DE4437093A1 - Vieleckiger Schneideinsatz - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen vieleckigen Schneideinsatz mit
mindestens einem auf der Spanfläche angeordneten längsrippen
förmigen erhabenen Spanformelement, das im Abstand von der
Schneidkante angeordnet ist und eine längliche Erstreckung mit
einer hierdurch definierten Längsachse besitzt, die im wesent
lichen in Spanablaufrichtung angeordnet sind, wobei das Längs
rippenprofil, in Spanablaufrichtung betrachtet, ein Maximum
besitzt.
Ein solcher Schneideinsatz wird beispielsweise in der
DE 42 39 236 A1 beschrieben. Die dortigen Längsrippen besitzen
im Längsprofil ein Minimum und ein im hierzu schneidkantenfer
neren Bereich liegendes Maximum oder eine gleiche Höhe wie ein
gegenüber den Schneidkanten oder -ecken erhöhtes mittleres
Spanflächenplateau. Die Längsrippen können im Querschnitt eine
gleichbleibende Breite entlang ihrer gesamten Längsachse auf
weisen oder zu schneidkantenferneren Bereichen hin breiter wer
den. Mit diesen Längsrippen wird erreicht, daß bei relativ gro
ßem Anfangskrümmungsradius des ablaufenden Spanes, insbeson
dere, wenn der Spanformer bei kleinem Vorschub eingesetzt wird,
eine möglichst große Aufbiegung des Spanes möglich ist. Durch
das schneidkantenfernere Maximum wird bei großem Vorschub einem
zu geringen Anfangskrümmungsradius bzw. einem zu engen Einrol
len des Spanes entgegengewirkt.
Ein Schneideinsatz mit im Querschnitt parabelförmigen Längsrip
pen, die entlang der Schneidkante unter gleichem spitzen Winkel
angeordnet sind, wird in der DE 41 18 070 A1 beschrieben.
Schneideinsätze mit Längsrippen, die mindestens einen bis auf
die Spanfläche reichenden Einschnitt aufweisen, beschreibt die
WO 92/21467. Bekannt sind schließlich auch Schneideinsätze mit
erhabenen Spanformelementen oder einem mittleren erhabenen
Spanflächenplateau, die oder das nasen- oder keilförmige, in
Richtung der Schneidecke oder Schneidkante weisende Vorsprünge
aufweisen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen zum Drehen,
Stechen, Fräsen und artverwandten Bearbeitungen, insbesondere
von Stahl und bezüglich der Spankontrolle schwer zu bearbeiten
den Werkstoffen, wie hochlegierten Stählen, Titan-Aluminium
legierungen, geeigneten Schneideinsatz zu schaffen, dessen
Spanflächengeometrie beim Zerspanen den ablaufenden Span unmit
telbar im schneidkantennahen Bereich formt, ohne daß der
Schneideinsatz selbst durch den ablaufenden Span stark belastet
wird. Der Schneideinsatz soll aufgabengemäß verschleißresi
stente Rippen besitzen, die auch bei Schruppbearbeitungen und
werkstoffbedingter starker Reibung widerstandsfähig sind.
Diese Aufgabe wird durch den Schneideinsatz nach Anspruch 1
gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Längsrippe eine der Schneidkante zugewandte Auflauframpe auf
weist, die sich zu schneidkantenferneren Bereichen verbreitert
und im Bereich des Maximums die größte Breite besitzt, daß die
Längsrippe im Anschluß an das Maximum zu weiter von der
Schneidkante entfernt liegenden Bereichen eine abfallende, sich
verjüngende Dachfläche aufweist und daß das Maximum die
Schneidkante überragt. Durch diesen Schneideinsatz kann gewähr
leistet werden, daß der Span unmittelbar hinter der Schneid
kante durch die Auflauframpe von der Spanfläche des Schneidein
satzes fortgebogen wird, wobei der Schneideinsatz nach Abglei
ten des Spanes über das Maximum der Längsrippe spürbar entla
stet wird. Die beschriebene Längsrippe bietet aufgrund ihrer
Ausbildung eine optimale Spanführung, die einem seitlichen Aus
weichen des Spanes entgegenwirkt. Andererseits wird die Rei
bung, die der Span auf der Spanfläche erfährt, möglichst gering
gehalten.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
So besitzt die Längsrippe eine Längsachse, die zur Schneidkante
unter einem Winkel zwischen 30° bis 150°, vorzugsweise 60° bis
120°, angeordnet ist. Die Ausrichtung der Längsrippe oder
Längsrippen, die vorzugsweise parallel zueinander angeordnet
sind, richtet sich im wesentlichen nach den Zerspanungsbedin
gungen und dem Spanablauf.
Damit die abfallende Dachfläche eine spürbare Entlastung im
Hinblick auf die durch den ablaufenden Span erzeugte Reibung
bringen kann, ist jede der Seitenkanten, welche die abfallende
Dachfläche mit angrenzenden Seitenflanken der Längsrippe bil
det, gegenüber der Längsachse der Längsrippe um einen Winkel
zwischen 3° bis 20°, vorzugsweise 5° bis 15°, unter Bildung der
genannten Dachflächenbreitenverjüngung geneigt. Die betreffen
den Winkel werden in einer Draufsicht auf die Längsrippe gemes
sen. Vorzugsweise sind die beiderseitigen Kanten als Endlinien
der Dachfläche spiegelsymmetrisch zur Längsachse angeordnet,
d. h., unter absolut gleich großen Winkeln, aber mit entgegenge
setzter Richtung. Sie können in Abhängigkeit des Einsatzfalles
auch unsymmetrisch angeordnet sein.
Die Anfangsbreite der Auflauframpe am vorderen Längsrippenfuß
punkt, das ist der schneidkantennächste Punkt, liegt zwischen
0 mm und 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 mm bis 0,3 mm. Diese Breite
vergrößert sich zu einer Breite, die im Bereich des Maximum
gemessen wird, die zwischen 0,3 mm bis 1,5 mm liegt, vorzugs
weise das 2- bis 4-fache der Anfangsbreite beträgt.
Um zu gewährleisten, daß der Span kurzzeitig nach Bildung an
der Schneidkante von der Auflauframpe erfaßt wird, beträgt der
Abstand der Längsrippe von der Schneidkante 0,03 mm bis 1 mm,
vorzugsweise 0,05 mm bis 0,3 mm. Die Gesamtlänge der Längs
rippe, die sich aus der Länge der Auflauframpe und der der
abfallenden Dachfläche zusammensetzt, liegt zwischen 1,0 mm und
8 mm, vorzugsweise 1,5 mm bis 4 mm, wobei die Länge der Auf
lauframpe zwischen 0,3 mm und 1,5 mm, vorzugsweise zwischen
0,4 mm und 0,8 mm, liegt, d. h., deutlich kürzer ist als die
Länge der abfallenden Dachfläche. Die Auflauframpe ist im
wesentlichen eben ausgebildet und weist gegenüber der sich an
die Schneidkante angrenzenden Spanfläche einen Anstiegswinkel
zwischen 10° und 45°, vorzugsweise 20° bis 30°, auf. Alternativ
hierzu ist es auch möglich, die Auflauframpe in Richtung der
Längsachse gesehen konkav oder konvex auszubilden, wobei deren
Tangentialflächen im mittleren Bereich der Auflauframpe gegen
über der sich an die Schneidkante angrenzenden Spanfläche
Anstiegswinkel der vorgenannten Größe aufweisen. Das Maximum
kann scharfkantig oder in Richtung der Längsachse gesehen kon
vex ausgebildet sein. Hierbei wird ein Radius zwischen 0,1 mm
und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,25 mm und 0,5 mm, bevorzugt.
Die abfallende, sich verjüngende Dachfläche besitzt in Richtung
der Längsachse der Längsrippe einen Neigungswinkel zwischen 5°
und 40°, vorzugsweise 5° und 25°, gegenüber der sich an die
Schneidkante angrenzenden Spanfläche. Bevorzugt wird ein Nei
gungswinkel gewählt, der gleich dem Spanwinkel, d. h., dem Win
kel zwischen der Spanfläche und einer zur Bearbeitungsfläche
senkrechten gedachten Linie ist. Die Längsrippen können ebene,
konvexe oder konkave Dachflächen aufweisen.
Wie bereits vorstehend erwähnt, können auch mehrere Längsrippen
im Bereich der maximalen Schnittiefe angeordnet sein, deren
Abstand voneinandern, gemessen zwischen zwei benachbarten Maxi
marandpunkten 1,5- bis 5mal, vorzugsweise 1,5 bis 3mal, so groß
ist wie die Breite der jeweiligen Maxima (quer zur Längsachse
der Längsrippe).
Der Schneideinsatz weist Längsrippen mit an die Auflauframpe
und/oder an die Dachfläche angrenzende Seitenflanken auf, die
in Querrichtung zur Längsachse gesehen konkav, konvex oder im
wesentlichen eben verlaufen. Insbesondere im angrenzenden
Bereich an die die Längsrippe umgebende Spanfläche oder im
Bereich zur Auflauframpe und/oder an die Dachfläche hin können
Kantenrundungen ausgeführt sein. Die Seitenflanken besitzen
Neigungswinkel gegenüber der die Längsrippe umgebenden Spanflä
che oder der Schneidkantenebene, die zwischen 15° und 45°, vor
zugsweise zwischen 20° und 35° liegen. Diese Neigungswinkel
werden durch die Verbindungslinie zwischen dem Fußpunkt der
Seitenflanke auf der Spanfläche und dem Grenzpunkt zur Auflauf
rampe oder Dachfläche definiert. Die Auflauframpe und/oder die
Dachfläche verlaufen in Querrichtung zur Längsachse gesehen
parallel zur Schneidkante oder unter einem positiven oder nega
tiven Winkel bis zu 15°.
Der Schneideinsatz kann mit einer an die Schneidkante angren
zenden Fase versehen sein, die unter 0°, positiven oder negati
ven Winkeln verläuft. In Abhängigkeit der Fasenbreite ragt die
Auflauframpe in den Bereich der Fase hinein.
Erfindungsgemäß liegen die Längsrippenmaxima stets über dem
Schneidkanteniveau, sowohl in der Einsatzlage des Schneidein
satzes beim Zerspanen als auch in der Flachlage des Schneidein
satzes. Die Höhe, mit der das Maximum die Schneidkante am
Schnittpunkt der verlängerten Längsachse mit der Schneidkante
überragt, liegt zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, vorzugsweise
0,1 mm und 0,3 mm.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können entlang
der Schneidkante mehrere Längsrippen unterschiedlicher Winkel
anordnung, Größe, Form und Höhe angeordnet sein, wobei sich die
jeweiligen Formgestaltungen im Rahmen der Grenzen bewegen, die
vorstehend beschrieben sind.
Vorzugsweise besitzt der Schneideinsatz eine positive Freiflä
che. Die Schneidkante kann gerade, konvex, konkav oder auch
wellenförmig ausgebildet sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können neben
den beschriebenen Längsrippen weitere erhabene Spanformelemente
oder Spanformausnehmungen oder Spanformnuten oder Einkerbungen
vorhanden sein. Hierzu wird insbesondere auf die
DE 41 41 368 A1, DE 41 18 065 A1 und DE 41 36 417 A1 verwiesen.
Die Grundform des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes kann rhom
bisch, quadratisch, dreieckig oder rund sein, wobei der
Schneideinsatz als einseitig mit Spanformelementen auf einer
einzigen Spanformfläche oder als doppelseitiger Schneideinsatz
mit gegenüberliegenden Spanflächen mit Spanformelementen ausge
bildet sein. Ggf. kann der einseitig verwendbare Schneideinsatz
im unteren Bereich noch mit einer Spanschlag-Schutzfase ausge
bildet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar
gestellt. Es zeigen
Fig. 1a eine Draufsicht auf einen rhombischen Schneid
einsatz nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 1b eine Teilansicht des Schneideinsatzes nach
Fig. 1a beim Werkstückzerspanen,
Fig. 2 eine dreidimensionale Darstellung eines Aus
schnittes des Schneideinsatzes nach der vorlie
genden Erfindung mit negativer Fase,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht eines
Schneideinsatzes nach Fig. 1a, b oder 2 in
einer Draufsicht auf eine Längsrippe,
Fig. 4a, b Schnittansichten A-A und B-B eines Schneid
einsatzes nach Fig. 1a,
Fig. 5a bis d Schnittansichten entlang einer Linie C-C nach
Fig. 1a in unterschiedlichen Ausführungsformen,
Fig. 6a bis e weitere Schnittansichten entlang der Linie
A-A nach Fig. 1a in unterschiedlichen Ausfüh
rungsformen,
Fig. 7 a, b Ausschnitte aus einer Stirnansicht auf erfin
dungsgemäße Schneideinsätze in unterschiedli
chen Ausführungsformen,
Fig. 8a bis c unterschiedliche Schneidkantenverlaufsansich
ten, jeweils in einer Stirnansicht auf die
Schneidkante,
Fig. 9a bis c Seitenansichten unterschiedlicher Schneidein
sätze nach der vorliegenden Erfindung und
Fig. 10 eine Teil-Draufsicht auf einen Schneideinsatz
mit erfindungsgemäßen Längsrippen und weiteren
Spanformelementen.
In Fig. 1a ist eine Draufsicht auf einen rhombischen Schneid
einsatz 10 dargestellt, der vier Schneidecken 11 besitzt, woran
sich jeweiligen Schneidkanten 12 anschließen. Entlang der
Schneidkante 12, die sich an die beim Zerspanen eingesetzte
Schneidecke 11 anschließen, sind mehrere parallel zueinander
angeordnete Längsrippen 13 zu erkennen, die eine jeweils unter
gleichen Winkeln ausgerichtete Längsachse 14 besitzen. Im vor
liegenden Fall sind vier Längsrippen 13 veranschaulicht, die im
Bereich der maximalen Schnittiefe (vgl. Fig. 1b) angeordnet
sind. Die sich an die übrigen Schneidecken anschließenden Span
flächenabschnitte entlang jeweiliger Schneidkanten besitzen
entsprechende Längsrippen (nicht dargestellt). Die Anzahl der
auf der Spanfläche angeordneten Längsrippen ist nicht
beschränkt, jedoch ist mindestens eine Längsrippe vorgesehen.
Der Schneideinsatz kann - wie in Fig. 1a dargestellt - ein
gegenüber der Schneidkantenebenen erhabenes mittleres Spanflä
chenplateau 15 aufweisen. Ferner besitzt der Schneideinsatz ein
zentrales Befestigungsloch 16 zur Durchführung einer Spann
schraube. Alternativ hierzu können jedoch auch Klemmwarzen,
Spannmulden oder ähnliche, möglichst zentral angeordnete Spann
elemente ausgebildet sein, die in Wechselwirkung mit entspre
chenden korrespondierenden Ausgestaltungen eines Klemmfingers
ein sicheres Einspannen des Schneideinsatzes in einen Werkzeug
halter ermöglichen.
Die jeweils entlang der Schneidkante ausgerichteten Längsrippen
können in ihrer Form, Größe, Ausrichtung, Anzahl und Kombina
tion mit anderen nach dem Stand der Technik bekannten Spanform
elementen variieren, wie dies beispielsweise am Schneideinsatz
nach Fig. 10 noch erläutert werden wird.
Einheitlich sollen die Rippen in Spanablaufrichtung ausgerich
tet sein, d. h., die Spanablaufrichtung soll die Richtung der
Längsachse 14 der Spanformelemente bestimmen. Die Längsrip
pen 13 befinden sich mit ihrer vorderen Kante relativ nahe an
der Schneidkante 12, um möglichst unmittelbar nach der Spanbil
dung auf den ablaufenden Span einwirken zu können. Die durch
das später noch zu erläuternde Maximum geschaffenen Rippen
höchstpunkt liegen stets über dem durch die Schneidkante 12
vorgegebenen Niveau, sowohl in der Einsatzlage, bei der der
Schneideinsatz in einen Werkzeughalter geklemmt und unter Ein
stellung eines geeigneten Spanwinkels gegenüber dem zu bearbei
tenden Werkstück werkstoffabhängig ausgerichtet wird, als auch
in einer Lage, bei der der Schneideinsatz auf eine flache Hori
zontalebene aufgelegt wird. Einheitlich bei den erfindungsgemä
ßen Längsrippen ist die Ausgestaltung in eine der Schneid
kante 12 zugewandte Auflauframpe, die sich zu schneidkantenfer
neren Bereichen verbreitert. Die Auflauframpe endet in einem
Maximum, woran sich zu schneidkantenferneren Bereichen eine
abfallende Dachfläche anschließt, die sich zu schneidkantenfer
neren Bereichen hin verjüngt. Die Auflauframpe und die Dachflä
che werden jeweils durch Grenzlinien seitlich begrenzt, woran
sich zur Seite jeweilige Seitenflanken anschließen. Generell
muß die Auflauframpe, in Spanablaufrichtung gesehen, erheblich
kürzer als die abfallende Dachfläche sein. Die Auflauframpe ist
ebenso wie die abfallende Dachfläche im wesentlichen keilförmig
ausgebildet, wobei die Auflauframpe absolut einen größeren
Anstiegswinkel besitzt als die Dachfläche geneigt ist.
Wie in Fig. 1a, b und 2 dargestellt, kann sich an die Schneid
kante 12 eine Fase 17 anschließen, die unter einem 0°-Winkel
oder einem positiven oder einem negativen Winkel verläuft.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform mit einer negativen Fase 17.
An die Schneidkante 12 schließt sich eine Freifläche 18 an, die
unter einem Freiwinkel von 0° oder einem positiven Freiwinkel
angeordnet ist. Die Spanfläche 19 kann im Anschluß an die
Schneidkante 12 oder eine Fase 17 zu schneidkantenferneren
Bereichen abfallend ausgebildet sein oder eine Muldenform
besitzen, wie dies an der Ausschnittsansicht in Fig. 2 darge
stellt ist. Die Längsrippen 13 befinden sich im wesentlichen in
dieser Mulde, jedoch ragt die Auflauframpe 20 zumindest zum
Teil in eine etwa vorhandene Fase 17 herein.
Wie insbesondere aus Fig. 2 bis 4a, b ersichtlich, hat die
Längsrippe einen Abstand a₁ von der Schneidkante 12, der minde
stens 0,03 mm, vorzugsweise 0,05 mm bis 0,3 mm, beträgt. Die
Längsrippe 13 kann in ihrem vorderen, der Schneidkante 12 zuge
wandten Bereich spitz oder mit einer Breite b₁ beginnen, d. h.,
die in Fig. 3 dargestellte Breite b₁ beträgt 0 mm bis 0,5 mm,
vorzugsweise 0,2 mm bis 0,3 mm. Die Auflauframpe 20 verbreitert
sich zu schneidkantenferneren Bereichen kontinuierlich auf eine
Breite b₂, die zwischen 0,3 mm bis 1,5 mm liegt, wobei die
Breite b₂ bei vorgegebener positiver Breite b₁ 2 bis 4mal so
groß wie die Breite b₁ ist. Die Auflauframpe endet in einer
Kante 21, die auch die maximale Erhebung der Längsrippe dar
stellt. Diese Kante 21 wird im folgenden als Maximum 21
bezeichnet. Zu schneidkantenferneren Bereich schließt sich an
die Kante 21, die quer zur Längsachse 14 der Längsrippe 13 ver
läuft, eine abfallende Dachfläche 22 an, die sich nach hinten
verjüngt. Das Maß der Verjüngung wird durch die Winkel α₁ und
α₂ bestimmt, die zwischen 3° und 20°, vorzugsweise 5° bis 15°,
liegen. Diese Winkel α₁ und α₂ werden durch die Seitenkan
ten 23 und 24 der Dachfläche in bezug auf die Richtung der
Längsachse 14 gebildet. Die Winkel α₁ und α₂ können gleich
groß oder unterschiedlich groß ausgebildet sein, wobei die
Dachfläche spiegelsymmetrisch zur Längsachse oder auch asymme
trisch wird. Die Gesamtlänge a₂ der Längsrippe liegt zwischen
1 mm und 8 mm, vorzugsweise 1,5 mm bis 4 mm. Die Länge a₃ der
Auflauframpe 20 liegt hierbei zwischen 0,3 mm und 1,5 mm, mit
der Maßgabe, daß die Länge der Dachfläche 22 deutlich größer
als die Länge a₃ der Auflauframpe 20 ausgebildet ist, bei
spielsweise das Maß a₂-a₃ mehr als 5mal größer als a₃ ist.
Seitlich der Auflauframpe 20 besitzt die Längsrippe Seitenflan
ken 25, die mit der Auflauframpe 20 jeweils eine gemeinsame
Kante 26 bilden. Die Kante 26 bildet jeweils mit der Längs
achse 14 einen Winkel α₃, der hier ca. 30° beträgt. Dieser
Winkel wird durch die jeweiligen Breiten b₁ und b₂ sowie die
Länge a₃ der Auflauframpe bestimmt. Seitlich der Kanten 23 und
24 schließen sich an die Dachfläche 22 Seitenflanken 27 an,
deren Breite sich konstruktionsgemäß (vgl. Draufsicht nach
Fig. 3) zu schneidkantenferneren Bereichen auf 0 verjüngt, da
die Dachflanke zu schneidkantenferneren Bereichen stärker
abfällt als die die Längsrippe umgebende Spanfläche. Die Dach
fläche 22 läuft im vorliegenden Fall bei 28 in der Spanfläche
aus. Die Winkelausrichtung der unteren Kanten 29 und 30 der
Seitenflanken 25 und 27 wird durch die Flankenwinkel γ₁ und γ₂
entsprechend Fig. 5a bestimmt, die zwischen 15° und 45°, vor
zugsweise 20° und 35°, liegen. Die Winkel γ₁ und γ₂ können
gleich groß oder auch verschieden sein. Die Längsachse 14 bil
det mit der Schneidkante 12 einen Winkel α₄, der zwischen 30°
und 150°, vorzugsweise zwischen 60° und 120°, liegt. Der Winkel
der Längsachse 14 wird im wesentlichen durch die Spanablauf
richtung 31 (siehe Fig. 1b) bestimmt.
Sind, wie Fig. 1a, b und Fig. 2 zu entnehmen, mehrere Längsrip
pen, vorzugsweise parallel zueinander entlang der Schneid
kante 12 angeordnet, so beträgt deren Abstand b₃, der zwischen
jeweilig benachbarten Endpunkten des Maximums 21 gemessen wird.
Dieser Abstand ist 1,5 bis 5mal, vorzugsweise bis 3mal, so groß
wie das vorbeschriebene Maß b₂. Die Auflauframpe 20 ragt zumin
dest teilweise in den Bereich herein, der durch die Fase 17
vorgegeben ist, vorzugsweise dergestalt, daß die der Auflauf
rampe 20 benachbarten Seitenflanken 25 mit der Fase 17 nach
hinten abschließen. Die Längsrippen 13 bzw. deren Längsachse 14
sind rechtwinklig oder unter einem spitzen Winkel zur Schneid
kante angeordnet. Die Verlängerung der Längsachse 14 kann
jedoch auch auf den Scheitelpunkt der Schneidecke 11 gerichtet
sein. In Fig. 1b ist ein Schneideinsatz im Zerspanungseinsatz
eines Werkstückes 32 dargestellt. Der Pfeil 33 zeigt die Vor
schubrichtung des Schneideinsatzes relativ zum Werkstück 32,
das spanend mit einer maximalen Schnittiefe a bearbeitet wird.
Im Bereich dieser Schnittiefe a ist entlang der Schneidkante 12
mindestens eine Längsrippe 13 vorgesehen, deren Längsachse 14
in Spanablaufrichtung 31, d. h., parallel hierzu ausgerichtet
ist. Der ablaufende Span wird in unmittelbarer Nähe der
Schneidkante durch die Auflauframpe 20 geformt, jedoch wird der
Schneideinsatz durch die sich verjüngende Dachfläche 22 spürbar
entlastet. Hierdurch ist einerseits gewährleistet, daß die auf
zuwendende Kraft zur Ablenkung des Spanes relativ gering
bleibt, andererseits die Längsrippen auch bei Schruppbearbei
tungen und werkstoffbedingten Reibungen verschleißfest sind.
Die Schnittansichten nach Fig. 4a und b zeigen, daß das Längs
rippenprofil dachförmig ausgestaltet ist. Der Winkel β₁ der
Auflauframpe 20 liegt zwischen 10° und 45°, vorzugsweise zwi
schen 20° und 30°, während der Winkel β₂, den die Dachfläche 22
mit der Schneidkantenebene bildet, zwischen 5° und 40°, vor
zugsweise 5° und 15° liegt. Der Winkel β₂ kann parallel dem
Spanwinkel sein. Das Ende der Auflauframpe bildet das Maxi
mum 21, wobei die betreffende Kante auch abgerundet sein kann,
mit einem Kantenradius zwischen 0,1 mm und 1 mm, vorzugsweise
0,25 mm und 0,5 mm. Das Maximum 21 liegt relativ zur Schneid
kante 12 in einem Abstand h₁ zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, vor
zugsweise 0,1 mm und 0,3 mm.
Fig. 5a bis d zeigen Querschnittsansichten entlang Schnitten
senkrecht zur Rippenachse im Bereich der abfallenden Dachflä
che 22. Für den Bereich der Auflauframpe 20 und das Maximum 21
gilt jedoch entsprechendes. Die Dachfläche 22 kann eben oder
auch konkav (siehe Fig. 5d) ausgebildet und parallel oder auch
unter positiven Winkeln δ₁ oder negativen Winkeln δ₂ ausgerich
tet sein. Die Seitenflanken 27 sind eben (Fig. 5a), konkav
(Fig. 5b) oder auch konvex (Fig. 5c) ausgestaltet, jeweils
unter den bereits vorstehend behandelten Flankenwinkeln γ₁ und
γ₂. Bei konkaven oder konvexen Flanken wird der Neigungswinkel
γ durch die Verbindungslinie der Grenzfläche 30 und der oberen
Kante 24 bzw. der Kanten 29 und 26 bestimmt.
Fig. 6a bis e zeigen unterschiedliche Spanflächen und Längsrip
penprofilausbildungen. Die Spanfläche kann ohne Fase (Fig. 6a),
mit einer 0°-Fase (Fig. 6b) oder einer negativen Fase (Fig. 6c)
ausgebildet sein. Das Längsrippenprofil ist im Bereich der
Dachfläche 22 eben, konkav (Fig. 6d) oder konvex (Fig. 6e) aus
gebildet, jeweils in Richtung der Längsachse 14 betrachtet. Die
die Längsrippen 13 umgebende Spanfläche, ggf. im Anschluß an
eine Fase 17 ist nach hinten abfallend ausgebildet, insbeson
dere unter Bildung einer Spanformmulde 34.
Von der Schneidecke 11 in Richtung der Schneidkante 12 betrach
tet kann die Rippenhöhe h₁ anwachsend oder abfallend oder auch
alternierend ausgestaltet sein, wie dies Fig. 7a und b zu ent
nehmen ist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung können bei
Anordnung von mehreren Längsrippen 13 auf der Spanfläche eines
Schneideinsatzes 10 von Rippe zu Rippe sämtliche Winkelmaße α₁
bis α₄, β₁, β₂, γ₁, γ₂, δ₁ und δ₂ sowie die Längen a₁ bis a₃ und
die Breiten b₁ und b₂ in oben beschriebenen Grenzen variieren.
Entsprechendes gilt für die Abstände b₃ der Längsrippen vonein
ander.
Die Schneidkante 12 kann zur Schneidecke 11 hin einen positiven
Neigungswinkel (Fig. 8a), einen negativen Neigungswinkel
(Fig. 8b) oder auch eine geschwungene Wellenform (Fig. 8c) auf
weisen. Hieraus ergeben sich entsprechende konvexe, konkave
oder alternierende Schneidkantenverläufe.
Wird der Schneideinsatz 10 als sogenannter einseitiger Schneid
einsatz entsprechend Fig. 9, d. h., mit nur einer Spanfläche 19
ausgebildet, die einer Auflagefläche 35 gegenüberliegt, kann
der Schneideinsatz zusätzlich eine Spanschlagschutzfase 36 im
an die Bodenfläche 35 angrenzenden Bereich aufweisen. Bei Aus
bildung eines doppelseitig verwendbaren Schneideinsatzes ent
sprechend Fig. 9 sind mittlere Plateaus 15 an der oberen und
unteren Spanfläche ausgebildet, welche die Spanformelemente,
insbesondere die Längsrippen 13 überragen. Diese Plateaus 15
dienen als Auflage im Werkzeughalter. Fig. 9c zeigt einen
Schneideinsatz mit positiver Freifläche 18.
In der Ausführungsform des Schneideinsatzes nach Fig. 10 weist
die Spanfläche unterschiedliche Spanformelemente auf, d. h.,
neben den bereits beschriebenen Längsrippen 13 noch weitere
Spanformelemente. Im vorliegenden Fall sind jeweils im Bereich
einer Schneidecke zwei Längsrippen 13 vorgesehen, deren Längs
achsen bzw. Längsachseverlängerungen sich mit der auslaufenden
Schneidecke 11 schneiden. Hieran schließen sich jeweils zu bei
den Seiten Längsrippen 37 an, die im vorderen Bereich entspre
chend den zuvor beschriebenen Längsrippen ausgebildet sind. In
schneidkantenferneren Bereichen sind jedoch weitere Erhebun
gen 38 und 39 vorgesehen, wobei die Erhebung 38 im wesentlichen
ebenfalls eine Längsrippe darstellt, die jedoch im Unterschied
zu den erfindungsgemäßen Längsrippen eine abgerundete obere
Kante besitzt. Zu der schneidkanten abgewandten Seite schließt
sich seitlich ein teilkugelförmiges Element 39 als quer zu der
Längsachse 40 der Erhebung 38 liegendes Element an. Die Span
formelemente 37 bis 39 sind, bezogen auf eine Schneideckenhal
bierende 41, spiegelsymmetrisch angeordnet. Zu schneideckenfer
neren Bereichen ist ferner ein weiteres rippenförmiges Ele
ment 42 vorgesehen, das eine Dachfläche 43 aufweist, die, bezo
gen auf die Schneidkantenebene, schräg verläuft und im Bereich
der Spanfläche ausläuft, so daß nur einseitig, d. h., auf der
der Schneideckenhalbierenden 41 zugewandten Seite eine
Flanke 44 vorgesehen ist. Diese Rippe 42 bis 44 stellt eine
Abwandlung der erfindungsgemäßen Rippe 13 dergestalt dar, daß
sie eine derart schiefwinklig angeordnete Auflauframpe und
Dachfläche besitzt, daß sie quasi nur als halbe Rippe dient. Im
schneidkantenferneren Bereich schließt sich eine im Querschnitt
parabelförmige Rippe 45 an, die beidseitig jeweils teilkugel
förmige Vorsprünge 46 aufweist.
Der in Fig. 10 dargestellte Schneideinsatz besitzt ferner ein
mittleres Plateau 15, das im Bereich der Schneidkantenmitte
vorstehende Teile 47 aufweist, die zur besseren Abstützung des
Plateaus bei Auflage in einem Werkzeughalter dienen. Diese
Schneidplatte ist als Wendeschneidplatte mit gegenüberliegenden
Spanflächen ausgestaltet.
Claims (23)
1. Vieleckiger Schneideinsatz (10) mit mindestens einem auf
der Spanfläche (19) angeordneten längsrippenförmigen erha
benen Spanformelement (13), das im Abstand von der
Schneidkante (12) angeordnet ist und eine längliche
Erstreckung mit einer hierdurch definierten Längs
achse (14) besitzt, die im wesentlichen in Spanablaufrich
tung (31) angeordnet ist, wobei das Längsrippenprofil, in
Spanablaufrichtung (31) betrachtet, ein Maximum (21)
besitzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsrippe (13) eine der Schneidkante (12) zuge
wandte Auflauframpe (20) aufweist, die sich zu schneidkan
tenferneren Bereichen verbreitert und im Bereich des Maxi
mums (21) die größte Breite (b₂) besitzt, daß die Längs
rippe (13) im Anschluß an das Maximum (21) zu weiter von
der Schneidkante (12) entfernt liegenden Bereichen eine
abfallende, sich verjüngende Dachfläche (22) aufweist und
daß das Maximum (21) die Schneidkante (12) überragt.
2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsachse (14) der Längsrippe (13) zur Schneid
kante (12) unter einem Winkel (α₄) zwischen 30° und 150°,
vorzugsweise 60° und 120°, angeordnet ist.
3. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die abfallende Dachfläche (22) mit
angrenzenden Seitenflanken (27) jeweils eine Kante (23,
24) bildet, die gegenüber der Längsachse (14) um einen
Winkel (α₁, α₂) zwischen 3° und 20°, vorzugsweise 5° und
15°, unter Bildung einer Dachflächenbreitenverjüngung
geneigt ist.
4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiderseitigen Kanten (23, 24) absolut unter
gleich großen Winkeln (α₁, α₂), aber in entgegengesetzter
Richtung angeordnet sind.
5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anfangsbreite (b₁) der Auflauf
rampe (20) am vorderen Längsrippenfußpunkt zwischen 0,0 mm
und 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 mm und 0,3 mm, liegt und sich
zu einer Breite (b₂) im Bereich des Maximums (21) von
0,3 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise zur 2- bis 4-fachen
Anfangsbreite (b₁) vergrößert.
6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand (a₁) der Längsrippe (13)
von der Schneidkante (12) zwischen 0,03 mm und 1 mm, vor
zugsweise zwischen 0,5 mm und 0,3 mm, beträgt.
7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Länge (a₂) der Längsrippe (13)
zwischen 1,0 mm und 8,0 mm, vorzugsweise 1,5 mm und 4 mm,
und die Länge (a₃) der Auflauframpe (20) zwischen 0,3 mm
und 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 mm und 0,8 mm,
liegt.
8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auflauframpe (20) im wesentlichen
eben ausgebildet ist und gegenüber der sich an die
Schneidkante (12) angrenzenden Spanfläche (19) einen
Anstiegswinkel (β₁) zwischen 10° und 45°, vorzugsweise
zwischen 20° und 30°, aufweist.
9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auflauframpe (20) in Richtung der
Längsachse (14) konkav oder konvex ausgebildet ist und daß
deren Tangentialflächen im mittleren Bereich der Auflauf
rampe gegenüber der sich an die Schneidkante 12 angrenzen
den Spanfläche Anstiegswinkel (β₁) zwischen 10° und 45°
aufweisen.
10. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längsrippe (13) im Bereich ihres
Maximums (21) in Richtung ihrer Längsachse (14) konvex
ausgebildet ist, vorzugsweise unter einem Radius (R₁) zwi
schen 0,1 mm und 1 mm, weiter vorzugsweise unter einem
Radius (R₁) zwischen 0,25 mm und 0,5 mm.
11. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die abfallende, sich verjüngende Dach
fläche (22) einen Neigungswinkel (β₂) zwischen 5° bis 40°,
vorzugsweise zwischen 5° und 15°, gegenüber der sich an
die Schneidkante (12) angrenzenden Spanfläche (19) auf
weist.
12. Schneideinsatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Neigungswinkel (β₂) gleich dem Spanwinkel ist.
13. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längsrippen (13) eine konvexe oder
konkave Dachfläche (22) aufweisen.
14. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b₃) der Längsrip
pen (13) voneinander, gemessen zwischen zwei benachbarten
Maximarandpunkten 1,5mal bis 5mal, vorzugsweise 1,5mal bis
3mal, so groß wie die Breite (b₂) der Maxima (21) ist.
15. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längsrippe (13) an die Auflauf
rampe (20) und/oder an die Dachfläche (22) angrenzende
Seitenflanken (25, 27) aufweist, die in Querrichtung zur
Längsachse (14) gesehen konkav, konvex oder im wesentli
chen eben verlaufen.
16. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Seitenflanken (25, 27) in Quer
richtung zur Längsachse (14) gesehen einen durch die Ver
bindungslinie zwischen ihrem Fußpunkt (29, 30) auf der
Spanfläche (19) und dem Grenzpunkt (26, 24) zur Auflauf
rampe (20) oder Dachfläche (22) bestimmten Neigungswin
kel (γ₁, γ₂) gegenüber der die Längsrippe (13) umgebenden
Spanfläche (19) oder der Schneidkantenebene zwischen 15°
und 45°, vorzugsweise zwischen 20° und 35°, aufweisen.
17. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auflauframpe (20) und/oder die
Dachfläche (22) in Querrichtung zur Längsachse (14) zur
Schneidkante (12) parallel verlaufen oder unter einem
positiven oder negativen Winkel (δ₁, δ₂) bis zu 15°
geneigt sind, vorzugsweise bis zur Spanfläche (19) unter
Wegfall von Seitenflanken (25, 27) auf einer Seite auslau
fen.
18. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß an die Schneidkante (12) eine 0°-,
positive oder negative Fase (17) angrenzt, in deren
Bereich die Auflauframpe (20) hineinragt.
19. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß das Maximum (21) die Schneidkante (12)
um eine Höhe (h₁) zwischen 0,05 mm bis 0,5 mm, vorzugs
weise zwischen 0,1 mm und 0,3 mm, überragt.
20. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß entlang der Schneidkante (12) mehrere
Längsrippen (13) unterschiedlicher Winkelanordnung, Form
und Höhe angeordnet sind.
21. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekenn
zeichnet durch eine positive Freifläche (18).
22. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (12) gerade, konvex,
konkav oder wellenförmig ausgebildet sind.
23. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß neben den Längsrippen (13) weitere
erhabene Spanformelemente (37 bis 39), (45, 46) oder Span
formausnehmungen oder Spanformnuten vorhanden sind.
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