DE3841320C2 - Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung von metallischen Werkstücken, bestehend aus einem polygonalen Grundkörper, der eine Bodenfläche, eine gegenüberliegende kopfseitige Deckfläche und eine beide Flächen verbindende, umlaufende Seitenwand aufweist,

• - mit Schneidkanten, die am Übergang zwischen der Seitenwand und der Deckfläche ausgebildet sind, wobei die Deckfläche eine Schneidenfase, welche sich von der Schneidkante aus zur Mitte des Schneideinsatzes hin erstreckt, und Flächen aufweist, welche im Anschluß an die innere Kante der Schneidenfase zur Mitte des Schneidein­ satzes hin abfallend angeordnet sind, und
• - mit Spanformelemente bildenden, konvexen Vorsprüngen, die an oder in der Nähe der abfallenden Flächen und beabstandet zu der Schneidenfase angeordnet sind.

In der Metallverarbeitungsindustrie ist die Spanbildung bei den Schneideinsätzen von großer Bedeutung. Angestrebt wird eine sichere Formung und Entfernung des Schneidspanes bei unterschiedlichen Schnittbedingungen, d. h. bei unterschiedlichen Schnittiefen, Vorschubge­ schwindigkeiten, Schnittgeschwindigkeiten und bei unterschiedlichen Werkstoffen des zu bearbeitenden Werkstückes. Erwünscht ist ferner eine niedrige Verformungsenergie für die Spanlenkung und eine sichere Spanbrechung zu transportgünstigen Spanstücken.

Ein gattungsgemäßer Schneideinsatz ist aus der DE 33 33 100 A1 bekannt. Hierbei liegt jeder Punkt der umlaufenden Schneidenfase auf der gleichen Höhe. Ferner sind in jeder Ecke zu beiden Seiten der Winkelhalbierenden jeweils ein konvexer Vorsprung zur Spanformgebung angeordnet.

Mit Nachteil sind bei derartigen Schneideinsätzen die aufzubringenden Schneidkräfte und die Abnutzung hoch.

Die Schneideinsätze nach der DE 31 48 535 A1, der DE 31 33 159 C2 und der DE-OS 22 31 631 entsprechen prinzipiell dem gattungsgemäßen Einsatz. Bei all diesen Schneideinsätzen sind die jeweiligen Schneidenfasen über ihre gesamte Länge hinweg immer in der gleichen Höhe über der Bodenfläche des Einsatzes angeordnet. Bei der DE 31 48 535 A1 sind in jeder Ecke und genau in der Mitte zwischen zwei benachbarten Ecken je ein pyramidenstumpfförmiger Vorsprung mit einer oberen Abflachung angeordnet. Die DE 31 33 159 C2 sieht nur einen konvexen Vorsprung pro Ecke vor. Die DE-OS 22 31 631 zeigt in einem Ausführungsbeispiel einen Einsatz, bei dem mehrere, konvexe Vorsprünge jeweils entlang der Schneidenfase in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz der eingangs beschriebenen Gattung derart auszubilden, daß die aufzubringenden Schneidkräfte gering sind und die Standzeit hoch ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Schneidenfase erhöhte, horizontale Abschnitte im Bereich der Ecken des polygonalen Grundkörpers, dazwischenliegende vertiefte Abschnitte parallel zu den Eckabschnitten und geneigte Verbindungsabschnitte aufweist,

• - daß ein erster Vorsprung jeweils in einer Ecke und ein zweiter Vorsprung jeweils zu beiden Seiten eines ersten Vorsprunges angeordnet ist, wobei der Zwischenraum zwischen benachbarten ersten und zweiten Vorsprüngen eine Spanaufrollzone bildet,
• - daß die ersten und zweiten Vorsprünge jeweils eine obere Abflachung aufweisen, die sich unterhalb der Ebene befindet, die durch den jeweils nächstliegenden, horizontalen Abschnitt der Schneidenfase definiert ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß aufgrund der erhöhten Ecken und der besonderen Ausbildung und Anordnung der Vorsprünge die Schneidkräfte und der Verschleiß reduziert sind.

Die Erfindung wird nun genauer in Verbindung mit den anhängen­ 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 Schneideinsatzes,

Fig. 2 ist eine Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten Schneideinsatzes,

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 Deckfläche 11 und eine untere Bodenfläche 12 sowie eine umlau­ fende Wand 13 mit abgerundeten Ecken auf, welche die Deckfläche 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 eine Schneiden­ fase 15 an, welche sich von der Schneidkante auf nach innen erstreckt. Diese Schneidenfase 15 ver­ läuft senkrecht zu der umlaufenden Wand 13.

Eine abfallende Fläche 16 erstreckt sich von dem oberen inneren Rand jeder Schneidenfase 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. Die Schneidenfase 15 ist eben und weist einen erhöhten Schneidenfasenabschnitt 20 an jeder abgerundeten Ecke auf, welche in einer Ebene liegt, die parallel zu der ebenen Sohle 18 ist. Diese Schneiden­ fasenabschnitte 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 den Kolkverschleiß zu verzögern.

Der erhöhte Schneidenfasenabschnitt 20, gesehen in Richtung der Schneidkante 14, schließt an einen abfallenden Schneidenfasen­ abschnitt 21 an, welcher sich an einen weiteren Schneidenfasen­ 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 Fläche 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 der Schneidenfase 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 Schneiden­ fasenabschnittes 20 angeordnet. Zweite Vorsprünge 26 sind auf jeder Seite des ersten Vorsprunges 23 angeordnet und dabei von diesem gleich beabstandet. Diese zweiten Vor­ 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 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 Schneidenfasenfläche 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 zweiten Vorsprunges 26 um einen Winkel α₂ bezüglich der Schneidenfasenfläche 15 verläuft, welcher gleich dem erwähnten ersten Winkel α₁ 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 α₃ 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 zweiten Vorsprünge 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 12 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 auf nehmenden Tasche in einem Werkzeughal­ ter. Durch diese Ausbildung wird der Einsatz stabiler und kippsicherer.

Claims (11)

1. Schneideinsatz (10) für die spanabhebende Bearbeitung von metallischen Werkstücken, bestehend aus einem polygonalen Grundkörper, der eine Bodenfläche (12), eine gegenüberliegende kopfseitige Deckfläche (11) und eine beide Flächen verbindende, umlaufende Seitenwand (13) aufweist,

• - mit Schneidkanten (14), die am Übergang zwischen der Seitenwand (13) und der Deckfläche (11) ausgebildet sind, wobei die Deckfläche (11) eine Schneiden­ fase (15), welche sich von der Schneidkante (14) aus zur Mitte des Schneidein­ satzes hin erstreckt, und Flächen (16, 24) aufweist, welche im Anschluß an die innere Kante der Schneidenfase (15) zur Mitte des Schneideinsatzes hin abfallend angeordnet sind, und
• - mit Spanformelemente bildenden, konvexen Vorsprüngen (23, 26), die an oder in der Nähe der abfallenden Flächen (16, 24) und beabstandet zu der Schneiden­ fase (15) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Schneidenfase (15) erhöhte, horizontale Abschnitte (20) im Bereich der Ecken des polygonalen Grundkörpers, dazwischenliegende vertiefte Abschnitte (22) parallel zu den Eckabschnitten und geneigte Verbindungsabschnitte (21) aufweist,
• - daß ein erster Vorsprung (23) jeweils in einer Ecke und ein zweiter Vorsprung (26) jeweils zu beiden Seiten eines ersten Vorsprunges (23) angeordnet ist, wobei der Zwischenraum zwischen benachbarten ersten und zweiten Vor­ sprüngen (23, 26) eine Spanaufrollzone bildet,
• - daß die ersten und zweiten Vorsprünge (23, 26) jeweils eine obere Abflachung (25, 27) aufweisen, die sich unterhalb der Ebene befindet, die durch den jeweils nächstliegenden, horizontalen Abschnitt (15, 20) der Schneidenfase definiert ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Vorsprünge (23) jeweils entlang der Winkelhalbierenden eines Eckbereiches angeordnet und von länglicher Form sind, wobei die Länge der ersten Vorsprünge (23) die Länge der zweiten Vorsprünge (26) übersteigt.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der zweiten Vorsprünge (26) größer ist als die Breite der ersten Vorsprünge (23).

4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß erste abfallende Flächen (16) jeweils zwischen zwei benachbarten zweiten Vorsprüngen (26) angeordnet sind und eine Breite aufweisen, die etwa der zweifachen Breite der Schneidenfase (15) entspricht.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß abfallende Flächen­ abschnitte (24) zu beiden Seiten jedes ersten Vorsprunges (23) in einer geraden Ebene angeordnet sind und unter einem Winkel zu der ersten abfallenden Fläche (16) stehen, wobei sie eine Breite haben, welche in Richtung der Mitte der Schneidkante (14) abnimmt.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Vorsprünge (26) am Übergang zwischen der ersten abfallenden Fläche (16) und dem Flächen­ abschnitt (24) angeordnet sind.

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die erste abfallende Fläche (16) eine zweite abfallende Fläche (17) anschließt, die unter einem viel geringeren Winkel als die erste abfallende Fläche (16) geneigt ist, und daß sich an die zweite abfallende Fläche (17) eine ebene Sohle (18) anschließt.

8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenfase (15) eine gleichförmige Breite hat und eben und senkrecht zu der Seitenwand (13) ist.

9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste abfallende Fläche (16) sich von der Schneidenfase (15) unter einem Winkel von 15 bis 25° abwärts neigt.

10. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite abfallende Fläche (17) um einen Winkel von 2 bis 5° geneigt verläuft.