DE60012862T2

DE60012862T2 - Fräser und dessen Schneideinsatz

Info

Publication number: DE60012862T2
Application number: DE60012862T
Authority: DE
Inventors: Kenneth G. Noggle
Original assignee: Valenite LLC
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: CA2308878C; US6336776B1; EP1108489B1; EP1108489A2; DE60012862D1; EP1108489A8; CA2308878A1; EP1108489A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Wendeschneideinsatz, umfassend: einen vieleckigen Körper mit im Wesentlichen parallelen Hauptflächen, an die sich Flankenflächen im Wesentlichen senkrecht zu den Hauptflächen anschließen, um Ecken des Vielecks zu bilden; eine Hauptschneidkante, die sich in einer ersten Richtung von jeder Ecke nach unten von einer Hauptfläche, die mit der Ecke verbunden ist, zu der anderen Hauptfläche erstreckt; und eine Abstreifkante, die an jede Ecke angrenzend angeordnet ist und sich in einer zweiten Richtung erstreckt, die von der Ecke wegführt und im Wesentlichen in der Ebene der damit verbundenen Hauptfläche liegt. Ein derartiger Wendeschneideinsatz ist aus der Druckschrift EP-A-0 577 011 bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wendeschneideinsatz bereitzustellen, der für die Anbringung in einem Schneidwerkzeug geeignet ist, wobei die Ausrichtung derart erfolgen kann, dass eine aktive Schneidkante entsteht, die einen axialen Nullspanwinkel aufweist und dennoch in der Lage ist, einen Schutz hinsichtlich einer nacheilenden Schneidkante des Einsatzes bereitzustellen.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen Wendeschneideinsatz gemäß Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
Die Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung der detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung deutlich, die sich wie folgt zusammensetzt.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines vollwendbaren negativen Einsatzes, der entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Stirnfräsers, an dem wenigstens einer der Einsätze gemäß 1 angebracht ist.
3 ist eine Seitenansicht eines Körpers 200 des Fräswerkzeugs gemäß 2.
4 ist eine Endansicht des Fräswerkzeugs 200 gemäß 2.
5a ist eine weitere Endansicht des Fräswerkzeugs 200, das einen negativen radialen Spanwinkel aufweist.
5b ist eine weitere Seitenansicht des Fräswerkzeugs 200 zur Erläuterung des negativen axialen Spanwinkels.
Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Einsatz 100 eine „negative" Form, das heißt aktive Schneidkanten an seinem Umfang an beiden Hauptflächen auf, was durch die Tatsache bedingt ist, dass die Flankenflächen im Wesentlichen senkrecht zu den beiden Hauptflächen angeordnet sind. Ein prinzipieller Vorteil negativer Einsätze besteht darin, dass sie doppelt so viele Wendeschneidkanten aufweisen, als dies bei Einseiteneinsätzen oder Einsätzen positiver Form der Fall ist.
Jede zu dem Einsatz 100 gehörige Hauptschneidkante 102a bis 102d, die mit der Hauptfläche 108 verbunden ist, sowie 102e bis 102h (wobei die Kanten 102f, 102g und 102h in der Ansicht gemäß 1 nicht sichtbar sind) erstreckt sich von einer dazugehörigen Ecke des Einsatzes in eine Richtung weg, die von der dazugehörigen Hauptfläche, so beispielsweise 108, nach unten weiterläuft.
Bei Anbringung an einem Stirnfräser entsprechend den nachstehend erläuterten Prinzipien der vorliegenden Erfindung weist jede aktive Schneidkante, so beispielsweise die Schneidkante 102a, eine Schneidtiefe entsprechend dem Bezugszeichen 114 in 1 auf. Jede Schneidkante 102a bis 102h weist eine positive Form auf (das heißt, die Oberseite hinter jeder Schneidkante bildet einen spitzen Winkel mit der dazugehörigen Seite oder Flankenfläche des Einsatzes), was durch das Vorhandensein einer Nut bedingt ist, die von einer ersten Fläche 110 gebildet wird, die sich von der Schneidkante 102a nach unten erstreckt und an dem am weitesten unten liegenden Teil einer nach oben ansteigenden Rampenfläche 112 anschließt, die im Wesentlichen in der Ebene der Hauptfläche 108 endet.
Verbunden mit jeder Hauptschneidkante 102a bis 102h ist darüber hinaus eine entsprechende Abschluss- oder Abstreifkante 104a bis 104h (die Abstreifkanten 104e, 104f, 104g und 104h sind in 1 ebenfalls nicht gezeigt). Jede Abstreifkante 104a bis 104h liegt im Wesentlichen in der Ebene der dazugehörigen Hauptfläche. So liegen beispielsweise die Abstreifkanten 104a, 104b, 104c und 104d im Wesentlichen in der Ebene der dazugehörigen Hauptfläche 108. Eine Übergangsschneidkante 103a bis 103h verbindet jede Schneidkante 102 mit ihrer dazugehörigen Abschlusskante 104, wobei die Übergangsschneidkante als spanbildendes Element dient.
Der Einsatz umfasst darüber hinaus eine zweite Hauptfläche, die in der Darstellung gemäß 1 nicht gezeigt ist, die jedoch im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche 108 verläuft. Die beiden Hauptflächen schließen über vier Seiten oder Flankenflächen 106 (wobei nur eine der Flankenflächen in der perspektivischen Ansicht von 1 zu sehen ist) aneinander an. Es ist einsichtig, dass sich die Flankenflächen 106 im Wesentlichen normal oder senkrecht zu den Hauptflächen 108 erstrecken und ein Vieleck, so beispielsweise einen quadratischen Einsatz, wie in 1 gezeigt, bilden. Es ist darüber hinaus einsichtig, dass der erfindungsgemäße Einsatz als Vieleck von nahezu beliebiger Form ausgebildet sein kann. Gleichwohl ist die quadratische Form, bei der sich die Schneidkante und die dazugehörige Abstreifkante im Wesentlichen in einem Winkel von 90° zueinander von der entsprechenden Ecke des Einsatzes erstrecken, für die Bildung eines 90°-Absatzes in einem Werkstück bevorzugt.
Da sich jede Hauptschneidkante 102 von ihrer dazugehörigen Ecke, wie in 1 gezeigt, nach unten erstreckt, kann der Einsatz vorteilhafterweise in ein Schneidwerkzeug, so beispielsweise einen Drehstirnfräser 200, siehe 2, derart eingesetzt werden, dass die Schneidkante zu der Drehachse des Werkzeugs parallel verläuft, und zwar auch dann, wenn der Einsatz selbst in eine Aufnahme eingesetzt ist, damit er einen insgesamt negativen axialen Spanwinkel aufweist.
Die Ansicht von 3 verdeutlicht das Prinzip eines negativen axialen Gesamtspanwinkels beziehungsweise neutralen Spanwinkels der Schneidkante 102a bezüglich einer Drehachse 301 eines Stirnfräsers 200. Aus 3 ist ersichtlich, dass die Schneidkante 102a im Wesentlichen parallel zu der Drehachse 301 des Fräsers 200 angeordnet ist, sodass eine Schneidwirkung mit einem effektiven neutralen axialen Spanwinkel gege ben ist, während die negative axiale Anordnung des Einsatzkörpers den notwendigen Freiraum zwischen der Flankenfläche 106 und dem gefrästen Werkstück bereitstellt.
Zusätzlich zu dem negativen axialen Spanwinkel des Gesamteinsatzes in einer Anbringaufnahme des Stirnfräsers 200 ist bei der vorliegenden Erfindung ein negativer radialer Spanwinkel für den Gesamteinsatz gegeben, was aus der Endansicht des Stirnfräsers 200 gemäß 4 deutlich wird, wo der Einsatz 100 in den Stirnfräser derart eingesetzt ist, dass ein negativer radialer Spanwinkel gegeben ist (wo die aktive Schneidkante vor der Mitte liegt), was durch den Winkel 401 in 4 angedeutet ist.
Ist der Gesamteinsatzkörper in die Schneidkörperaufnahme mit negativem axialem und radialem Spanwinkel zur Schaffung eines Freiraumes eingesetzt, so besteht ein Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, dass der tatsächliche effektive radiale Spanwinkel der Schneidkante negativ, neutral oder positiv sein kann. Die Wahl der Radialspanwinkelgeometrie der Schneidkante hängt vom Ausmaß der erforderlichen Schneidkantenstärke ab, die wiederum eine Funktion des bearbeiteten Werkstoffes ist.
Es erschließt sich einem Fachmann unmittelbar, dass der erfindungsgemäße Einsatz 100 nicht nur in den Stirnfräser gemäß 2 bis 5, sondern auch in eine flache Bohrstange vorteilhaft eingesetzt werden kann.
5a ist eine weitere Endansicht des Fräswerkzeugs 200, wobei hier ein negativer radialer Spanwinkel 501 und der dazugehörige Freiwinkel 503 dargestellt sind, wodurch ein Schutz für die nacheilende Kante des Einsatzes bereitgestellt ist, wenn sich das Werkzeug durch das Werkstückmaterial dreht.
5b schließlich ist eine weitere Seitenansicht des Fräswerkzeugs 200, wobei hier der negative axiale Spanwinkel 505 sowie der dazugehörige Freiwinkel 503 dargestellt sind, die durch diese Anordnung bei der Anbringung bewirkt werden.
Durch Verwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein negativer Einsatz (das heißt ein Einsatz mit Schneidkanten, die an beiden Seiten ausgebildet sind, um eine optimale Wendbarkeit zu ermöglichen) in dem Schneidkörper derart vorgesehen, dass sich ein Hochpunkt an dem Einsatz über den restlichen Einsatz hinaus erstreckt, sodass ein Freiraum oder Schutz für die nacheilende Schneidkante des Einsatzes 100 bereitgestellt ist.
Darüber hinaus ist der Hochpunkt des Einsatzes derart ausgebildet, dass eine Abstreifkante entsteht, die mit der Hauptschneidkante verbunden ist, um einen sauberen Werkstückabschluss sicherzustellen, und für den Fall eines vieleckigen Einsatzes mit im Wesentlichen 90°-Ecken einen idealen 90°-Absatz in dem Werkstück zu ermöglichen.
Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass der Einsatz doppelseitig ausgebildet wird, eine eingebaute Abstreifkante aufweist und einen quadratischen Absatz an dem fertigen Werkstück ausbildet, wobei die nacheilende Schneidkante des eingesetzten Einsatzes geschützt ist.
Die Erfindung ermöglicht darüber hinaus, dass Einsatzaufnahmen einfach in den Schneidkörper relativ zu Zusammensetzwinkeln eingearbeitet werden können. Die Oberflächenformen der Schneidkanten mit den dazugehörigen Vertiefungen, die einwärts von jeder Kante liegen, ermöglichen eine neutrale oder positive Schneidgeometrie.
Die Erfindung wurde aus Gründen der Einfachheit unter Bezugnahme auf ein besonderes Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Gegenstand der Erfindung ergibt sich jedoch nicht hieraus, sondern einzig aus der richtigen Auslegung der beigefügten Ansprüche.

Claims

Wendeschneideinsatz (100), der einen vieleckigen Körper mit im Wesentlichen parallelen Hauptflächen (108), an die sich Flankenflächen (106) im Wesentlichen senkrecht zu den Hauptflächen (108) anschließen, um Ecken des Vielecks zu bilden, eine Haupt-Schneidkante (102a-h), die sich in einer ersten Richtung von jeder Ecke nach unten von einer Hauptfläche (108), die mit der Ecke verbunden ist, zu der anderen Hauptfläche (108) erstreckt, und eine Abstreifkante (104a-h) umfasst, die an jede Ecke angrenzend angeordnet ist und sich in einer zweiten Richtung erstreckt, die von der Ecke wegführt und im Wesentlichen in der Ebene der damit verbundenen Hauptfläche (108) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass: jede Abstreifkante (104a-h) von ihrer entsprechenden Ecke in der zweiten Richtung beabstandet ist, und jede Ecke in einer Ebene liegt, die in der Richtung zu der anderen Hauptfläche niedriger ist als die Ebene der dazugehörigen Hauptfläche (108).
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei jede Haupt-Schneidkante entlang einer Nut in der Hauptfläche verläuft, so dass eine positive Span-Schneidform entsteht.
Schneideinsatz nach Anspruch 2, wobei die Nut durch eine erste Fläche (110) gebildet wird, die sich von der aktiven Schneidkante von der Hauptfläche aus nach unten erstreckt und in einer zweiten Fläche (112) endet, die sich nach oben und nach innen erstreckt, um an der Hauptfläche zu enden.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, der zur Anbringung in einer drehbaren Schneidwerkzeugaufnahme eingerichtet ist, die negativen radialen und negativen axialen Spanwinkel hat, so dass die Haupt-Schneidkante im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Schneidwerkzeugs verläuft und ein 90°-Absatz in einem Werkstück mit dem Schneidwerkzeug hergestellt werden kann.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, der des Weiteren eine Übergangs-Schneidkante (103a-h) hat, die von jeder Ecke zu der dazugehörigen Abstreifkante (104a-h) hin nach oben geneigt ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei jede der Flankenflächen (106), die sich an die Hauptflächen (108) anschließen, vollständig in einer Ebene liegt.