DE29721160U1

DE29721160U1 - Schneideinsätze

Info

Publication number: DE29721160U1
Application number: DE29721160U
Authority: DE
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2007-11-29
Also published as: JP2001508363A; EP0944451B1; EP0964763A1; WO1998026893A1; JP3830977B2; HUP0002918A2; HUP0002872A2; JP3050658U; AR010577A1; TW409084B; CZ178999A3; TR199901884T2; US6164878A; CA2274480C; NO320200B1; AU3862297A; JP3834067B2; JP2001506187A; HUP0002872A3; CN1240378A

Description

Neue Gebrauchsmusteranmeldung

ISCAR, LTD.

Iscar Center, P.O. Box 11

Tefen 24959, Israel

U.Z.: 124-5/rf

10

SCHNEIDEINSATZE

20

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schneidwerkzeuge, und im besonderen betrifft sie Wendeschneidplatten mit runden oder polygonalen Schneidkanten sowie Klemmhalter dafür.

Es ist bekannt, Schneideinsätze zu gebrauchen, die runde oder polygonale Schneidkanten aufweisen und die in einer Aufhahmebuch.se eines Klemmhalters eines Schneidwerkzeugs montiert sind. Während einer Schneid-Operation (schwenken bzw. wenden, mahlen, etc.) schneidet eigentlich typischerweise nur ein Abschnitt der zur Verfügung stehenden Schneidkante das Werkstück. Das Ausmaß dieses Abschnitts hängt von der Tiefe des Schnitts ab. Wenn ein Abschnitt einer wendbaren Schneidkante eines üblichen Einsatzes abgearbeitet ist, wird der Einsatz gewendet, um eine gesamte neue Schneidkante bereitzustellen.

Bei Schneideinsätzen mit polygonal verlaufenden Schneidkanten kann eine ordnungsgemäße Arbeitsweise nur dadurch sichergestellt werden, indem der Einsatz gegen eine Umdrehung während des Gebrauchs befestigt wird. Eine konventionelle Lehre hat sich auf Widerlagerflächen gestützt, die von der inhärenten polygonalen Form des Schneideinsatzes herrühren. Vor allem bei Anwendungen mit hohen Drehmomenten oder bei Polygonen mit einer großen Anzahl an Seiten kann sich jedoch die inhärente Widerlager-Geometrie als inadäquat erweisen, den Drehmomenten zu widerstehen, die von den Schneidkräften herrühren können.

Schneideinsätze mit runden Schneidkanten zeigen Rotations-Symmetrie und könnten theoretisch in jede winkelförmige Position kontinuierlich wendbar sein, um in wirklich beachtlicher

Weise einem Verschleiß zuvorzukommen. In der Praxis hingegen sind runde Einsätze in der Verwendung ebenfalls mit einer abzählbaren Anzahl von Wendestationen beschränkt worden, die mittels eines gleich großen Verstellungswinkels winkelförmig beabstandet sind. Der Verstellungswinkel zwischen den Schaltstationen wird als Teilungswinkel des Einsatzes bezeichnet.

Um einen runden Schneideinsatz optimal zu verwenden, ist es wünschenswert, ein Drehen des Einsatzes von seiner Rastposition während des Schneidprozeßes zu verhindern und dadurch die Abnutzung auf einen begrenzten Abschnitt der Schneidkante zu limitieren. Dies stellt sicher, daß der Abschnitt der Schneidkante, so wie er sich nach einer Repositionierung präsentiert, in der Tat ungebraucht ist.

Eine Anzahl von Ausgestaltungen ist vorgeschlagen worden, um runde Einsätze gegen eine Drehung zu sichern. Diese Ausgestaltungen kann man in zwei Typen untergliedern, nämlich in "Sitz-Pinning" (seat-pinning) und "Seitenwiderlager" (lateral abutment).

Beispiele einer Sitz-Pinning-Ausgestaltung kann man in dem US-Patent Nr. 5,296,288 (Flueckiger) sowie in der europäischen Patentveröffentlichung Nr. 300,172 (Stashko) finden.

Das US-Patent Nr. 5,296,288 (Flueckiger) offenbart eine runde Wendeschneidplatte, die radiale Rillen in ihrer Grundfläche aufweist. Eine mit einer übereinstimmenden Spitze versehene Schraube ist einstellbar in der Befestigungsfläche einer Einsatz-aufhehmenden Tasche montiert, und zwar so, daß die Spitze so hervorsteht, um eine der radialen Rillen in der Grundfläche des Einsatzes in Eingriff zu nehmen.

Die europäische Patentveröffentlichung Nr. 300,172 (Stashko) offenbart eine ähnliche Ausgestaltung, in welcher ein Stift von einer Befestigungsfläche auf einer Einsatz-Aufnahmebuchse hervorsteht und eine geformte Ausnehmung in der Grundfläche eines runden Schneideinsatzes in Eingriff nimmt. Die geformte Ausnehmung ist entweder in Form einer polygonal verlaufenden Ausnehmung vorgesehen, bei der der Stift deren Ecken in Eingriff nimmt, oder in Form einer kreisförmigen Ausnehmung mit einer Anzahl von peripheral bogenförmiger Rillen, die so geformt sind, um den Stift aufzunehmen.

Beide der vorgenannten Ausgestaltungen leiden an einer begrenzten Drehkraft-Widerstandstauglichkeit Die Drehkraft-Widerstandsflächen sind alle klein, verhältnismäßig nahe an der Mittelachse des Einsatzes angeordnet und sie sind auf eine geringer Tiefe nahe der Grundfläche des Einsatzes beschränkt. Darüber hinaus ist die Orientierung der Kontaktflächen zwischen dem Stift und der Ausnehmung nicht optimal für eine Reaktion gegen eine aufgebrachte Drehkraft. Diese Kombination von geringer Größe, Anbringungsstelle und Orientierung der Kontaktflächen resultiert in verhältnismäßig großen Lagerkräften, die auf die kleinen Widerlagerflächen wirken mit einem einhergehenden Risiko von Bruch oder einer unvollständigen Verriegelung.

Ein Beispiel für eine Seiten-Widerlager-Ausgestaltung kann man in dem US-Patent Nr. 3,346,336 (Rescigno) finden. Das US-Patent Nr. 3,346,336 (Rescigno) offenbart einen runden Schneideinsatz, der mit fünf winkelförmig beabstandeten flachen Facetten in seiner Kreisumfangs-Kanten-Fläche versehen ist. Die Facetten sind nach außen hin zu dem Oberteil des Einsatzes schräg gestellt, so daß die oberen Enden der Facetten unterhalb der Schneidkante räumlich beabstandet sind. Eine Fixierungs- oder Klemmschraube sichert den Einsatz auf der Buchse des Klemmhalters, so daß zwei angrenzende Facetten gegen korrespondierende flache Kontaktbereiche plaziert sind, die auf der Innenfläche des Halters ausgebildet sind.

Jeweils zwei aneinandergrenzende flache Kontaktbereiche bilden einen dazwischenliegenden stumpfen Winkel aus und jede flache Fläche bildet einen spitzen Winkel mit der Achse des Einsatzes aus, welcher ein klein wenig größer ist, als der Widerlagerwinkel, der durch die Paßfläche ausgebildet wird, so daß der anfängliche Kontakt zwischen dem Einsatz und der Innenfläche der Aufnahmebuchse angrenzend der oberen Enden der Facetten auftritt und diese in die obere Paßwand gepreßt werden, wenn der Einsatz an seine Stelle mittels seiner Klemmschrauben gedreht wird.

Auch in dieser Vorrichtung ist die Dreh-Widerstandstauglichkeit begrenzt, insbesondere wegen der begrenzten Fläche der Kontaktbereiche des Einsatzes und der Aufnahmebuchse, und weil der Preßwinkel (nachstehend definiert) nahe bei 90° liegt.

Es besteht daher ein Bedürfnis für Schneideinsätze mit kreisförmigen oder polygonal verlaufenden Schneidkanten, die für signifikant auftretende Drehkräfte geeignet orientierte Widerlagerflächen bereitstellen, während sie zugleich eine verhältnismäßig große Anzahl von Schaltstellungen erlauben. Es besteht auch ein Bedürfnis für Klemmhalter zur Befestigung derartiger Schneideinsätze.

Die vorliegende Erfindung stellt runde und polygonal verlaufende Schneideinsätze mit Umkreis-Seitenflächen bereit, die so geformt sind, um Widerlagerflächen für entgegenwirkende hohe Drehkräfte bereitzustellen. Ferner stellt die vorliegende Erfindung korrespondierende Klemmhalter bereit.

Die Wendeschneidplatten der vorliegenden Erfindung können einen Teil eines Satzes aufeinander abgestimmter Einsätze sowie korrespondierender Klemmhalteradapter sein für die Verwendung mit einem Klemmhalter einer einzelnen Größe und Form. Die erfindungsgemäßen Einsätze und Aufnahmebuchsen sind von großem Wert für viele Anwendungen, nicht beschränkt auf, vielmehr einschließlich für Fräswerkzeuge, Räumwerkzeuge, Drehmeissel und dergleichen.

Die runden oder polygonalen Einsätze der vorliegenden Erfindung können in ihrer Aufnahmebuchse fest und präzise in jeder schaltbaren Position festgeklemmt werden und dadurch den Einsatz in seiner Aufnahmebuchse kuppeln, um einer verhältnismäßig großen Drehkraft, die dazwischen übertragen wird, zu widerstehen. Die Einsätze sind strukturell so definiert, daß sie einen verhältnismäßig kleinen Druckwinkel aufweisen, wenn sie mit einer korrespondierenden Widerlagerfiäche einer Aufnahmebuchse in Eingriff treten, und zwar in jeder schaltbaren Position des Einsatzes, selbst bei einer verhältnismäßig großen Anzahl von Schaltpositionen.

In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Wendeschneidplatte bereit, die eine Vielzahl getrennter Laufflächen aufweist, von denen drei zur gleichen Zeit in Gebrauch sind.

&igr; »·

Die vorliegende Erfindung stellt auch Werkzeugmaschinen mit Aufhahmebuchsen bereit, die zur Aufnahme von Wendeschneidplatten in einer großen Zahl von Schaltpositionen konfiguriert und strukturiert sind, während sie gleichzeitig in der Lage sind, die strukturelle Integrität unter stark wirkenden Drehkräften beizubehalten.
5

Gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung wird ein Schneideinsatz bereitgestellt, der eine durch eine Schneidkante begrenzte Oberfläche, eine Grundfläche, eine Umkreis-Seitenfläche sowie eine Mittelachse aufweist, wobei die Umkreis-Seitenfläche derart gestaltet ist, daß ein erster Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz rechtwinklig zu der Mittelachse und nächstgelegen zur Oberfläche, eine regelmäßige Form zeigt, und ein zweiter Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz rechtwinklig zu der Mittelachse an einem Punkt, näher an der Grundfläche, eine im wesentlichen &eegr;-spitzige Stern-Geometrie zeigt, wobei &eegr; wenigstens 3 ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Umkreis-Seitenfläche so gestaltet, daß der erste Querschnitt eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt zeigt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Umkreis-Seitenfläche so gestaltet, daß der erste Querschnitt eine im wesentlichen polygonale Form zeigt.
20

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist &eegr; wenigstens 5.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist &eegr; wenigstens 8.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung schließt die im wesentlichen nspitzige Stern-Geometrie eine Vielzahl kolinearer Widerlagerflächen ein.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung schließt die im wesentlichen nspitzige Stern-Geometrie rechtwinklige Widerlagerflächen ein.
30

I ·

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die n-spitzige Stern-Querschnittsgeometrie proximal der Grundfläche über wenigstens ein Achtel der Höhe des Schneideinsatzes.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die im wesentlichen n-spitzige Stern-Querschnittsgeometrie proximal der Grundfläche über wenigstens ein Viertel der Höhe des Schneideinsatzes.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Umkreis-Seitenfläche zusätzlich mit einem Relief-Seitenflächen-Abschnitt ausgestaltet, und zwar angrenzend an die Schneidkante und der Relief-Seitenflächen-Abschnitt erstreckt sich von dieser aus nach unten hin um wenigstens ein Zehntel der Höhe des Schneideinsatzes, wobei der Relief-Seitenflächen-Abschnitt eine im wesentlichen entsprechend gleichmäßige Querschnittsgeometrie aufweist.
15

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Umkreis-Seitenfläche zusätzlich mit einem Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt ausgestaltet, entlang dessen sich die Tiefe der Rillen graduell zu dem Relief-Seitenflächen-Abschnitt hin reduziert.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt über wenigstens ein Drittel der Höhe des Schneideinsatzes,

Gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung wird auch eine Schneidwerkzeug-Anordnung bereitgestellt, die umfaßt: (a) den Schneideinsatz, wie vorstehend beschrieben; und (b) einen Klemmhalter mit wenigstens einer Tasche zur Aufnahme des Schneideinsatzes, wobei die Tasche zum Tragen bzw. Halten der Grundfläche mit einer Grundflächen-Widerlagerfläche ausgestattet ist und wenigstens zwei Seiten-Widerlagerflächen für ein Anstoßen mit winklig beabstandeten Flächen angeordnet sind, die durch die n-spitzige Stern-Geometrie bereitgestellt sind, um so einer auf den Schneideinsatz wirkenden Drehkran entgegenzuwirken.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung schließen die wenigstens zwei Seiten-Widerlagerflächen zwei im wesentlichen rechtwinklige Flächen ein.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die wenigstens zwei Seiten-Widerlagerflächen mit wenigstens drei Seiten-Widerlagerflächen ausgestattet, die zwei im wesentlichen koplanare Flächen einschließen.

Gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung wird auch ein Schneideinsatz bereitgestellt, der eine durch eine Schneidkante begrenzte Oberfläche, eine Grundfläche, eine Umkreis-Seitenfläche sowie eine Mittelachse aufweist, wobei die Umkreis-Seitenfläche derart gestaltet ist, daß ein erster Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz rechtwinklig zu der Mittelachse und nächstliegend zur Oberfläche durch eine nicht ausgesparte Form begrenzt wird, sowie derart, daß ein zweiter Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz rechtwinklig zur Mittelachse sowie an einem der Grundfläche nächstliegendem Punkt eine nfache Rotationssymmetrie zeigt, wobei &eegr; wenigstens 5 ist und wobei der zweite Querschnitt ausgesparte Merkmale zur Bereitstellung von Widerlagerflächen einschließt, um einer Drehkraft, die um die Mittelachse wirkt, entgegenzuwirken.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist &eegr; gleich 8.
20

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die ausgesparten Merkmale als Rillen zwischen hervorstehenden Rippen vorgesehen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung haben die Rillen einen Querschnitt des "Chevron-Typs".

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Flächen der Rillen winklig, um eine Vielzahl von ko-linearen Widerlagerflächen bereitzustellen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Flächen der Rillen winklig, um rechtwinklige Widerlagerflächen bereitzustellen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Rillen nahe der Grundfläche bis zu wenigstens einem Achtel der Höhe des Schneideinsatzes.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Rillen nahe der Grundfläche bis wenigstens auf ein Viertel der Höhe des Schneideinsatzes.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Umkreis-Seitenfläche zusätzlich mit einem Relief-Seitenflächen-Abschnitt ausgestattet, der an die Schneidkante angrenzt und sich davon nach unten hin erstreckt, und zwar wenigstens über ein Zehntel der Höhe des Schneideinsatzes und der Relief-Seitenflächen-Abschnitt weist eine im wesentlichen gleichmäßige Querschnittsgeometrie auf, die rechtwinklig zu allen Punkten der Mittelachse verläuft.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Umkreis-Seitenfläche zusätzlich mit einem Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt ausgestattet, entlang dessen die Tiefe der Rillen graduell zu dem Relief-Seitenflächen-Abschnitt hin abnimmt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt über wenigstens ein Drittel der Höhe des Schneideinsatzes.
20

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Schneidkante rund.

Gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung wird auch eine Schneidwerkzeug-Anordnung bereitgestellt, die umfaßt: (a) den Schneideinsatz, wie vorstehend beschrieben; und (b) einen Klemmhalter mit wenigstens einer Tasche zur Aufnahme des Schneideinsatzes, wobei die Tasche zum Tragen bzw. Halten der Grundfläche mit einer Grundflächen-Widerlagerfläche ausgestattet ist und wobei wenigstens zwei Seiten-Widerlagerflächen für ein Anstoßen winklig beabstandeter Flächen angeordnet sind, die durch die ausgesparten Merkmale bereitgestellt werden, um eine Drehkraft, die auf den Schneideinsatz wirkt, entgegenzuwirken.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung schließen die wenigstens zwei Seiten-Widerlagerflächen zwei im wesentlichen rechtwinklig verlaufende Flächen ein.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die wenigstens zwei Seiten-Widerlagerflächen als wenigstens drei Seiten Widerlagerflächen ausgestaltet, welche zwei im wesentlichen koplanare Flächen einschließen.

Gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung wird auch ein Klemmhalter zur Aufnahme eines Schneideinsatzes bereitgestellt, der eine kreisförmige oder polygonal verlaufende Schneidkante aufweist sowie eine Vielzahl von winklig beabstandeten, im wesentlichen Chevron-förmiger Umkreis-Seitenflächen-Ausstanzungen, wobei der Klemmhalter wenigstens eine Einsatz-aufnehmende Tasche aufweist, die Tasche zum Tragen bzw. Halten des Schneideinsatzes eine Grundfläche aufweist, wenigstens zwei Seiten-Widerlagerflächen, die für anstoßende Flächen von zwei im wesentlichen Chevron-förmigen Umkreis-Seitenfiächen-Ausstanzungen angeordnet sind, um einer auf den Schneideinsatz einwirkende Drehkraft entgegenzuwirken sowie Mittel für ein zeitweiliges Sichern des Schneideinsatzes gegen die Seiten-Widerlagerflächen.

Lediglich beispielhaft wird die Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:

FIG. IA eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Schneideinsatzes mit einer runden Schneidkante, der gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und entsprechend arbeitet;
25

FIG. IB eine Seitenansicht des Schneideinsatzes gemäß FIG. IA ist;

FIG. IC ein Seitenquerschnitt des Schneideinsatzes von FIG. IA ist;
FIG. ID ein Teilquerschnitt ist, und zwar oberhalb entlang der Linie I-I der FIG. IB;
FIG. IE eine Draufsicht des Schneideinsatzes von FIG. IA ist;

«4 t«

FIG. 2A eine schematische Darstellung eines geometrisch erzeugten Segments gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung ist und die Begrenzungen verschiedener Winkel zeigt, auf die in der Beschreibung bezug genommen wird;
5

FIG. 2B eine schematische Darstellung der Geometrie eines Querschnitts durch einen erilndungsgemäß konstruierten und arbeitenden Schneideinsatz ist, wobei die Geometrie durch Drehkopieren der in FIG. 2A gezeigten Segmente hergestellt ist;

FIG. 3 eine teilweise verdeckte perspektivische Ansicht eines Werkzeugmaschinen-

Abschneiders ist, der gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und entsprechend arbeitet und vier der Schneideinsätze von FIG. IA einschließt, die in Taschen eines Klemmhalters montiert sind;

FIG. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer der Taschen des Klemmhalters

von FIG. 3 ist;

FIG. 5 ein horizontaler Querschnitt ist, der die Widerlager-Geometrie des Schneideinsatzes von FIG. IA in der Tasche von FIG. 4 zeigt;
20

FIG. 6 ein teilvertikaler Querschnitt ist, der eine bevorzugte Geometrie des Kontaktes

zwischen dem Schneideinsatz von FIG. IA und einer der Widerlagerflächen der Tasche von FIG. 4 zeigt;

FIG. 7 eine Unteransicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Schneideinsatzes ist, der gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und entsprechend arbeitet und eine polygonal verlaufende Schneidkante aufweist; und

FIG. 8 eine Darstellung der Druckschwankung auf die Arbeitsflächen veranschaulicht

als eine Funktion der Anzahl der Rippen der erfindungsgemäßen Einsätze.

Die vorliegende Erfindung stellt runde und polygonal verlaufende Schneideinsätze bereit mit Umkreis-Seitenflächen, die so geformt sind, um Widerlagerflächen für stark wirkende Drehkräfte bereitzustellen sowie korrespondierende Klemmhalter.

Die Prinzipien sowie die Arbeitsweise der Schneideinsätze und ihrer korrespondierenden Klemmhalter gemäß der vorliegenden Erfindung kann man besser durch Bezugnahme auf die Zeichnungen und die Beschreibung verstehen.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigen FIG. IA bis IE eine erste Ausführungsform eines Schneideinsatzes, allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, der erfindungsgemäß konstruiert ist und erfindungsgemäß arbeitet.

Um verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erklären, wird auf den "Druckwinkel" ("pressure angel") der Widerlagerflächen eines Einsatzes oder eines Klemmhalters Bezug genommen. Der "Druckwinkel", wie er hier in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, ist definiert als der Winkel, der parallel zu der Befestigungsebene des Einsatzes zwischen einer Tangente der äußersten Drehkraft-übertragenden Arbeitsfläche eines Einsatzes oder der korrespondierenden Widerlagerfläche der Aufnahmebuchse und einer radialen Linie von der Achse des Einsatzes durch dieselbe Fläche gemessen wird. Die Kraft, die durch den Druck zwischen dem Einsatz und der Buchse an diesen Arbeits-AViderlagerflächen erzeugt wird, erzeugt eine Drehkraft, die gleich ist zu dem Vektorprodukt des Radius des Einsatzes und der Kraft. Folglich ist die Drehkraft direkt proportional zu dem Kosinus des Druckwinkels.

Allgemein beschrieben weist Schneideinsatz 10 eine Oberfläche 12 auf, die durch eine Schneidkante 14 begrenzt ist, eine Grundfläche 16 sowie eine Umkreis-Seitenfläche 18. Die Form der Umkreis-Seitenfläche 18 variiert entlang der Höhe des Schneideinsatzes 10. Nahe seines Oberteils stimmt die Umkreis-Seitenfläche 18 mit der runden oder polygonalen Geometrie der Schneidkante überein, um so eine Stütze für die Schneidkante 14 bereitzustellen. Weiter unten des Einsatzes 10 ist die Umkreis-Seitenfläche 18 so geformt, daß sie querverlaufende Arbeitsflächen bereitstellt, die bemerkenswert geringere Druckwinkel aufweisen als sie aufweisen würden, wenn sie durch die inhärente Geometrie der Schneidkante bereitgestellt

würden. Vorzugsweise sind diese querverlaufenden Arbeitsflächen durch im Material ausgesparte Merkmale ausgebildet, solche wie Rillen, und noch bevorzugter als Chevron-Typ-Rillen. Die zuletzt genannte Möglichkeit führt zu einer geringeren Querschnitts-Geometrie, die sich einem &eegr;-spitzigen Stern annähert.
5

Der Ausdruck "&eegr;-spitziger Stern", sowie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf eine drehsymmetrische Form mit &eegr; äußerst gelegenen Punkten, von denen jeder mit seinem nächst gelegenen Nachbarpunkt durch eine inwärts spitz zulaufende Chevron- oder V-Form verbunden ist. Ein Beispiel eines 5-spitzigen Sterns ist in FIG. 2B gezeigt. Es darf angemerkt werden, daß die unteren Umkreis-Seitenflächen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung als "annähernde" oder "im wesentlichen" n-spitzige Stern-Geometrie beschrieben werden, da die Punkte und/oder die Chevron-Grundflächen abgeflacht sein können, so wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird.

Es liegt auf der Hand, daß die vorliegende Erfindung in einem weiten Bereich von Schneideinsätzen mit drehsymmetrischen Schneidkanten anwendbar ist. Der Begriff "rotationssymmetrisch", so wie er hier in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf Formen, die unter wenigstens zwei nicht äquivalenten Teilrotationen unveränderlich sind. Der so definierte Begriff schließt regelmäßige Polygone von drei oder mehr Seiten ein, gleichviel ob sie geradseitig oder aus mehr komplexen Kombinationen von geraden oder gekrümmten Liniensegmenten gemacht sind. Der Begriff schließt auch kreisförmige Formen ein. Ebenfalls eingeschlossen sind Variationen der vorgenannten Formen, in welchen ein sich wiederholendes Muster über die Grundform gelagert ist. Beispiele solcher Muster schließen Sägezahneinschnitts- und Mäusezähnchen- oder Wellenlinien-Schneidkanten mit ein.

Es liegt auch auf der Hand, daß weder Rotationssymmetrie noch eine &eegr;-spitzige Stern-Geometrie unter Reflektion eine Symmetrie impliziert. In Fällen, in denen eine spezifische Schneid-Anwendung eine Drehkraft primär in eine Richtung erzeugt, können die Strukturen der vorliegenden Erfindung asymmetrisch konstruiert werden, und zwar mit Widerlagerflächen, die kleinere Druckwinkel aufweisen, um der primären Drehkraftkomponente zu widerstehen. Gleichwohl wird die Erfindung beispielhaft im Zusammenhang mit symmetri-

sehen Ausführungsformen veranschaulicht, um Drehkräften, die in beiderlei Hinsicht über die Mittelachse wirken, entgegenzuwirken.

In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen wird auf eine Mittelachse eines Einsatzes Bezug genommen. Die in Frage stehende Achse ist die Achse, um welche die Schneidkante eine Rotationssymmetrie zeigt. Eine Bezugnahme erfolgt auch auf das "Oberteil" und den "Boden" des Einsatzes. Wo auch immer eine solche Bezugnahme erscheint, so ist sie so zu verstehen, daß der Einsatz mit seinem Boden bzw. seiner Grundfläche nach unten hin zeigend montiert wird, und zwar so, daß sich die Schneidkante des Einsatzes mit der vertikal verlaufenden Achse des Schneideinsatzes nach oben hin gerichtet präsentiert.

Im Zusammenhang mit dreieckigen und quadratischen Einsätzen dient das Design der vorliegenden Erfindung dazu, Arbeitsflächen bereitzustellen, die für Anwendungen, in denen besonders starke Drehkräfte erzeugt werden, optimiert sind.

In Fällen, in denen Schneidkanten mit einer großen Anzahl von Seiten verwendet werden oder in denen konvex gekrümmte Schneidkanten mit einer sogar geringen Zahl von Seiten benutzt werden, stellt die inhärente Geometrie der Schneidkante keine Flächen bereit, die geeignet sind, um signifikanten Drehkräften, die aus den Schneidkräften entstehen, entgegenzuwirken. In diesen Fällen sind die Schneideinsätze gemäß der vorliegenden Erfindung von besonderem Wert, da sie einen wesentlich geringeren Widerlagerflächen-Druckwinkel bereitstellen, als dies durch den Stand der Technik geschieht.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen wird auf ausgesparte und nicht ausgesparte Formen bzw. Ausgestaltungen Bezug genommen. Es darf darauf hingewiesen werden, daß der Begriff "Ausnehmung" in der Beschreibung und in den Ansprüchen benutzt wird, um auf einen Teil einer Form oder Fläche hinzuweisen, die konkav ist, oder auf andere Weise eine Vertiefung erzeugt. Genauer ausgedrückt, kann eine Ausnehmung definiert werden als irgendein Teil einer Form oder einer Fläche der im Inneren zu einer gedachten geraden Linie liegt, die angrenzende Teile der Form oder der Fläche verbindet. Umgekehrt wird eine Form, die an keinem Punkt eine so definierte Ausnehmung aufweist, als eine nicht ausgesparte Form bezeichnet. Folglich begründet die Chevron-Form eines &eegr;-spitzigen Sterns eine wie hierin

definierte Ausnehmung, wohingegen ein regelmäßiges Polygon als eine nicht ausgesparte Form klassifiziert wird.

Wendet man sich nun den Merkmalen des Schneideinsatzes 10 in größerem Detail zu, so weist die obere Fläche oder "Schneidbrust" 12 in dieser Ausführungsform einen nach innen geneigten, peripheralen Ringabschnitt 20 auf, der an seiner äußeren Begrenzung durch Schneidkante 14 begrenzt wird sowie einen flachen, inneren Ringabschnitt 22, der rechtwinklig zu der Achse des Schneideinsatzes steht.

Die obere Fläche 12 kann auch zusätzliche Span-Steuerungsmerkmale aurweisen, solche, wie ein Muster von Vertiefungen oder Rippen. Eine derartige Möglichkeit ist in Figur IE gezeigt.

Wie man am besten aus Figur IC ersehen kann, überschneidet sich der innere Ringabschnitt 22 an seinem inneren Extrem mit einer zylindrischen Ausdehnung 24 einer mittleren, Standard-, einer sogenannten "teilzylindrischen" ("partly cylindrical") Bohrung 26, die für den Durchlaß einer versenkten Standard-Klemmschraube (nicht gezeigt) verwendet wird. Es liegt auf der Hand, daß die spezifische Klemmtechnik, die angewendet wird, um den Schneideinsatz 10 in einem Klemmhalter einzuklemmen, per se keinen Teil der vorliegenden Erfindung begründet, und daß Variationen gemacht werden können gemäß irgendeiner anderen Klemmtechnik ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Wendet man sich nun der Umkreis-Seitenfläche 18 zu, so ist es ein besonderes Merkmal von bevorzugten Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung, daß die Umkreis-Seitenfläche 18 derart geformt ist, daß ein erster Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz hindurch rechtwinklig zu der Mittelachse und nahe der Oberfläche 12 durch eine nicht ausgesparte Form begrenzt wird, wohingegen ein zweiter Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz hindurch rechtwinklig zu der Mittelachse an einem Punkt nahegelegen der Grundfläche 16 eine &eegr;-fache Rotationssymmetrie zeigt und ausgesparte Merkmale einschließt, um Widerlagerflächen bereitzustellen, um einer Drehkraft, die um die Mittelachse wirkt, entgegenzuwirken.

	**	»*	*	•
15	* ·	• ·	·* *	»* •
	*	• · ·	*	•
			···	···

Zu diesem Zweck kann die Umkreis-Seitenfläche 18 entlang der Höhe des Schneideinsatzes 10 in wenigstens zwei und typischerweise drei Abschnitte unterteilt werden. Ein erster Abschnitt, der an Schneidkante 14 angrenzt, ist als Relief-Seitenfläche 28 bezeichnet und weist einen nicht-ausgesparten Querschnittsumriß auf. Der untere Abschnitt der Umkreis-Seitenfläche 18 begründet eine gerippte Seitenfläche 30, die ausgesparte Merkmale bereitstellt mit Widerlagerflächen, um einer Drehkraft, die um die Mittelachse wirkt, entgegenzuwirken. Relief-Seitenfläche 28 und die gerippte Seitenfläche 30 sind vorzugsweise durch einen Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt 32 verbunden, der einen graduellen Übergang zwischen diesen beiden Formen bereitstellt, wie es nachstehend beschrieben wird.

Die Relief-Seitenfläche 28 korrespondiert typischerweise mit der Geometrie der eingesetzten Schneidkante. Folglich weist die Relief-Seitenfläche 28 in dem Schneideinsatz 10 eine Kegelstumpf-Form auf, die einen kreisförmigen Querschnitt hat, der mit der kreisförmigen Schneidkante wie veranschaulicht korrespondiert. Folglich kann die Relief-Seitenfläche 28 derart beschrieben werden, daß sie eine im wesentlichen gleichmäßige Querschnitts-Geometrie aufweist, die rechtwinklig zu der Mittelachse an allen Höhen verläuft, obgleich die Dimensionen dieser Geometrie in bezug auf die Höhe etwas variieren kann. Vorzugsweise erstreckt sich die Relief-Seitenfläche 28 von der Schneidkante 14 nach unten hin um wenigstens ein Zehntel der Höhe des Schneideinsatzes 10.

Die Relief-Seitenfläche 28 ist typischerweise an einem spitzen Winkel &PSgr; im Verhältnis zu der Mittelachse des Schneideinsatzes schräg geneigt. Der Winkel &PSgr; bezeichnet gewöhnlich den "primären Normal-Reliefwinkel" des Einsatzes und beträgt vorzugsweise weniger als 20° und typischerweise liegt er um 7°. Für einen negativen Einsatz kann der Winkel &PSgr; bei 0° liegen, so daß die Relief-Seitenfläche zylindrisch ist.

Wendet man sich nun den Merkmalen der gerippten Seitenfläche 30 mehr detailliert zu, so ist diese vorzugsweise als eine pyramidenstumpfartig gerippte Fläche ausgestaltet, und zwar mit Rillen 32, die zwischen den hervorstehenden Rippen 34 ausgebildet sind. Die Rillen 34 haben vorzugsweise einen Querschnitt des Chevron-Typs.

Die gerippte Seitenfläche 30 erstreckt sich von der Grundfläche 16 zu einer Ebene, die rechtwinklig zu der Achse des Einsatzes liegt und in Figur IB als Fläche I-I gekennzeichnet ist. Vorzugsweise erstreckt sich die gerippte Seitenfläche 30 über wenigstens ein Achtel und typischerweise über wenigstens ein Viertel der Höhe des Schneideinsatzes. Abhängig von der Ausgestaltung der Übergangs-Seitenfläche 32 kann sich die gerippte Seitenfläche 30 entlang des Großteils der Höhe der Umkreis-Seitenfläche 18 erstrecken.

Die gerippte Seitenfläche 30 kann dahingehend angesehen werden, als sie "n" Rippen 34 aufweist, wobei jede Rippe ein Oberteil bzw. einen First 36 aufweist, der sich glatt mit einem Paar planarer, entgegengesetzt sich abschrägender Seiten-Widerlagerflächen 38 vereint. An der Verbindung benachbarter Rippen schneiden sich aneinander angrenzende Widerlagerflächen 38 an geglätteten Fußregionen 40. Die Anzahl der Rippen ist gleich zu der Anzahl der zur Verfugung stehenden Schaltstellungen des Einsatzes. Für eine kreisförmige Schneidkante ist &eegr; vorzugsweise wenigstens 5 und typischerweise 8 oder mehr.

Wendet man sich kurz den Figuren 2A und 2B zu, so veranschaulichen diese, wie der Querschnitt der gerippten Seitenfläche 30, hier mit &eegr; gleich 5 gezeigt, als ein &eegr;-spitziger Stern (Figur 2B) betrachtet werden kann, der definiert wird durch ein Dreh-Kopieren n-1 mal eines konkaven, Chevron-förmigen "Erzeugungssegments" (Figur 2A), das symmetrische Schenkel auf jeder Seite eines Halbierungsradius aufweist. Das Erzeugungssegment liegt einem mittleren Aufstell-Winkel &bgr; gegenüber, der gleich ist 360°/n.

Wie nachstehend weiter erörtert wird, so ist es ein Merkmal bevorzugter Ausfuhrungsformen des Schneideinsatzes 10, daß zwei voneinander beabstandete Widerlagerflächen 38 koplanar sind. An einem einfachen Beispiel veranschaulicht kann man dies dadurch erreichen, indem sichergestellt wird, daß die symmetrischen Schenkel des Erzeugungssegments Winkel &ggr; ausbilden, die im Verhältnis zu einem Halbierungsradius gleich sind (90° - ß/2°). Der korrespondierende Druckwinkel &agr; ist gleich zu (90° - ß°). Folglich beträgt in der veranschaulichten achteckigen Ausführungsform &agr; = 45°, &bgr; = 45° und &ggr; = 67,5°. Dort, wo eine größere Anzahl von Ecken verwendet wird, können die koplanaren Flächen zwei oder mehr Rippen voneinander entfernt sein.

Es ist ein weiteres Merkmal der bevorzugten Ausfuhrungsformen des Schneideinsatzes 10, daß die zwei voneinander beabstandeten Widerlagerflächen 38 rechtwinklige Schnittpunkte aufweisen, wobei ein Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz 10 hindurch rechtwinklig zu dessen Achse ist. Die Flächen selbst können variieren von rechtwinklig bis hin zu einem spitzen Zulaufen von gerippter Seitenfläche 30. Zur Erleichterung der Bezugnahme sind solche Flächen gleichwohl bezeichnet als "rechtwinklige Widerlagerflächen". Dieses Erfordernis kann auch durch einfache geometrische Bedingungen definiert werden und wird beispielsweise durch die Winkel des achteckigen oben angeführten Ausführungsbeispiels bereitgestellt. Darüber hinaus ergibt sich die Existenz von wenigstens einigen zueinander rechtwinkligen Widerlagerflächen automatisch in dem Fall, in dem &eegr; ein Vielfaches von 4 ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die gerippte Seitenfläche 30 idealerweise pyramidenstumpfförmig, was unter anderem bedeutet, daß alle Seiten-Widerlagerflächen 38 den gleichen Winkel &eegr; im Verhältnis zu der Achse des Schneideinsatzes 10 ausbilden, so wie es in Figur IB angezeigt ist. Als eine direkte Konsequenz bildet eine gedachte gerade Linie von dem Schnittpunkt zwischen Paaren von Seitenflächen 38, die mit jeder Rippe 36 verbunden sind, und die durch axial ausgerichtete Ecken von solchen idealerweise sternförmig polygonaler Randbereiche, so wie vorstehend definiert, hindurchgeht, einen korrespondierenden Winkel &phgr; mit einer Lotrechten zu der Grundfläche aus, was eine Funktion sowohl von &agr; als auch von &eegr; ist, gegeben durch: &phgr; = arc tans [sin(a)tan (&eegr;)]. Der Winkel &phgr; ist größer als der Reliefwinkel &psgr; in bezug auf den obersten Relief-Seitenflächen-Abschnitt 2OC. Bei einem Druckwinkel cc, der kleiner als 90° ist, folgt daraus, daß &phgr; > &eegr;. Natürlich sind all die idealerweise sternförmigen polygonalen Randbereich einander gleich; nämliche können voneinander erlangt werden durch den bloßen Wechsel des Maßstabs.

Fig. ID zeigt die gerippte Seitenfläche 30 im Schnitt auf Ebene I-I von Fig. IB, d.h. an der Verbindung zwischen der gerippten Seitenfläche 30 und der Übergangs-Seitenfläche 32. Es ist zu ersehen, daß der sternförmige polygonal verlaufende Randbereich der Rippen-Seitenfläche 30 von seiner Idealform modifiziert ist, und zwar derart, daß die Rippen 36 und Gabehingen 40 abgestumpft und/oder ausgerundet worden sind. In der Praxis sind typischerweise alle diese sternförmigen polygonalen Randbereiche an allen horizontalen Ebenen des untersten Körperbereichs auf identische Weise modifiziert, d.h. sie weisen Rippen 36 und Gabe-

lungen 40 auf, die mit auf dieselbe Breite ausgerundeten Furchen abgestumpft sind, um Rippen und Fußregionen mit einer gleichmäßigen Breite bereitzustellen, so wie es in Figur IB zu sehen ist. Im Ergebnis sind in bevorzugten Ausführungsformen streng genommen die modifizierten sternförmigen Randbereiche im Sinne der Euklidschen Geometrie nicht gleich. Da die Rippen 36 und Fußregionen 40 entlang ihrer entsprechenden Längsausdehnungen gleiche Breiten aufweisen, bilden sie den gleichen Winkel &phgr; mit einer Lotrechten zu der Grundfläche als einer gedachten Linie von dem Schnittpunkt zwischen Seiten-Widerlagerflächen 38 aus.

Da die Fußregionen 40 in sich verjüngende Flächen 42 umgestaltet sind, und zwar mit dem Anfang der Übergangs-Seitenfläche 32, so ist der Teil der sternförmigen polygonalen Randbereiche, die am nächsten zu der Gabelungsregion 40 liegen, nahezu verlorengegangen. Andererseits wird die Geometrie der Widerlagerflächen 38 nahe der Rippen 36 bis zu der Verbindung zwischen dem Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt 32 und der Relief-Seitenfläche 28 beibehalten, und zwar dort, wo die Rippen 36 sich mit der Relief-Seitenfläche 28 vermengen.

Der Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt 32 selbst resultiert aus der Überlagerung oder Vereinigung einer Verlängerung des gerippten Abschnitts der gerippten Seitenfläche 30 mit einer kegelförmigen Fläche 42, wie man am besten aus Figur IC entnehmen kann. Im Ergebnis stellt der Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt 32 einen graduellen Übergang bereit, über den die Tiefe der Rillen in der Umkreis-Seitenfläche 18 sich graduell reduziert, und zwar hin zu der Umkreis-Seitenfläche 28. Vorzugsweise erstreckt sich der Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt 32 um wenigstens ein Drittel der Höhe des Schneideinsatzes.

Sowohl aus Pulvermetallurgie-technischen Gründen als auch aus strukturellen Gründen, die sich daraus ergeben, daß die Schneidkante direkt durch den nach innen gerichteten Abschnitt, der durch die kegelförmige Fläche 42 begrenzt wird, gestützt wird, sollte der Winkel zwischen der kegelförmigen Fläche 42 und einer Ebene, die rechtwinklig zu der Achse des Einsatzes liegt, nicht weniger als etwa 60° betragen. Gleichwohl kann dieser Winkel nicht sonderlich über 60° hinaus ausgedehnt werden, ohne ernsthaft die Höhe "h" zu begrenzen, die für die gerippte Seitenfläche 30 mit ihrer Seiten-Widerlagerfläche 38 zur Verfugung steht, welche dazu verwendet werden, der Drehkraft zu widerstehen, die von den Schneidkräften her-

rührt, so wie es nachstehend erläutert wird. Im Detail kann die Form der kegelförmigen Flächen 42 auf beachtliche Weise variieren. Bevorzugte Beispiele schließen Kegelstumpf-(d.h. abgerundete) oder Pyramidenstumpf- (d.h. flachflächige) Segmente ein.

Wendet man sich nun den Figuren 3 bis 6 zu, so ist dort ein Werkzeugmaschinen-Abschneider oder ein Klemmhalter, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 50 gekennzeichnet ist, zu sehen, der gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und entsprechend arbeitet und der eine Anzahl von Schneideinsätzen 10 zum Einsatz bringt, die in Einsatz-Aufnahmebuchsen bzw. Taschen 52 montiert sind.

Jede Tasche 52 ist mit einer Grundflächen-Widerlagerfläche 54 ausgestattet, und zwar zum Tragen bzw. Halten der Grundfläche, und es sind wenigstens zwei, vorzugsweise drei Seiten-Widerlagerflächen 56, 58 und 60 für ein Anstoßen mit winklig beabstandeten Widerlagerflächen 38, die durch den Schneideinsatz 10 bereitgestellt werden, angeordnet. Die Kombination dieser Seiten-Widerlagerflächen stellt ein Seitenhalte-/Rückhalte-System bereit, das strukturell in der Lage ist, einer beachtlichen Drehkraft zu widerstehen. Die anderen Abschnitte der Seitenwände von Tasche 52 können jedwede konventionelle Formen und Strukturen aufweisen, solange deren Flächen sich nicht mit dem Einsatz überlagern.

Die Aiifnahrnebuch.se kann aus einem integralen Teil des Klemmhalters sein oder ein Adapter-Teil, das in jedweder geeigneter Weise mit dem Klemmhalter verbunden ist. In dem zuletzt genannten Fall kann ein einziger Klemmhalter so ausgestaltet sein, daß er durch eine geeignete Anzahl bzw. Bandbreite von Adaptern eine korrespondierende Bandbreite von Wendeschneidplatten aufnehmen kann.

Zusätzliche Merkmale der Buchse 52 sind in der schematischen Querschnittsdarstellung der Figuren 5 und 6 gezeigt. Buchse 52 weist zwei im wesentlichen rechtwinklig verlaufende Seitenwände 62 und 64 mit Seiten-Widerlagerflächen 56 und 58 auf, die integral mit Wand 62 und Widerlagerfläche 60 und letztere integral mit Wand 64 ausgebildet sind/ist. Widerlagerflächen 56, 58 und 60 erstrecken sich vorzugsweise nicht vollständig auf die Grundfläche 54 des Einsatz-Aufnahmebuchse 52. An ihrer untersten Einfassung treffen die Widerlagerflächen in ausgesparte Bodenabschnitte, die von dem Einsatz weg schräg geneigt sind.

•f M · J _t«*_e »»»J

Anhand eines Beispiels zeigt Figur 6, die ein fragmentarischer Querschnitt von Figur 5 auf der Ebene VI-VI ist, die innerste koplanare Widerlagerfläche 58 der Seitenwand 62 sowie des dazugehörigen ausgesparten Bodenabschnitts 68 der gleichen Wand.

Es liegt auf der Hand, daß die innerste der zwei koplanaren Widerlagerflächen, d.h. Widerlagerfläche 58 der Seitenwand 62 weggelassen werden kann, da die verbleibenden Widerlagerflächen 56 und 60 vollumfänglich ein effektives Seitenstütz-/Rückhalte-System definieren.

Wie ebenfalls in Figur 6 veranschaulicht, liegen die Widerlagerflächen in Ebenen, die in einer solchen Weise geneigt sind, daß sie die Neigung der Einsatzseitenflächen 25 treffen, d.h. sie bilden mit einer Lotrechten einen Winkel zu der Grundfläche der Plattform der Aufnahmebuchse aus, der im wesentlichen gleich dem Winkel &eegr; ist, der durch die Einsatz-Seitenflächen 38 ausgebildet wird. Eine neue Aufnahmebuchse wird mit Toleranzen für die Widerlagerflächen-Neigungswinkel derart hergestellt, daß bei einer ersten Anwendung eines Einsatzes in seiner zugehörigen Aufnahmebuchse Kontakt an einer oberen Region der Widerlagerfläche hergestellt wird. Bei einer plastischen Deformation dieser Fläche, und zwar meist während des anfänglichen Festklemmens, überträgt sich der Kontakt von der oberen Region aus und erfaßt nach und nach den gesamten Bereich der Widerlagerfläche. Auf diese Weise wird eine Lagerfläche 38a, korrespondierend zu dem "Fußabdruck" ("foot-print") der Widerlagerfläche etabliert, und zwar in Form eines Bandes der Tiefe "b", die mit der Tiefe der Widerlagerfläche korrespondiert, und zwar auf der in Juxtaposition angeordneten zugehörigen Seitenfläche 38 hin zu dem Oberteil der gerippten Seitenfläche 30 und die sich über etwa b/2 in den Übergangsflächen-Abschnitt 32 erstreckt.

Wendet man sich nun einer Anzahl von zusätzlichen Merkmalen des Klemmhalters 50 zu, so zeigt Figur 4 die Buchse 52, in welcher die Grundfläche 54 im wesentlichen planar mit einer mittleren, mit einem Gewinde versehenen Bohrung 72 liegt. Die Seitenwand 62 schließt die vorstehend erwähnten koplanaren Widerlagerflächen 56 und 58, ausgesparte Bodenabschnitte 66 und 68 sowie eine Relieffläche 74 ein. Die Seitenwand 64 schließt die rechtwinklige Widerlagerfläche 60, einen ausgesparten Bodenabschnitt 70 sowie eine Relieffläche 76 ein. Die Gewindebohrung 72 ist ganz leicht versetzt von der Durchbohrung 26 des Einsatzes, wenn letzterer in der Aufnahmebuchse eingesetzt und mit seiner Klemmschraube festge-

klemmt wird. Dies geschieht, um sicherzustellen, daß die Arbeitsfläche des Einsatzes gegen die korrespondierenden Widerlagerflächen des Aufhahmesockels vorgespannt wird.

Unter Bezugnahme auf Figur IA ist Schneideinsatz 10 mit acht Schaltstationen veranschaulicht worden, und zwar durch Kennzeichnung korrespondierender arabischer Ziffern auf dem ringförmigen Abschnitt 22 der Oberfläche 12 und durch die Verwendung von acht drehsymmetrischen Rippen. Gleichwohl liegt es auf der Hand, daß die Erfindung eine beachtlich größere Anzahl von Schaltstationen erlaubt, ohne die Druckbeanspmchung auf der Arbeitsfläche des Einsatzes sowie der Widerlagerfläche der Buchse unangemessen zu erhöhen. Die nachstehenden Erwägungen zeigen, wie diese Kontaktdruck-Beanspruchung mit der Anzahl der Rippen anwächst.

Bezugnehmend auf Figur 5 entsteht die Tragkraft F_b, die zwischen einer Einsatz-Arbeitsfläche 38a des Schneideinsatzes 10 sowie einer in Juxtaposition angeordneten äußersten Widerlagerfläche 56 ist, der Aufhahmebuchse 52 des Klemmhalters 50 aus der Schneidkraft entsteht, die eine wirkende Drehkraft M erzeugt, so daß:

F_b=M/(R cos(a)) (1)

wobei R der mittlere Radius an der äußersten Begrenzung der Kontaktarbeitsfläche 38a ist und &agr; der Druckwinkel.

Der daraus resultierende und auf die Arbeitsfläche wirkende Druck ist gleich:
P=F_b/A (2)

wobei A der Bereich der Arbeitsfläche ist, und

A = bax (3)

wobei b und ax jeweils der Tiefe und der Länge der aktiven Arbeitsfläche entsprechen.

Aus dem Sinus-Lehrsatz folgt:

X=Rsin(ß/2(jr-a-ß/2)

(4)

wobei ß der Winkel ist, der durch die Radien ausgebildet wird, die durch den First von zwei aneinander angrenzenden Rippen hindurchgehen, nämlich der mittlere Teilkegelwinkel ß ist gleich zu 360°/n als durch das Erzeugungssegment (vgl. Figuren 2A und 5) ausgebildete Sehne.

10 Aus dem vorstehenden ergibt sich damit: oc=90° - ß

(5)

Daraus folgt:

P = (M/R²ba)/(tan(ß/2)/sinß).

(6)

Es entspricht einer gängigen Herstellungspraxis daß die Kontaktdruck-Beanspruchung innerhalb eines akzeptablen Belastungslimits des schwächsten Materials gehalten wird (beispielsweise die Haltbarkeitsgrenze von Werkzeugstahl auf der Taschenseite). Wie man der Gleichung (6) entnehmen kann, ist der Druck eine Funktion aus zwei Faktoren, der erste dieser Faktoren, M/R ba, ist unveränderlich proportional zu R , wenn der Quotient M/ba als unabhängig von dem Radius angenommen werden kann, und der zweite dieser Faktoren (den man als "die dimensionslose Druckbelastung" bezeichnen kann, nämlich, p=P/(M/R ba) = l/(tan(ß/2)/sinß) ist eine Funktion von lediglich ß. Da ß, wie ausgeführt, gleich zu 360°/n ist, wobei &eegr; die Anzahl der Rippen ist, ist die dimensionslose Druckbelastung eine Funktion von n. Indem man p(n) so wie in Figur 8 gezeigt auswertet, so ergibt sich, daß dies nahezu eine Exponentialfunktion ist. Deren geringster Wert, hier im Verhältnis zu einem 6-rippigen Einsatz gezeigt, wird mit einer 20-rippigen Konfiguration um ein lOfaches gesteigert. Wie bereits angedeutet, so steigert die bevorzugte 8-rippige Konfiguration die Druckbelastung lediglich um 50% über das Minimum hinaus.

Auf der anderen Seite ist es klar, daß, je größer der Radius R ist, die Belastung um so kleiner ist, die umgekehrt proportional zu dem Quadrat des Radius ist. Folglich reduziert eine Erhö-

hung des Radius um ein Dreifaches die Belastung durch den Faktor von 3² = 9. Folglich, und zwar dann, wenn die Belastung eines 6-rippigen Einsatzes mit dem Radius R akzeptabel ist, erzeugt ein 20-rippiger Einsatz mit dem Radius 3R die gleiche Belastung. So würde beispielsweise in einer Situation, in der ein kleiner Einsatz 6 Ecken aufweist und innerhalb eines Limits einer aufgebrachten Belastung liegt, die Vergrößerung des Einsatzes die Belastung durch den Faktor 9 reduzieren. Folglich kann durch eine maßstäbliche Vergrößerung des Einsatzes durch einen Faktor von 3 die Anzahl der Rippen von 6 auf 20 erhöht werden, ohne die Belastung zu erhöhen, und eine solche maßstäbliche Vergrößerung ist grundsätzlich in einer gegebenen Anwendung möglich. Diese Überlegungen zeigen, daß 20 vorzugsweise die obere Grenze der Anzahl der Rippen des Einsatzes ist.

Wendet man sich nun Figur 7 zu, so ist eine zweite Ausführungsform eines Schneideinsatzes, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 80 gekennzeichnet ist, zu ersehen, der gemäß der technischen Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und entsprechend arbeitet. AIlgemein ausgedrückt, ist Schneideinsatz 80 gleich zu dem Schneideinsatz 10 mit der Ausnahme, daß Schneideinsatz 80 eine polygonale Schneidkante 82 zeigt, und zwar mit 8 schaltbaren Schneidkanten 84. Die Schneidkanten sind abgestimmt mit einer 8-rippigen Seitenfläche 86, die ähnlich der vorstehend beschriebenen gerippten Seitenfläche 30 ist.

Es ist klar, daß in diesem Fall die Relief-Seitenfläche 88 eine polygonale Form aufweist, die mit Schneidkante 82 abgestimmt ist und daß die kegelförmige Fläche 90 des Übergangsflächen-Abschnitts vorzugsweise pyramidenstumpfförmtg ist.

Obgleich zwei Ausführungsformen der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben worden sind und einige Variationen davon erwähnt wurden, so ist es verständlich, daß die Ausführungsformen und die Variationen lediglich exemplarischen Charakter haben und daß die Erfindung mit vielfältigen anderen mechanischen Modifikationen und Anpassungen ausgeführt werden kann, ohne den Schutzumfang zu verlassen. Beispielsweise kann die Anzahl der Schaltstationen und die Anzahl der Rippen der Seitenfläche des Einsatzes ebenso wie die Dimensionalproportionen des Einsatzes und der Aufhahmebuchse in beachtlichem Maße variieren; die Form der Flächen, die nicht kritisch für die Erfindung sind, können beträchtlich variieren.

Es liegt auf der Hand, daß die vorstehenden Beschreibungen lediglich beispielhaften Charakter haben und daß viele andere Ausführungsformen innerhalb des Geistes der vorliegenden Erfindung und deren Schutzumfang möglich sind.
5

Claims

Neue Gebrauchsmusteranmeldung ISCAR, LTD. Iscar Center, P.O. Box 11 Tefen 24959, Israel U.Z.: 124-5/rf ANSPRÜCHE

1. Schneideinsatz, der eine durch eine Schneidkante begrenzte Oberfläche, eine Grundfläche, eine Umkreis-Seitenfläche sowie eine Mittelachse aufweist, wobei die Umkreis-Seitenfläche derart gestaltet ist, daß ein erster Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz hindurch rechtwinklig zu der Mittelachse und nahe der Oberfläche eine gleichmäßige Form aufweist sowie derart, daß ein zweiter Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz hindurch rechtwinklig zu der Mittelachse nahe eines Punktes, der näher zu der Grundfläche liegt, eine im wesentlichen &eegr;-spitzige Stern-Geometrie aufweist, wobei &eegr; wenigstens 3 ist.

2. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem die Umkreis-Seitenfläche so ausgeformt ist, daß der erste Querschnitt eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt aufweist.

3. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem die Umkreis-Seitenfläche derart geformt ist, daß der erste Querschnitt eine im wesentlichen polygonale Form aufweist.

4. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem &eegr; wenigstens 5 ist.

5. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem &eegr; wenigstens 8 ist.
30

6. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem die im wesentlichen &eegr;-spitzige Stern-Geometrie eine Vielzahl von kolinearen Widerlagerflächen einschließt.

7. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem die im wesentlichen &eegr;-spitzige Stern-Geometrie rechtwinklige Widerlagerflächen einschließt.

8. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem die im wesentlichen &eegr;-spitzige Stern-Querschnittsgeometrie sich nahe der Grundfläche bis auf etwa ein Achtel der Höhe des Schneideinsatzes erstreckt.

9. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem die im wesentlichen &eegr;-spitzige Stern-Querschnittsgeometrie sich nahe der Grundfläche bis auf etwa ein Viertel der Höhe des Schneideinsatzes erstreckt.

10. Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, in welchem die Umkreis-Seitenfläche zusätzlich mit einem Relief-Seitenflächen-Abschnitt ausgestaltet ist, der an die Schneidkante angrenzt und sich davon nach unten hin um wenigstens ein Zehntel der Höhe des Schneideinsatzes erstreckt, wobei der Relief-Seitenflächen-Abschnitt eine im wesentlichen verhältnismäßig gleichmäßige Querschnittsgeometrie aufweist.

11. Schneideinsatz gemäß Ansprach 10, in welchem die Umkreis-Seitenfläche zusätzlich mit einem Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt ausgestaltet ist, entlang dessen sich die Tiefe der Rillen hin zu dem Relief-Seitenflächen-Abschnitt graduell verringert.

12. Schneideinsatz gemäß Anspruch 11, in welchem der Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt sich wenigstens um ein Drittel der Höhe des Schneideinsatzes erstreckt.

13. Schneidwerkzeug-Anordnung, die umfaßt:

(a) den Schneideinsatz gemäß Anspruch 1; und

(b) einen Klemmhalter, der wenigstens eine Tasche zur Aufnahme des Schneideinsatzes aufweist, wobei die Tasche zum Halten jener Grundfläche mit einer Grundflächen-Widerlagerfläche ausgestaltet ist und wobei wenigstens zwei Seitenwiderlagerflächen, die für ein Anstoßen winklig beabstandeter Flächen angeordnet sind durch die n-spitzige

Stern-Geometrie bereitgestellt werden, um einer Drehkraft, die auf den Schneideinsatz aufgebracht wird, entgegenzuwirken.

14. Schneidwerkzeug-Anordnung gemäß Anspruch 13, in welcher wenigstens zwei Seitenwiderlagerflächen zwei im wesentlichen rechtwinklige Flächen einschließen.

15. Schneidwerkzeug-Anordnung gemäß Anspruch 13, in welcher wenigstens zwei Seitenwiderlagerflächen als wenigstens drei Seitenwiderlagerflächen ausgestaltet sind, die zwei im wesentlichen koplanare Flächen einschließen.

16. Schneideinsatz, der eine durch eine Schneidkante begrenzte Oberfläche, eine Grundfläche, eine Umkreis-Seitenfläche sowie eine Mittelachse aufweist, wobei die Umkreis-Seitenfläche derart geformt ist, daß ein erster Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz hindurch rechtwinklig zu der Mittelachse und nahe der Oberfläche durch eine nicht ausgesparte Form begrenzt wird und derart, daß ein zweiter Querschnitt, und zwar durch den Schneideinsatz hindurch rechtwinklig zu der Mittelachse an einem Punkt, der näher zu der Grundfläche liegt, eine &eegr;-fache Drehsymmetrie aufweist, wobei &eegr; wenigstens 5 ist, und wobei der zweite Querschnitt ausgesparte Merkmale einschließt, um Widerlagerflächen bereitzustellen, um eine Drehkraft, die um die Mittelachse wirkt, entgegenzuwirken.

17. Schneideinsatz gemäß Anspruch 16, in welchem &eegr; gleich 8 ist.

18. Schneideinsatz gemäß Anspruch 16, in welchem die ausgesparten Merkmale als Rillen zwischen hervorstehenden Rippen ausgestaltet sind.

19. Schneideinsatz gemäß Anspruch 18, in welchem die Rillen einen Querschnitt des Chevron-Typs aufweisen.

20. Schneideinsatz gemäß Anspruch 19, in welchem die Flächen der Rillen winkelförmig sind, um so eine Vielzahl von kolinearen Widerlagerflächen bereitzustellen.

M ·»

21. Schneideinsatz gemäß Anspruch 19, in welchem die Flächen der Kanäle winkelförmig sind, um so rechtwinklige Widerlagerflächen bereitzustellen.

22. Schneideinsatz gemäß Anspruch 18, in welchem die Rillen sich nahe der Grundfläche um wenigstens ein Achtel der Höhe des Schneideinsatzes erstrecken.

23. Schneideinsatz gemäß Anspruch 18, in welchem die Rillen sich nahe der Grundfläche um wenigstens ein Viertel der Höhe des Schneideinsatzes erstrecken.

24. Schneideinsatz gemäß Anspruch 18, in welchem die Umkreis-Seitenfläche zusätzlich mit einem Relief-Seitenflächen-Abschnitt ausgestaltet ist, der an die Schneidkante angrenzt und sich davon nach unten hin um wenigstens ein Zehntel der Höhe des Schneideinsatzes erstreckt, wobei der Relief-Seitenflächen-Abschnitt eine im wesentlichen konstante Querschnittsgeometrie aufweist, die rechtwinklig zu der Mittelachse an allen Punkten verläuft.

25. Schneideinsatz gemäß Anspruch 24, in welchem die Umkreis-Seitenfläche zusätzlich mit einem Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt ausgestattet ist, entlang dessen sich die Tiefe der Rillen hin zu dem Relief-Seitenflächen-Abschnitt graduell reduziert.

26. Schneideinsatz gemäß Anspruch 25, in welchem sich der Übergangs-Seitenflächen-Abschnitt über wenigstens ein Drittel der Höhe des Schneideinsatzes erstreckt.

27. Schneideinsatz gemäß Anspruch 16, in welchem die Schneidkante rund ist.

28. Schneidwerkzeug-Anordnung, die umfaßt:

(a) den Schneideinsatz gemäß Anspruch 16; und

(b) einen Klemmhalter, der wenigstens eine Tasche zur Aufnahme des Schneideinsatzes aufweist, wobei die Tasche zum Halten der Grundfläche mit einer Grundflächen-Widerlagerfläche ausgestaltet ist und wobei wenigstens zwei Seitenwiderlagerflächen, die für ein Anstoßen mit winklig beabstandeten Flächen angeordnet sind, durch ausgesparte

Merkmale bereitgestellt werden, um so einer Drehkraft, die auf den Schneideinsatz wirkt, entgegenzuwirken.

29. Schneidwerkzeug-Anordnung gemäß Anspruch 28, in welcher wenigstens zwei Seitenwiderlagerflächen zwei im wesentlichen rechtwinklige Flächen einschließen.

30. Schneidwerkzeug-Anordnung gemäß Anspruch 28, in welcher wenigstens zwei Seitenwiderlagerflächen als wenigestens drei Seitenwiderlagerflächen ausgestaltet sind, die zwei im wesentlichen koplanare Flächen einschließen.

31. Klemmhalter zur Aufnahme eines Schneideinsatzes, der eine kreisringförmige oder polygonale Schneidkante aufweist sowie eine Vielzahl winklig beabstandeter, im wesentlichen Chevron-fÖrmiger Umkreis-Seitenflächen-Ausstanzungen, wobei der Klemmhalter wenigstens eine Einsatz-aufhehmende Tasche aufweist, wobei die Tasche eine Grundfläche zum Halten des Schneideinsatzes aufweist, wenigstens zwei Seitenwiderlagerflächen, die für anstoßende Flächen zweier im wesentlicher Chevron-förmiger Umkreis-Seitenflächen-Ausstanzungen angeordnet sind, um so einer Drehkraft, die auf den Schneideinsatz aufgebracht wird, entgegenzuwirken, sowie Mittel, um den Schneideinsatz vorübergehend gegen die Seitenwiderlagerflächen zu sichern.