DE3841320A1 - Schneideinsatz mit erhoehter schneidkante - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schneidein­ satz für die spanende Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, und insbesondere auf dreieckige, quadratische, rohmbische, rautenförmige oder andere Formen von Wendeschneideinsätzen, welche mit Werkzeughaltern verwendet werden. Die Grundform derartiger Schneideinsätze weist eine obere und eine gegen­ überliegende untere Fläche auf sowie eine sich dazwischen erstreckende umlaufende Wand, wobei die Schneidkanten durch den Übergang zwischen der oberen Fläche und der umlaufenden Wand des Einsatzes gebildet werden. Die obere Fläche des Ein­ satzes ist eine Spanfläche oder eine solche Fläche, welche während des Schneidvorganges mit dem gebildeten Span in Be­ rührung steht, und die umlaufende Wand ist im Bezug auf das Werkstück eine Freifläche.

Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß diese Einsätze eine Geometrie haben, welche die erforderliche Energie bei metall­ bearbeitenden Vorgängen durch Steuerung der Geometrie der erzeugten Späne minimal macht und daß die Spansteuergeometrie des Einsatzes in der Lage ist, die Späne über einen weiten Bereich von Parametern, wie zum Beispiel Schneidtiefe oder Vorschubrate, zu steuern.

Typische Einsätze nach dem Stand der Technik, welche der An­ melderin bekannt sind, zeigen die US-Patente 38 15 192 und 39 73 308. Bei dem früheren Patent sind eine Vielzahl von Vorsprüngen voneinander beabstandet, so daß sie dazwischen Spanaufrollbereiche definieren, und in dem letztgenannten Patent wurde eine Vielzahl von Kerben so gebildet, daß der Span sie passieren oder über sie hinweggleiten konnte, ohne gebrochen oder nennenswert deformiert zu werden.

Der Einsatz gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Span­ fläche, welche modifiziert ist, so daß sie eine vorteil­ haftere Form in bezug auf die Schneidkräfte und den Ver­ schleiß des Schneidwerkzeuges hat.

Die Erfindung wird nun genauer in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, welche bevorzugte Ausführungs­ formen des Einsatzes zeigen, wodurch weitere charakteristische Eigenschaften und Vorteile offenbart werden.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines verdrehbaren Schneideinsatzes gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Schneideinsatz.

Fig. 3 ist die Ansicht eines Schnittes entlang der Linie A-A in Fig. 2.

Fig. 4 ist die Ansicht eines Schnittes entlang der Linie B-B in Fig. 2 und

Fig. 5 ist eine vollständige Querschnittsansicht eines Schnittes entlang der Linie B-B in Fig. 2.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schneideinsatz 10 ist aus einem harten, verschleißfesten Material, wie zum Beispiel einem Hartmetall, hergestellt und weist eine obere Fläche 11 und eine untere Bodenstützfläche 12 auf sowie eine umlau­ fende Wand 13 mit abgerundeten Ecken, welche die obere Fläche 11 und die Bodenfläche 12 miteinander verbindet, wodurch die Wand 13 senkrecht zu den Flächen 11, 12 verläuft. Der Ein­ satz 10 weist weiterhin eine Vielzahl von Schneidkanten 14 auf, welche sich entlang aller Kanten des Einsatzes am Über­ gang der umlaufenden Wände und der oberen Fläche erstrecken. Jede Schneidkante 14 schließt sich an einen Schneidkanten­ rückenbereich 15 an, welcher sich von der Schneidkante aus nach innen erstreckt. Dieser Schneidrückenbereich 15 ver­ läuft senkrecht zu der umlaufenden Wand 13.

Eine geneigte oder abfallende Fläche 16 erstreckt sich von dem oberen inneren Rand jedes Schneidrückenbereiches 15 und schließt sich an eine zweite abfallende Fläche 17 an. Die zweite abfallende Fläche 17 schließt an eine ebene Sohle 18 an, welche in dem zentralen Bereich ausgebildet und dabei parallel mit der Bodenfläche 12 des Einsatzes ausgerichtet ist. Diese Sohle ist symmetrisch bezüglich der Winkelhalbie­ renden der Eckwinkel. Diese Sohle ist symmetrisch zur Form des Einsatzes, wobei sie diesem gegenüber um einen Winkel ver­ setzt ist. Eine senkrecht zu der ebenen Sohle 18 verlaufende Einsatzöffnung 19 ist in der Mitte des Einsatzes 10 für die Aufnahme eines geeigneten Befestigungsstiftes vorgesehen, wel­ cher verwendet wird, um den Einsatz an einer Taschenplatte eines Werkzeughalters festzuklemmen. Der Schneidrückenbereich 15 ist eben und weist einen erhöhten Schneidrückenabschnitt 20 an jeder abgerundeten Ecke auf, welche in einer Ebene liegt, die parallel zu der ebenen Sohle 18 ist. Diese Schneid­ rückenabschnitte 20 sind so angeordnet, daß sie die Schneid­ kante in den Problembereichen verstärken und den Kontakt zwi­ schen den Spänen und der Schneidfläche verringern, um die Kolkverschleißwirkung zu verzögern.

Der erhöhte Schneidrückenabschnitt 20, gesehen in Richtung der Schneidkante 14, schließt an einen abfallenden Schneidrücken­ abschnitt 21 an, welcher sich an einen weiteren Schneidrücken­ abschnitt 22 anschließt, welcher eben und parallel zu der zentralen, ebenen Sohle 18 ist. Demnach liegt also jeder Ab­ schnitt der Schneidkante 14 relativ zu der zentralen, ebenen Sohle 18 der oberen Fläche 11 auf einem erhöhten Niveau. Die erste abfallende Fläche 16 kann unter einem Winkel α inner­ halb eines Bereiches von 15° bis 25° verlaufen und vorzugs­ weise unter einem Winkel von etwa 20°. Die Breite der ersten abfallenden Wand 16 variiert derart, daß sie in der Mitte zwischen zwei benachbarten Ecken des Einsatzes am größten ist. Wie man am besten in Fig. 2 erkennt, ist die Breite der ersten abfallenden Fläche 16 näherungsweise zweimal so groß wie die Breite des Schneidkantenrückens 15.

In jedem Eckbereich ist in Richtung der Winkelhalbierenden ein geneigter, konvex gekrümmter, länglicher erster Vorsprung 23 vorgesehen, welcher einen Übergang zwischen zwei benach­ barten Flächenabschnitten 24 bildet, welche sich an die erste abfallende Fläche 16 anschließen. Wie man weiter aus Fig. 2 erkennt, ist jeder der Flächenabschnitte 24 in einer geraden Ebene angeordnet, welche in einem Winkel zu der ersten abfal­ lenden Fläche 16 steht und dabei eine Breite hat, die in Richtung der Mitte der Schneidkante abnimmt. Der obere Flächenabschnitt 25 des Vorsprunges ist eben und in einer Abschrägung etwas unterhalb des Niveaus des obersten Schneid­ rückenflächenabschnittes 20 angeordnet. Sekundärvorsprünge 26 sind auf jeder Seite des ersten Vorsprunges 23 angeordnet und dabei von diesem gleich beabstandet. Diese Sekundärvor­ sprünge sind breiter und um weniger als einen Halbkreis kon­ vex gekrümmt, wobei ihre oberen Abschnitte 27 eben und auf demselben Niveau angeordnet sind wie der obere Flächenab­ schnitt 25 der ersten Vorsprünge 23.

Unter Bezug auf Fig. 3, welche an eine Querschnittsansicht des Einsatzes entlang der Linie A-A in Fig. 2 ist, erkennt man deutlicher, daß die erste abfallende Fläche 16 einen Winkel α mit der durch die Schneidrückenfläche 15 definierten Ebene bildet. Dieser Winkel liegt im Bereich von 12 bis 55° und vorzugsweise bei 20°. In dieser Figur erkennt man auch, daß die konvexe Fläche des Sekundärvorsprunges 26 um einen Winkel α ₂ bezüglich der Schneidrückenfläche 15 verläuft, welcher gleich dem erwähnten ersten Winkel α ₁ ist, das heißt vorzugsweise 20°. Es wird auch deutlich, daß die zwei­ te abfallende Fläche 17 unter einem viel kleineren Winkel β gegenüber der ebenen Sohle 18 geneigt ist, wobei dieser Winkel vorzugsweise zwischen 2 und 5° liegt.

Fig. 4 ist ein Querschnitt des Einsatzes entlang der Linie B-B entlang der Winkelhalbierenden in Fig. 2, worin man er­ kennt, daß die erste abfallende Fläche 16 mit der oberen ebenen Fläche 25 des ersten Vorsprunges 23 unter einem Winkel zusammentrifft, welcher mit dem Winkel derselben Fläche 16 in Fig. 3 übereinstimmt, und daß die konvexe Oberfläche des ersten Vorsprunges 23 unter einem Winkel a ₃ geneigt ist, der etwas größer im Bereich von 20 bis 30° und vorzugsweise bei 25° liegt, und daß die geneigte konvexe Oberfläche sich an die zweite abfallende Fläche 17 anschließt, wobei letztere sich unter einem wesentlich kleineren Winkel β zu der ebenen Sohle 18 erstreckt, welcher mit dem in Fig. 3 dargestellten Winkel β übereinstimmt.

Die Anordnung sollte derart sein, daß die ersten Vorsprünge 23 eine längliche Form haben, deren Länge beträchtlich grö­ ßer, vorzugsweise zweimal so groß wie die Länge der Sekun­ därvorsprünge 26 ist. Weiterhin sollten die Sekundärvorsprünge 26 eine Breite haben, die größer ist als die Breite der ersten Vorsprünge 23.

Ein weiterer Unterschied liegt darin, daß der Abstand zwi­ schen einem ersten Vorsprung 23 und jedem benachbarten zwei­ ten Vorsprung kleiner sein sollte als der Abstand zwischen zwei benachbarten zweiten Vorsprüngen 26. Im allgemeinen ist es empfehlenswert, daß der zuletzt genannte Abstand näherungs­ weise zweimal so groß ist wie der erste Abstand.

Wie man aus Fig. 5 erkennt, ist die Bodenfläche 1 des Ein­ satzes 10 mit einer zentralen Aussparung 28 versehen, derart, daß die verbleibenden Flächenabschnitte der Bodenfläche 12 zu Anlageflächen werden für die Anlage gegen die Grundfläche einer einen Ansatz aufnehmenden Tasche in einem Werkzeughal­ ter. Durch diese Ausbildung wird der Einsatz stabiler und kippsicherer.

Claims (11)

1. Schneideinsatz für die spanende Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, wobei der Schneideinsatz die Form eines poly­ gonalen Körpers aus verschleißfestem Material hat, mit gegenüberliegenden oberen und unteren Flächen und einer Vielzahl von am Umfang gelegenen Wänden, welche sich da­ zwischen erstrecken, wobei die Schneidkanten an dem Über­ gang zwischen den am Umfang gelegenen Wänden und zumindest einer der oberen bzw. unteren Flächen ausgebildet sind, mit einer Schneidrückenfläche, welche sich an die Schneidkante anschließt und sich in Richtung des Zentrums des Einsatzes erstreckt, einer abfallenden Fläche, welche sich an den inneren Rand der Schneidrückenfläche anschließt, und einer Anzahl von konvex gekrümmten, beabstandeten Vorsprüngen, welche an oder in der Nähe der abfallenden Fläche beab­ standet zu den Schneidkanten vorgesehen sind, so daß sie Spanaufrollbereiche dazwischen definieren, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein erster Vorsprung (23) in der Ecke vorge­ sehen ist sowie ein zweiter Vorsprung (26), welcher von jenem beabstandet ist, und daß die obere Fläche jedes Vorsprunges eben und unterhalb der durch die Schneidkanten (14) definierten Ebene angeordnet ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Vorsprung (23) in der Ecke des Einsatzes in einer erhöhten Stellung angeordnet ist und daß der ebene Schneidrücken (20) in einer erhöhten Stellung um die Ecke herum verläuft und einen abwärts geneigten Schneid­ rückenflächenabschnitt (21) in Richtung des verbleibenden zentralen Abschnittes des Schneidrückens hat, wobei die verbleibenden Schneidrückenflächenabschnitte (22) relativ zu den erhöhten Schneidrückenflächenabschnitten (20) parallel sind.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Vorsprung (23), welcher entlang der Winkelhalbierenden in jedem Eckbereich vorgesehen ist, von länglicher Form ist, wobei seine Länge die Länge der Sekundärvorsprünge (26), welche zwischen den ersten Vor­ sprüngen angeordnet sind, übersteigt.

4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Sekundärvorsprunges größer ist als die Breite der ersten Vorsprünge.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ersten abfallenden Fläche (16) zwi­ schen zwei benachbarten Sekundärvorsprüngen (26) etwa das zweifache der Breite der Schneidrückenfläche (15) beträgt.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abfallenden Flächenabschnitte (24) auf jeder Sei­ te jedes ersten Vorsprunges (23) in einer geraden Ebene vorgesehen sind und unter einem Winkel zu der ersten abfallenden Fläche (16) stehen, wobei sie eine Breite haben, welche in Richtung der Mitte der Schneidkante ab­ nimmt.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärvorsprünge (26) am Übergang zwischen der ersten abfallenden Fläche (16) und dem Flächenabschnitt (24) angeordnet sind, welcher sich an den ersten Vorsprung (23) anschließt.

8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste abfallende Fläche (16) sich an eine zweite abfallende Fläche (17) anschließt, wobei die zweite abfallende Fläche (17) unter einem viel geringeren Winkel als die erste abfallende Fläche geneigt ist, und daß die zweite abfallende Fläche (17) sich an eine ebene Sohle (18) anschließt.

9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidrückenbereich (15) eine gleichförmige Breite hat, eben und senkrecht zu der Um­ fangswand (13) ist.

10. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste abfallende Fläche sich von der Schneidrückenfläche (15) unter einem Winkel von 15 bis 25° abwärts neigt.

11. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite abfallende Fläche (17) von der ersten abfallenden Fläche (16) ausgeht, und um einen Winkel von 2 bis 5° geneigt verläuft.