DE60021529T2

DE60021529T2 - Schneideinsatz für drehbearbeitung

Info

Publication number: DE60021529T2
Application number: DE60021529T
Authority: DE
Inventors: Jörgen Wiman
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2006-05-24
Also published as: SE9900528L; EP1152892B1; SE517274C2; JP4520045B2; DE60021529T8; ATE300422T1; DE60021529D1; WO2000047405A1; US6786682B1; SE9900528D0; JP2002536197A; EP1152892A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wendeeinsatz für Dreharbeiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Einsatz ist z.B. in dem Dokument SU 1782196 beschrieben.
Für das Kopierdrehen werden heutzutage in einem großen Ausmaß Wendeeinsätze mit Spitzenpunktwinkeln unter 60° verwendet, wobei ein gebräuchlicher Wert bei den Spitzenpunktwinkeln 55° beträgt, der die Anwendung der Schneideinsätze in einem breiten Bereich ermöglicht. Auf dem Markt findet man heutzutage eine Anzahl unterschiedlicher Arten von Wendeeinsätzen mit einem Spitzenpunktwinkel von 55°, unter welchen Typen rhomboidische, rhombische und Wendeeinsätze in Form eines gleichmäßigen Dreiecks genannt werden können.
Beim Kopierdrehen sind die folgenden Eigenschaften bezüglich Merkmal und Wirtschaftlichkeit wünschenswert:

1) Gute Spankontrolle, d.h. günstige Spanführung und Spanbrechen.
2) Keine Bewegung des Schneideinsatzes unter dem Auftreffen von Schneidkräften.

Beim Kopierdrehen einwärts in gewisse Materialien oder in schlanken Werkstücken und auch bei der Verwendung bei instabilen Maschinen und bei interner Metallbearbeitung sind niedrige Schneidkräfte und vorzugsweise ein positiver Spanwinkel auf dem Kopiereinsatz auch wünschenswert. Gleichzeitig gibt es ein Bedürfnis bei modernen Maschinen, daß der Kopierdreheinsatz, der verwendet werden soll, die Möglichkeit haben soll, die bestmögliche Oberflächenbearbeitung der bearbeiteten Fläche zu geben. Manchmal kann die Obeflächenendbearbeitung durch die Verwendung höherer Schneidgeschwindigkeit und neutraler oder positiver Spanwinkel verbessert werden.
Der erste Zweck der Erfindung ist das Erreichen eines neuen und verbesserten Wendeeinsatzes für das Kopierdrehen mit einer neuen Art von Abstreifkante in dem Eckenbereich, welche das Erreichen einer verbesserten Oberflächenendbearbeitung der bearbeiteten Maschine ermöglicht.
Es ist ein zweiter Zweck, einen Einsatz mit einer Spanfläche in dem Eckenbereich zu erreichen, durch welchen ein günstiger Einfluß auf die Schneidkraft und den Werkzeugabrieb zustandekommt.
Es ist ein dritter Zweck, einen Einsatz zu erreichen, welcher derart modifiziert ist, daß er einen erhöhten Vorschub ermöglicht, während eine gute Oberflächenendbearbeitung beibehalten wird.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert und wird ausführlicher im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, aus denen die Merkmale der Erfindung deutlich werden.
1 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Wendeeinsatzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht des Schneideinsatzes in 1.
3 ist eine vergrößerte Einzelansicht der Ecke eines Einsatzes gemäß den 1–2.
4 ist eine Ansicht unter Darstellung eines Werkzeuges mit dem Schneideinsatz der 1–3 während des Schneidkopierens einwärts eines Werkstückes.
5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 1, und
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 1.
Die 1–3 zeigen einen Schneideinsatz 10 zum Kopierdrehen gemäß der Erfindung mit einer dreieckigen Grundform. Der Schneideinsatz ist im allgemeinen aus Hartmetall oder Sintercarbid hergestellt, kann aber auch aus anderen Keramikmaterialien hergestellt sein. Der Einsatz weist flache obere und Bodenflächen 11 und 12 auf, die zueinander parallel sind und mit den Kantenflächen, die mit 13, 14 und 15 bezeichnet sind, einen rechten Winkel bilden und durch gekrümmte Eckenabschnitte verbunden sind. Bei der in den 1–3 gezeigten Ausführungsform sind die Kantenflächen in einer Ebene senkrecht zu derjenigen Ebene ausgerichtet, welche die flachen Flächen 11 und 12 aufweist. Der Einsatz weist zusätzlich eine Vielzahl von Schneidkanten 18, 19 auf, die Verschneidungen zwischen den Endflächen 13, 14, 15 und der oberen Fläche 11 vorsehen. Der Einsatz kann alternativ eine positive Grundgestalt haben, wobei die Kantenflächen die obere Fläche unter einem spitzen Winkel schneiden. Der Einsatz hat ein zentrales Loch 16 für die Aufnahme eines Stiftes oder einer Mittelschraube (nicht gezeigt), um den Einsatz in einen dazu gehörenden Werkzeughalter 17 (4) einzuklemmen.
In 1 sind die Kantenflächen, die sich zu einer spitzwinkligen Ecke erstrecken, mit 13 und 14 bezeichnet, wobei die bei der Ausführungsform in 1 gezeigte Kante 18 eine sekundäre Schneidkante darstellt und die Kante 19 eine Hauptschneidkante darstellt, zwischen denen sich dann ein asymmetrischer, gekrümmter Eckenbereich einschließlich einer radialen Kante 20 auf einer Seite der Winkelhalbierenden B befindet, die dazu vorgesehen ist, als Abstreifkante zu dienen, und auf der gegenüberliegenden Seite der Winkelhalbierenden gibt es eine Eckenkante 21 neben der Hauptschneidkante 19. Es versteht sich, daß der Einsatz eine solche Neigung haben muß, daß ein Freiwinkel an der Hauptschneidkante und an den Sekundärschneidkanten 18, 19 und an dem Eckkenbereich dazwischen erhalten wird. Dadurch kann der Kantenabschnitt 20 als eine Kante zum Einwärtskopieren derart verwendet werden, daß beim Gegenüberstehen von z.B. 90° ein großer Schnitt gemacht werden kann, während die Länge der Kanten 18 nicht speziell groß sein muß. Der Einsatz ist an allen Schneidkantenabschnitten mit einer Fase 22 versehen, die sich ganz um den Einsatz erstreckt, während sie im wesentlichen senkrecht zu der Kantenfläche 13, 14, 15 ausgerichtet ist.
Gemäß der Erfindung ist die radiale Kante 20 mit einer Radiusgröße versehen, die mindestens fünfmal größer ist als die für die Eckenkante 21 geltende Größe, welche auf der gegenüberliegenden Seite der Winkelhalbierenden B angeordnet ist, wobei die Eckenkante ein Übergang zu der Hauptschneidkante 19 ist. Vorzugsweise erstreckt sich eine Hauptschneidkante 19 in einer Längsrichtung derart, daß sie zusammen mit der radialen Kante 20 einen Winkel von 80–135° einschließt.
Der Übergang zwischen der primären radialen Kante 20 und der Eckenkante 21 ist in der Form einer sekundären Radialkante 23, deren Größe kleiner sein sollte als die Radialkante 24, welche einen Übergang zwischen der primären Radialkante 20 und der sekundären Schneidkante 18 darstellt. Das Verhältnis sollte vorzugsweise derart sein, daß die Größe des Radius der Radialkante 23 etwa die Hälfte der Größe der Radialkante 24 ist, die der sekundären Kante 18 am nächsten liegt. Zur gleichen Zeit sollte die Übergangs-Radialkante 25 zwischen der Eckenkante 21 und der Hauptschneidkante 19 vorgesehen sein, deren Radius dieselbe Größe haben sollte wie die Größe des Radius der Radialkante 24, welche der sekundären Kante 18 am nächsten liegt. Bezüglich der Breite der Fase 22 längs der Radialkante 20 und längs des Restes des Einsatzes hat man für zweckmäßig gefunden, die Breite der Fase 22 längs der Radialkante 20 derart auszuwählen, daß sie bis 50–70% der Breite der Fase 22 längs der Eckenschneidkante 21 beträgt.
Eine abgeschrägte Fläche oder nach unten geneigte Fläche 26 erstreckt sich von der inneren Grenzkante jeder Fase 22 und erstreckt sich in eine sekundäre Schrägfläche 27, die an dem Eckenbereich angeordnet ist. Diese sekundäre Schrägfläche 27 erstreckt sich in eine ebene, zentrale Boden- bzw. Grundfläche 28 dreieckiger Grundgestalt, während sie planparallel zu der Bodenfläche 12 des Einsatzes ist. Der schräge bzw. Neigungswinkel α der Schrägfläche 26 sollte im Bereich 10–30° liegen, während der Neigungswinkel der sekundären Schrägfläche 27 0–15° betragen sollte.
Jede Fase 22 ist eben und weist eine erhabene Fasenfläche auf, die sich in einer Richtung von dem Eckenbereich weg in einen geneigten Fasenbereich erstreckt. Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Fasenbereich 22 einen Bereich bzw. eine Fläche 22' mit kleinerer Breite längs der Radialkante 20 einschließt, welcher dann sukzessive mit größerer Breite erscheint, die sowohl längs der Eckenschneidkante 21 als auch längs der ganzen Hauptschneidkante 19 gleichmäßig ist. Zur gleichen Zeit wie dies eine zielgerichtete Verstärkung der Schneidkante zur Folge hat, ermöglicht dies gleichzeitig eine Verringerung des Kontaktes zwischen den Spänen und der Einsatzoberfläche derart, daß die Kraterabnutzungswirkung zeitlich verschoben werden kann.
Um ferner das Spanbrechen und Ablenken des Spanes, der während des Drehens und Kopierens erhalten wird, zu verbessern, wird ein Spanbildner in dem Eckenbereich vorgesehen. Dieser Spanbildner ist in der Gestalt eines geneigten Plateaus 27 vorgesehen, welches bezüglich der Kantenabschnitte vertieft ist, deren Grenzseitenflächen mit einer asymmetrischen Konfiguration bezüglich der Winkelhalbierenden zu der Ecke hin konvergieren. Spezieller ist die Form derart, daß eine im we sentlichen sinusförmige Seitenkante 29, die auf derselben Seite der Winkelhalbierenden B wie die primäre radiale Kante 20 angeordnet ist, einen Abschluß in der Form einer geneigten primären Kante 30 bekommt, die sich parallel zu der radialen Kante 20 erstreckt und dann eine stumpfwinklige Ecke 31 vorsieht und sich dann in eine sekundäre Kante 32 in entgegengesetzter Richtung erstreckt, wodurch die Winkelhalbierende B die letztere Kante nahezu in ihrer Mitte schneidet. Die zuletzt erwähnte sekundäre Kante 32 schafft ihrerseits eine stumpfwinklige Ecke 33 zusammen mit dem Vorderabschluß einer anderen, hauptsächlich sinusförmigen Seitenkante 34, welche eine Seitengrenzkante des Plateaus 27 darstellt.
Dank der oben definierten radialen Differenzierung in dem Eckenbereich des Einsatzes wurde eine überraschend gute Oberflächenglätte der bearbeiteten Oberfläche im Vergleich zu einem ähnlichen Einsatz mit konstantem Eckenradius erreicht, und man fand außerdem, daß der Einsatz weniger empfindlich darauf war, wie der Einstellwinkel im Vergleich zu einem entsprechenden Einsatz mit einer geraden Abstreiferkante eingestellt wird. Wegen der obigen optimierten Gestalt des Spanbildners in Kombination mit der Form der Fase 22 wurde es gleichzeitig möglich, den Vorschub um 20–100% zu erhöhen, während die Profiltiefe der erzeugten Fläche aufrechterhalten wird.
In 4 ist gezeigt, wie die veranschaulichte Ausführungsform des Einsatzes für das Einwärtskopieren verwendet wird, wobei der Einsatz in einen zugehörigen Werkzeughalter 17 eingeklemmt ist, wodurch die Bearbeitungsrichtung auf dem Werkstück A mit P bezeichnet ist. Um eine optimierte Spankontrolle zu erhalten, sollten die Radien der verschiedenen radialen Kanten in den folgenden Intervallen liegen:
20: 5–30 mm, vorzugsweise 10–20 mm
21: 0,2–3,2 mm, vorzugsweise 0,4–1,6 mm
23: 0,2–1,6 mm, vorzugsweise 0,4–1,2 mm
24: 0,6–2,4 mm, vorzugsweise 0,8–1,6 mm
25: 1,6–30 mm, vorzugsweise 5–20 mm

Claims

Wendeschneideinsatz für die Drehbearbeitung mit im allgemeinen polygonaler Gestalt, mit einer oberen Fläche (11) und einer Bodenfläche (12) und diese verbindenden Kantenflächen (13, 14, 15), wobei mindestens ein Teil der Schnittlinien zwischen den Kantenflächen und der oberen Fläche mindestens eine Hauptschneidkante (19), eine Nebenschneidkante (18) und einen gekrümmten Eckenbereich dazwischen bildet, welcher asymmetrisch und in eine Vielzahl von kreisförmigen Segmenten geteilt ist, welche an der Schnittlinie mit der oberen Fläche Kantenabschnitte bilden, wobei unmittelbar benachbarte Kreissegmente gegenseitig unterschiedliche Radien haben, eine sekundäre Schneid- oder Nebenschneidkante (18) sich neben eine radiale Kante (20) erstreckt, die auf derselben Seite der Winkelhalbierenden angeordnet ist wie die Nebenschneidkante (18) und mit einem Krümmungsradius erscheint, dessen Abmessung mindestens fünfmal größer ist als die Eckkenkante (21), die auf der gegenüberliegenden Seite der Winkelhalbierenden angeordnet ist und einen Übergang zu der Hauptschneidkante (19) vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Einsatz die Gestalt eines regulären, polygonförmigen Körpers hat, b) daß die Übergangsfläche zwischen den Schneidkanten (18, 19) und der oberen Fläche (11) die Form einer kantenverstärkenden Fase (22) solcher Gestalt hat, daß die Breite des Fasenabschnitts (22') längs der radialen Kante (20) auf einer Seite der Winkelhalbierenden (B) kleiner ist als die Breite der Fase (22) längs der gekrümmten Eckenschneidkante (21), die auf der gegenüberliegenden Seite der Winkelhalbierenden (B) angeordnet ist.
Wendeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der die Kante verstärkenden Fase (22) dieselbe längs der gekrümmten Eckenschneidkante (21) wie längs der geraden Nebenschneidkante (18) ist.
Wendeeinsatz nach einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Fase (22) längs der radialen Kante (20) 50–70% der Breite der Fase längs der Eckenschneidkante (21) ausmacht.
Wendeeinsatz nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz in dem Eckenbereich in einem gewissen Abstand von der Fase (22) mit einer ebenen geneigten Fläche (27) erscheint, die in Bezug auf die Kanten abgesenkt ist, während sie durch sinusförmige Seiten-Begrenzungskanten (29, 34) begrenzt ist, die nach außen zu der Schneidecke hin konvergieren.
Wendeeinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sinusförmige Seiten-Begrenzungskante (29) sich auf einer Seite der Winkelhalbierenden (B) in eine hauptsächlich gerade Primärkante (30) erstreckt, die ganz auf einer Seite der Winkelhalbierenden (B) parallel zu der Verlängerung der radialen Kante (20) angeordnet ist.
Wendeeinsatz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gerade Kante (30) über eine stumpf angewinkelte Ecke (31) in eine andere gerade Kante (32) erstreckt, welche von der Winkelhalbierenden (B) geschnitten wird.
Wendeeinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelhalbierende (B) die gerade Nebenkante (32) hauptsächlich in ihrer Mitte schneidet.