DE4136170C1

DE4136170C1 - Chip cutting tool with geometrically defined cutting edge - has aperture in chip removing face, close to cutting edge for swarf removal

Info

Publication number: DE4136170C1
Application number: DE4136170A
Authority: DE
Inventors: Klaus 2058 Lauenburg De Oppelt
Original assignee: Wilhelm Fette 2053 Schwarzenbek De GmbH
Current assignee: Wilhelm Fette 2053 Schwarzenbek De GmbH
Priority date: 1991-11-02
Filing date: 1991-11-02
Publication date: 1992-10-15
Anticipated expiration: 2011-11-03

Abstract

The tool (10) has an aperture (32) in the chip removing face (36) at close spacing to its cutter edge (26), forming a removal facility for the swarf to a side opposite to the chip removing face, or towards a tool inner duct, leading away from a cutter wedge. The angle of the chip removing face section between the aperture and cutter edge is pref. kept relatively large, while the face angle of the cutter wedge is kept relatively small. USE/ADVANTAGE - For milling cutters etc., with improved swarf removal and long service life.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein spanendes Werkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cutting tool geometrically determined cutting edge according to the generic term of Claim 1.

Spanende Werkzeuge, wie zum Beispiel Drehmeißel, Fräser, Bohrer oder dergleichen werden nach verschiedenen Gesichts punkten ausgelegt und ausgewählt. Neben der Wahl des ge eigneten Schneidstoffes kommt es entscheidend auf die Geo metrie insbesondere des Schneidkeils an. Die Geometrie des Schneidkeils bestimmt in starkem Maße die Leistungsfähig keit des Werkzeugs, sein Standvermögen und nicht zuletzt die Spanabfuhr. Die Spanabfuhr ist insbesondere bei span gebender Bearbeitung mit großer Geschwindigkeit von außer ordentlicher Bedeutung. Eine ungenügende Spanabfuhr kann die Werkstückfläche beschädigen und die Standfestigkeit des Werkzeugs, insbesondere wegen der hohen Temperaturen, beeinträchtigen. Es sind daher zahlreiche Versuche ange stellt worden, die Spanabfuhr bei den jeweiligen Werkzeu gen zu optimieren. In zahlreichen Bearbeitungsfällen er folgt eine Abfuhr der Späne mit Hilfe von Kühlflüssigkeit. In anderen Bearbeitungsfällen wird jedoch eine Kühlflüs sigkeit nicht verwendet. Es sind dann besondere Vorkehrun gen zu treffen, die Formgebung und die Führung der Späne so vorzunehmen, daß eine einfache und wirksame Abfuhr ge währleistet ist. So ist zum Beispiel die Spanabfuhr natur gemäß leichter, wenn die Länge der Späne durch spanbre chende Mittel begrenzt wird.Cutting tools, such as turning tools, milling cutters, Drills or the like are made according to different faces points designed and selected. In addition to the choice of ge suitable cutting material, it depends on the geo metry especially of the cutting wedge. The geometry of the Cutting wedge determines the performance to a large extent of the tool, its durability and last but not least chip evacuation. Chip removal is particularly important for span giving processing at high speed from outside of proper importance. Insufficient chip evacuation can damage the workpiece surface and the stability the tool, especially because of the high temperatures, affect. There are therefore numerous attempts has been the chip evacuation at the respective tools to optimize conditions. In numerous processing cases the chips are removed using coolant. In other processing cases, however, there is a cooling flow liquid not used. Then there are special precautions the shape and the guidance of the chips so that a simple and effective removal ge is guaranteed. For example, chip evacuation is natural according to easier if the length of the chips through spanbre resources are limited.

Die Effektivität einer Schneide hängt u. a. von ihrer Schärfe ab. Der Keilwinkel kann indessen nicht beliebig klein gewählt werden, da sonst die Gefahr besteht, daß der Schneidkeil bricht. Eine Verringerung des Keilwinkels wird in der Regel durch Vergrößerung des Spanwinkels erreicht. Je größer der Spanwinkel, um so größer das Moment, das auf die Schneide bzw. den Schneidkeil einwirkt. Dieses Moment kann nicht verringert werden,da der Abstand der Abstützung des Werkzeugs von der Schneide mit zunehmendem Freiwinkel größer wird. Auch der Freiwinkel kann aus Gründen opti maler Spanabfuhr nicht beliebig groß gewählt werden.The effectiveness of a cutting edge depends on. a. from her Sharpness. However, the wedge angle cannot be arbitrary be chosen small, otherwise there is a risk that the Cutting wedge breaks. A decrease in the wedge angle will usually achieved by increasing the rake angle. The greater the rake angle, the greater the moment that is on the cutting edge or the cutting wedge acts. This moment cannot be reduced because of the spacing of the support of the tool from the cutting edge with increasing clearance angle gets bigger. The clearance angle can also be opti painter chip removal can not be chosen arbitrarily large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein spanendes Werkzeug zu schaffen, welches bei einem großen Spanwinkel eine gute Spanabfuhr und dadurch ein großes Standvermögen ermöglicht.The invention has for its object a cutting To create a tool with a large rake angle good chip evacuation and therefore great stability enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merk male des Patentanspruchs 1.This object is achieved by the Merk male of claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug ist in mehr oder weni ger geringem Abstand von der Schneide, von der Spanfläche ausgehend, eine Öffnung eingeformt, die zwecks Spanabfluß zum Beispiel einen Durchgang zu einer der Spanfläche ge genüberliegenden Seite des Werkzeugs bildet. Während bei herkömmlichen Werkzeugen der Span eine erhebliche Verfor mung in der Scherzone erfährt, kann bei dem erfindungsge mäßen Werkzeug der Span auch ohne nennenswerte Verformung direkt über die Öffnung abfließen und aus einem ausrei chend großen Freiraum hinter dem Durchgang abgeführt wer den. Während bei herkömmlichen Schneidkeilen eine hoch positive Geometrie (großer Spanwinkel) mit den oben be schriebenen Nachteilen, insbesondere der Gefahr des Ab brechens der Schneide, gewählt wurde, um eine scharfe Schneide zu erhalten, kann diese bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug dadurch erreicht werden, daß der Spanwinkel groß ausgelegt wird und in einem sich an die Schneide an schließenden Spanflächenabschnitt eine Öffnung vorgesehen ist für den unmittelbaren Abfluß der Späne.In the tool according to the invention is more or less small distance from the cutting edge, from the rake face starting out, an opening is formed in order to allow the chip to flow out for example a passage to one of the rake faces opposite side of the tool. While at conventional tools the Span a considerable Verfor experienced in the shear zone, can in the inventive the chip without any noteworthy deformation drain directly over the opening and out of one sufficient space behind the passage the. While a high with conventional cutting wedges positive geometry (large rake angle) with the above be disadvantages, especially the danger of Ab breaking the cutting edge, was chosen to be a sharp one To obtain cutting edge, this can be done with the invention Tool can be achieved in that the rake angle is large is laid out and in one on the cutting edge closing rake face section provided an opening is for the immediate drainage of the chips.

Anstelle eines mehr oder weniger geraden Durchgangs für den Spanabfluß ist auch denkbar, im Werkzeug einen vom Schneidkeil wegführenden Kanal vorzusehen, über den die in die Öffnung eingetretenen Späne abgeführt werden können, ggf. unter Zuhilfenahme eines spantransportierenden Me diums, wie Luft, Kühlflüssigkeit oder dergleichen. In allen Fällen ist es indessen von Vorteil, wenn die Öffnung, der Durchgang und der abführende Kanal keine Hindernisse, wie Kanten, Taschen oder dergleichen, aufweisen, an denen sich die Späne verfangen.Instead of a more or less straight passage for the chip discharge is also conceivable, one from the tool Provide cutting wedge leading channel through which the in the opening of chips that have entered can be removed if necessary with the help of a chip transporting me diums, such as air, coolant or the like. In In all cases, however, it is advantageous if the opening, the passage and the discharge channel are no obstacles, such as edges, pockets or the like, on which the chips get caught.

Die Erfindung ist unabhängig von der Wahl des Materials für das Werkzeug, jedoch besonders vorteilhaft für spa nende Werkzeuge aus Hartmetall, Diamant oder Oxidkeramik. Sie ist auch unabhängig von der Form und der Art des Werk zeugs, d. h. von der Art der spanenden Bearbeitung, wie Fräsen, Bohren oder Drehen. Es versteht sich, daß ihre Anwendung insbesondere dort ins Auge gefaßt wird, wo bei gewünschter Geometrie des Schneidkeils die Spanabfuhr kritisch ist. Die Erfindung ist auch unabhängig davon, ob der Schneidkeil Bestandteil des Werkzeugs, d. h. einteilig mit diesem geformt ist oder ein separates Schneidelement darstellt, das fest (z. B. durch Löten) oder lösbar mit einem Werkzeugträger verbunden ist.The invention is independent of the choice of material for the tool, but particularly beneficial for spa tools made of hard metal, diamond or oxide ceramics. It is also independent of the form and type of the work stuff, d. H. on the type of machining, such as Milling, drilling or turning. It is understood that their Application is particularly envisaged where desired geometry of the cutting wedge the chip removal is critical. The invention is also independent of whether the cutting wedge is part of the tool, d. H. one-piece is formed with this or a separate cutting element represents that fixed (e.g. by soldering) or detachable with a tool carrier is connected.

Für den Fall, daß der Schneidkeil aus einem getrennten Schneidelement gebildet ist, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Öffnung sich in den Träger hinein bzw. durch diesen hindurcherstreckt. Ist der Schneidkeil relativ schmal, reicht es aus, wenn die Öffnung hinter dem Schneidkeil allein in dem Werkzeugträger geformt ist. Hat das Schneidelement indessen eine gewisse Breite, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Öffnung zumindest teilweise im Schneidelement gebildet und mit einer entsprechenden Öffnung im Träger ausgerichtet ist.In the event that the cutting wedge from a separate Cutting element is formed, provides an embodiment of the Invention before that the opening into the carrier or extends through it. Is the cutting wedge relatively narrow, it is sufficient if the opening behind the Cutting wedge is formed only in the tool holder. Has the cutting element, however, a certain width, is after an embodiment of the invention advantageous if the Opening at least partially formed in the cutting element and aligned with a corresponding opening in the carrier is.

In vielen Fällen ist der Schneidkeil an einem plattenför migen Element geformt, das zum Beispiel lösbar mit dem Werkzeugträger verbindbar ist. Weist ein derartiges plat tenartiges Schneidelement mehrere Schneiden auf, spricht man von einer sogenannten Wendeplatte. Die Erfindung ist insbesondere für Wendeplatten aufweisende Werkzeuge ge eignet. Insbesondere bei Wendeplatten für Fräser ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn sie rahmenartig geformt ist. Bekanntlich haben derartige Wendeplatten die verschiedensten geometrischen Konfigura tionen, beispielsweise die Form eines Rechtecks, Sechsecks, Rhombus oder dergleichen. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Wendeplattenkontur beschränkt. Die rahmenartige Wendeplatte ruht auf einer entsprechend geformten Träger fläche des Werkstückträgers und wird mit geeigneten Mit teln daran fest oder lösbar befestigt. In diesem Zusammen hang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Spanflächen der Wendeplatte innen an einem Durch gang mit achsparallelen Wänden grenzen.In many cases, the cutting wedge is on a plate shaped element that, for example, detachably with the Tool carrier is connectable. Has such a plat ten-like cutting element speaks on one from a so-called indexable insert. The invention is especially for tools having indexable inserts is suitable. It is particularly so with indexable inserts for milling cutters According to an embodiment of the invention advantageous if it is shaped like a frame. As is well known, such Reversible inserts in various geometrical configurations ions, for example the shape of a rectangle, hexagon, Rhombus or the like. The invention is not limited to one certain insert contours limited. The frame-like The insert rests on an appropriately shaped support surface of the workpiece carrier and is used with suitable Mit attached to it firmly or releasably. In this together hang provides a further embodiment of the invention, that the rake faces of the insert on one inside Limit the aisle with axially parallel walls.

Wendeplatten mit Öffnungen sind an sich bekannt, sie die nen jedoch stets zur Befestigung am Werkzeugträger, insbe sondere mittels einer Schraubverbindung.Inserts with openings are known per se, they are the however, always for attachment to the tool holder, especially special by means of a screw connection.

Die Wendeplatte hat, wie an sich bekannt, auf der Rück seite ebene Auflageflächen, um eine satte Anlage am Werk zeugträger zu ermöglichen. Die Fixierung der rahmenartigen Wendeplatte kann konstruktiv auf verschiedene Art und Weise gelöst werden. Beispielsweise können die Wendeplat ten mit Hilfe einer geeigneten Spannpratze festgelegt werden. As is known per se, the insert has on the back flat support surfaces to ensure a full system at the factory to enable tool carriers. Fixing the frame-like The insert can be designed in various ways and Way to be solved. For example, the insert with the help of a suitable clamp will.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an hand von Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is described below hand explained in more detail by drawings.

Fig. 1 zeigt perspektivisch einen Schaftfräser nach der Er findung. Fig. 1 shows in perspective an end mill according to the invention.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Wendeplatte des Schaftfräsers nach Fig. 1. FIG. 2 shows the top view of an indexable insert of the end mill according to FIG. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Wendeplatte nach Fig. 2 entlang der Linie 3-3. Fig. 3 shows a section through the insert according to Fig. 2 along the line 3-3.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Auflageflächen des Fräsers nach Fig. 1. FIG. 4 shows a top view of the contact surfaces of the milling cutter according to FIG. 1.

Der Schaftfräser 10 nach Fig. 1 weist im vorderen Endbe reich bezüglich seiner Längsachse zwei spiegelbildlich an geordnete Ausnehmungen 12, 14 auf. Der Boden 16 bzw. 18 der Ausnehmungen bildet plane Abstützflächen 21 (siehe Fig. 4) für eine rahmenartige viereckige Wendeplatte 20 bzw. 22. Die Wendeplatten 20, 22 weisen vier Schneidkeile 24 von über die Länge im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt auf, die Schneiden 26 mit verhältnismäßig kleinem Keilwin kel bilden. Der Keilwinkel wird begrenzt durch eine Frei fläche 28 für einen kleinen Freiwinkel und eine Spanfläche 30, für einen relativ großen Spanwinkel. Die Spanflächen 30 grenzen innen an einen Durchgang 32, der durch achspa rallele Wände 34 gebildet ist. Die Rückseite der Wende platte 20, 22 wird von ebenen Auflageflächen 36 gebildet.The end mill 10 of FIG. 1 has in the front Endbe rich with respect to its longitudinal axis two mirror images of ordered recesses 12 , 14 . The bottom 16 or 18 of the recesses forms flat support surfaces 21 (see FIG. 4) for a frame-like quadrangular turning plate 20 or 22 . The indexable inserts 20 , 22 have four cutting wedges 24 of substantially constant cross-section over the length, which form cutting edges 26 with a relatively small wedge angle. The wedge angle is limited by a free area 28 for a small clearance angle and a rake face 30 for a relatively large rake angle. The rake faces 30 border inside on a passage 32 which is formed by axially parallel walls 34 . The back of the turning plate 20 , 22 is formed by flat support surfaces 36 .

Die Auflageflächen 36 liegen auf den Abstützflächen 21 des Trägerschafts, die seitlich durch Begrenzungsflächen 38, 40 begrenzt sind, die von Absätzen oder Stufen 42 bzw. 44 in der Ausnehmung 12 bzw. 14 gebildet sind. Die Abstützung der Wendeplatten 20, 22 ist jedoch insoweit herkömmlich. In Fig. 4 ist eine rahmenartige Wendeplatte, z. B. die Wendeplatte 20, durch strichpunktierte Linien angedeutet. Wesentlich ist, daß der Werkzeugträger im Bereich des Durchgangs 32 der Wendeplatte 20, 22 zu diesem ausgerich tet ein Fenster 46 aufweist, das zur entgegengesetzten freiliegenden Seite des Werkzeugträgers führt, wie aus Fig. 1 zu erkennen.The bearing surfaces 36 lie on the support surfaces 21 of the support shaft, which are laterally delimited by boundary surfaces 38 , 40 , which are formed by shoulders or steps 42 or 44 in the recess 12 or 14 . The support of the indexable inserts 20 , 22 is, however, conventional in this respect. In Fig. 4 is a frame-like turning plate, for. B. the insert 20 , indicated by dash-dotted lines. It is essential that the tool carrier in the area of the passage 32 of the insert 20 , 22 aligned to this has a window 46 which leads to the opposite exposed side of the tool carrier, as can be seen from FIG. 1.

Die Wendeplatten 20, 22 werden mit Hilfe einer Pratze 48, die mittels einer Schraube 50 am Werkzeugträger gehalten ist, festgelegt. Die Ausbildung der Pratze 48 wird nicht näher erläutert, da sie für den Aufbau und die Funktion der Wendeplatten bzw. der entsprechenden Abschnitte des Werkzeugträgers ohne Bedeutung ist. The indexable inserts 20 , 22 are fixed with the aid of a claw 48 , which is held on the tool carrier by means of a screw 50 . The design of the claw 48 is not explained in detail, since it is of no importance for the structure and function of the indexable inserts or the corresponding sections of the tool holder.

Wie erkennbar, kann der von der Schneide 26 abgelöste Span unmittelbar an der Spanfläche 30 entlang zum Durchgang 32 gelangen und auf einfache Weise abgeführt werden.As can be seen, the chip detached from the cutting edge 26 can reach the passage 32 directly along the chip surface 30 and be removed in a simple manner.

Es versteht sich, daß zum Beispiel die Spanflächen 30 mit zusätzlichen Vorkehrungen versehen werden können, um einen spanbrechenden Effekt herbeizuführen.It goes without saying that, for example, the rake faces 30 can be provided with additional measures in order to bring about a chip-breaking effect.

Claims

1. Cutting tool with a geometrically defined cutting edge, characterized in that an opening ( 32 ) is formed in the cutting surface at a small distance from the cutting edge ( 26 ), which forms a passage allowing a chip flow to one of the cutting surfaces ( 30 ) opposite Side or to an inner channel of the tool ( 10 ) leading away from the cutting wedge.

2. Tool according to claim 1, characterized in that the rake angle of the rake face section ( 30 ) lying between the opening ( 32 ) and the cutting edge ( 26 ) is chosen to be relatively large.

3. Tool according to claim 1 or 2, characterized in that the clearance angle of the cutting wedge ( 24 ) is chosen to be relatively small.

4. Tool according to one of claims 1 to 3, wherein the Cutting wedge formed by a separate cutting element det, which is attached to a carrier, thereby characterized in that the opening extends into the carrier one or extends through it.

5. Tool according to claim 4, characterized in that the opening ( 32 ) is at least partially shaped in the cutting element ( 20 , 22 ) and is aligned with a corresponding opening ( 46 ) in the carrier.

6. Tool according to claim 5, characterized by the application to an indexable insert ( 20 , 22 ) of any contour, in particular for a milling tool.

7. Tool according to claim 6, characterized in that the turning plate ( 20 , 22 ) is shaped like a frame.

8. Tool according to claim 6 or 7, characterized in that the turning plate ( 20 , 22 ) on the back flat support surfaces ( 36 ).

9. Tool according to one of claims 6 to 8, characterized in that the rake faces ( 30 ) of the insert ( 20 , 22 ) inside on a passage ( 32 ) with axially parallel walls ( 34 ).