einer Kammlinie 36 schneiden, die unterhalb der Ebene der Deckfläche 38 liegt, wie in den F i g. 4 und 5 gezeigt ist.

In Fig.2 ist der Neigungswinkel des Halters mit — β gekennzeichnet. Der Spanwinkel des Einsatzes 22 ist mit +/gekennzeichnet. Naturgemäß muß für den Einsatz ein entsprechender Seitenabstand oder eine Aussparung sowie ein entsprechender Endabstand vorhanden sein. Die vorliegende Einsatzkonstruktion eignet sich zur Auswahl und Verwendung eines großen Bereiches von Spanwinkeln.

Der Spanwinkel der äußeren Schneid- oder Seitenkante 40 kann ausgewählt werden und über einen breiten Bereich von etwa 5° bis 20°, oder sogar noch größer, variieren. Der erste Flächenteil 30 der Spanfläche fällt darüber hinaus auch von der Schneidkante 40 in Richtung auf den Mittelpunkt des Einsatzes ab. Dieser Neigungswinkel kann ebenfalls ausgewählt werden und über einen breiten Bereich von etwa 5° bis 20° variieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel sowohl für die Außenkante 40 als auch für den Flächenteil 30 7°. Dies führt zu einem positiven Spanwinkel von etwa 10° bis 12" von der Schneidecke 31 abwärts bis zu dem Punkt 33, der durch die sich an der Ecke schneidenden Nuten gebildet wird. Wenn der Einsatz in einem Werkzeughalter mit negativem Neigungswinkel von 5° montiert wird, sieht der Einsatz einen positiven Spanwinkel von 5° vor.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel für die Kante 40 und den Flächenteil 30 12°, woraus ein positiver Spanwinkel von etwa 19° bis 21° von der Schneidecke 3t zum Punkt 33 resultiert. Wenn ein derartiger Einsatz in einem Werkzeughalter mit einem negativen Neigungswinkel von 5° montiert wird, sieht er einen positiven Spanwinkel von 15° vor.

Die innenliegende Spanformfläche der Nut besitzt ebenfalls einen ersten ebenen Flächenteil 52, der von einer Bodenlinie 50 der Nut unter einem Winkel im Bereich von etwa 30° bis 60° zur Deckfläche 38 ansteigt. Dieser spezielle Steigungswinkel variiert mit der Ausführungsart und der Größe des Einsatzes, um optimale Eigenschaften in bezug auf den Spanbruch zu erzielen. Der Winkel liegt in einem Bereich von 40° bis 60° bei 9,5 bis 12,7 mm /.C. (einbeschriebener Kreis)-Einsätzen und

5

in einem Bereich von 30° bis 45° bei 153 mm LC- und Kammlinie 36, die unter der Ebene der Deckfläche größeren Einsätzen. Dieser ebene Flächenteü divergiert liegt. Folglich erstreckt sich bei derartigen Einsätzen der darüber hinaus von der Ecke und der Seitenkante aus, so Flächenteü 53 über die Kammlinie 36 hinaus, bis er in daß eine Eckenkammlinie 23 ausgebildet wird, die sich seinem weiteren Verlauf auf die nächste benachbarte von der Deckfläche 38 bis zum Rächenteil 30 erstreckt 5 Schneidecke zu eine zweite Übergangslinie 54 bildet, und die Einsatzecke 31 halbiert Dieses Merkmal führt wie in F i g. 3A dargestellt ist

darüber hinaus zu einer Obergangslinie 5t mit der Bei parallelogrammförmigen Einsätzen mit kleinem

Deckfläche 38. Der Flächenteü 52 divergiert von der Winkel endet der Flächenteü 53, wenn er sich mit der Kante 25 mit zunehmender Entfernung von der Ecke 31. ansteigenden Fläche 34 des Plateaus 63 in F i g. 6 oder

Der Flächenteü 30, der in zwei Richtungen abfällt, io des Plateaus64in Fig. 12schneidet endet in einer Obergangslinie 32. Diese Obergangslinie Bei dem Einsatz ist die von der Spanfläche 30 und der

ist bei polygonalen Einsätzen, wie beispielsweise qua- Spanformfläche 52 gebildete Nut V-förmig ausgebildet, dratischen Einsätzen (Fig. 1,3,4,5. Hund 15), dreieck- wie beschrieben, und divergiert fortschreitend oder förmigen Einsätzen (Fig.8 und 9) und parallelogramm- wird infolge der zunehmenden Neigung der Bodenlinie förmigen Einsätzen mit großem Winkel (F i g. 10 und 11) 15 50 und der daraus resultierenden fortschreitend größer bei etwa einem Drittel der Länge der Kante 25 angeord- werdenden Höhe des Flächenteiles 52 von der Bodenlinet Die parallelogrammförmigen Einsätze mit großem nie bis hinauf zur Deckfläche 38 breiter. Jenseits der Winkel sind oft mit Handelsnamen, wie beispielsweise Übergangslinien 32 und 54 ist die V-förmige Nut im »80° Diamant« gekennzeichnet, um die spitzen Winkel Querschnitt konstant Diese Ausführungsform der Nut hervorzuheben. Bei parallelogrammförmigen Einsätzen 20 führt zu einer Verbesserung der Spanführung über eimit kleinem Winkel ist die Übergangslinie 32 bei etwa nen breiten Bereich von Schneidtiefen und Vorschubgeder Hälfte der Länge der Kante 25 angeordnet Derarti- schwindigkeiten.

ge Einsätze tragen im Handel oft die Bezeichnung »35° In F i g. 16 ist ein Einsatz dargestellt, der eine einzige

Diamant« und »55° Diamant«, um die in den F i g. 6, 7, Nut aufweist die sich von jeder Ecke aus erstreckt. Die-12 und 13 dargestellten speziellen spitzen Winkel her- 25 ser Einsatz dient zur Durchführung eines rechten oder vorzuheben. linken Schnittes und ist insbesondere für einen sehr

Hinter der Übergangslinie 32 fällt die Spanfläche der leichten Schnitt geeignet, da sich die Spanfläche der Nut Nut weiterhin von der Kante 25 unter dem gleichen von der Ecke aus kontinuierlich erstreckt, so daß eine Winkel wie der Flächenteü 30 ab, während die Seiten- verbesserte Spanführung gewährleistet ist

kante 40 hier nicht weiter abfällt und nunmehr in diesem 30

zweiten Flächenteü 30a der Spanfläche der Nut zur Bo- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

denfläche und Deckfläche 38 parallel verläuft.

Der zweite Flächenteü 30a endet an einem Steg oder einer mittigen Erhöhung 34. der bzw. die unter einem Winkel zur Horizontalen ansteigt und in einer Kammlinie 36 endet

In der gleichen Weise wie bei dem Flächenteü 30 erreicht der Flächenteü 52 eine Übergangslinie 54, die die Verlängerung der Übergangslinie 32 bildet

Jenseits der Übergangslinie 54 erstreckt sich ein zweiter Flächenteü 53 der Spanformfläche parallel zur Einsatzkante, bis er die ansteigende Fläche 34 des Steges in der Mitte der Seite erreicht und diese schneidet

Bei polygonalen Einsätzen, wie beispielsweise quadratischen, dreieckförmigen und parallelogrammförmigen Einsätzen mit großem Winkel. liegt die Kammlinie 36 etwa 0,127—0,508 mm, normalerweise etwa 0,381 mm, unter der Ebene der Deckfläche 38, wie in den Fig.4 und 5 gezeigt ist. Der durch die sich schneidenden ansteigenden und abfallenden Flächen 34 an der so Kammlinie 36 gebildete Winkel liegt in einem Bereich von etwa 100° bis 130°, wobei der spezielle Wert von der Ausführungsform und Größe des Einsatzes abhängt

Bei polygonalen Einsätzen mit kleinem Winkel, die nur zwei Schneidecken 60 und 62 aufweisen, wie in den F i g. 6,7,12 und 13 gezeigt erstreckt sich die ansteigende Fläche 34 bis zur Deckfläche 38 und bildet auf diese Weise ein kontinuierliches horizontales Plateau 63 in Fig.6 oder Plateau 64 in Fig. 12, das die stumpfen nichtschneidenden Ecken 65 und 66 in Querrichtung miteinander verbindet, um den Einsatz zu stützen und diesem Stabilität und Festigkeit zu verleihen. Die spezielle Form des Plateaus 63 oder 64 kann in Abhängigkeit von der speziellen Einsatzform und Einsatzgröße variieren, wie in den F i g. 6 und 12 gezeigt ist

Bei quadratischen, dreieckförmigen und parallelogrammförmigen Einsätzen mit großem Winkel schneidet der Steg radial den Flächenteü 53 und endet in einer

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Polygonaler Schneideinsatz für ein Schneidwerkzeug der spanabhebenden Bearbeitung, der in einer in der Werkzeughaupt- und in der Werkzeugnebenschneidenebene zur Werkzeugbezugsebene negativ geneigten Ausnehmung des Werkzeugschaftes festklemmbar ist, mit parallelen Deckflächen und zu diesen senkrechten Seitenflächen und mindestens auf der Seite einer Deckfläche mindestens einer Schneideinsatzecke mit mindestens einer unter positivem Neigungswinkel sich anschließenden, aus geraden Abschnitten zusammengesetzten Schneidkante, entlang der eine an sie angrenzende, von der Schneideinsatzecke ausgehende V-förmige Spanbrechernut verläuft, die durch eine Spanfläche mit einem von der Schneideinsatzecke ausgehenden und nach innen und in Richtung auf den mittleren Abschnitt der zugehörigen Seitenfläche geneigten ersten ebenen Flächenteil und eine sich an die Spanfläche anschließende Spanformfläche mit einem von der Schneideinsatzecke ausgehenden und zur Deckfläche, von der Seitenfläche weggeneigt ansteigenden ebenen Flächenteil gebildet und an ihrem der Schneideinsatzecke gegenüberliegenden Ende von einer zur Ebene der Deckfläche ansteigenden ebenen Fläche eines sich von der Spanformfläche zur Seitenfläche erstreckenden Steges begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfläche einen zweiten ebenen Flächenteil (30a) umfaßt, der von einem parallel zu den Deckflächen (38) verlaufenden Schneidkantenabschnitt ausgehend nach innen abfällt, daß sich der Flächenteil 52 der Spanformfläche in Richtung auf die Achse des Einsatzes (11,22) winklig einwärts erstreckt und daß die Spanformfläche einen zweiten ebenen Flächenteil (53) aufweist, der im Abstand von der Schneideinsatzekke (31,60) angeordnet ist und sich von der Bodenlinie (50) der Nut winklig aufwärts erstreckt und die Deckfläche (38) in einer Linie parallel zur zugehörigen Seitenfläche (25) schneidet