DE602004013232T2

DE602004013232T2 - Schneideinsatz und Halter für selbigen

Info

Publication number: DE602004013232T2
Application number: DE602004013232T
Authority: DE
Inventors: Robert A. Raleigh Erickson; William M. IV North Huntingdon Alexander
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: DE602004023979D1; ES2305627T3; ES2335930T3; JP4173467B2; US20050019112A1; CN1575893A; EP1867418A1; ATE447454T1; DE602004013232D1; US7001115B2; EP1867418B1; EP1500452B1; JP2005040942A; EP1500452A1; CN101817098A; ATE392970T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Werkzeuge für Metallbearbeitungsvorgänge und insbesondere Schneideinsätze und den Werkzeughalter zum Halten derartiger Einsätze bei Metallbearbeitungsvorgängen, wie etwa beim Drehen.
Ein Schneideinsatz nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in der GB 1462755 gezeigt.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Bei Drehvorgängen ist eines der Hauptkriterien zur Auswahl eines geeigneten Einsatzes der erforderliche Spitzenwinkel. Der Spitzenwinkel ist an der Schneidspitze in einem Schneidabschnitt des Einsatzes definiert, der aus zwei geraden Linien besteht, die sich an dieser Spitze treffen. Es gibt Dreheinsätze, die als 80°-Rhomben, 55°-Rhomben und 35°-Rhomben bezeichnet werden, wobei diese Zahlenwerte den Winkel definieren, den die beiden Seiten mit der Schneidspitze bilden. Üblicherweise sind diese Einsätze symmetrisch mit zwei gegenüberliegenden Schneidbereichen. Diese Einsätze können auch Wendeschneideinsätze sein.
In der Vergangenheit war für jeden Schneideinsatz mit einem anderen Spitzenwinkel ein bestimmter Werkzeughalter mit einer Tasche erforderlich, die der Form des nicht eingesetzten Schneidabschnitts dieses Einsatzes entsprach, wodurch für jede andere Einsatzform ein Werkzeughalter erforderlich war.
Das US-Patent Nr. 6,152,658 bezieht sich auf eine modulare Schneidwerkzeugbaugruppe, wobei, wie in 2 veranschaulicht, mehrere unterschiedliche Einsätze von der Tasche eines einzigen Werkzeughalters aufgenommen werden können. Die Tasche dieses Werkzeughalters ist jedoch nur deswegen dazu geeignet, eine Vielfalt unterschiedlicher Einsätze aufzunehmen, weil die Tasche so geformt wurde, dass sie jede der unterschiedlichen Formen dieser Einsätze aufnimmt. Somit ist es möglich, dass ein beliebiger Einsatz nicht optimal gestützt ist, da Abschnitte der Werkzeughaltertasche vertieft und herausgearbeitet wurden, um Schneideinsätze mit anderen Formen aufzunehmen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Schneideinsatz vorzusehen, der einen standardisierten Kern mit einem gewünschten Schneidabschnitt aufweist, so dass eine Vielfalt weiterer Schneideinsätze mit dem gleichen standardisierten Kern, aber mit unterschiedlichen Schneidabschnitten, in einem gemeinsamen Werkzeughalter verwendet werden können, wodurch die Notwendigkeit, eine große Anzahl unterschiedlicher Werkzeughalter auf Lager zu halten, minimiert wird.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen einzigen Werkzeughalter vorzusehen, der diese unterschiedlich geformten Einsätze aufnimmt.
Darüber hinaus ist bei einigen Metallbearbeitungsvorgängen der Raum begrenzt, und die Länge von Spitze zu Spitze eines besonderen, für Drehvorgänge verwendeten Standard-Schneideinsatzes kann zu lang sein. Insbesondere ist für kleine Schneidwerkzeuge, wie etwa Schneideinsätze mit einem Inkreis von ¼ Zoll oder weniger, der Raum begrenzt, und es wird erwünscht, falls möglich die Länge von Spitze zu Spitze zwischen Schneideinsätzen zu verringern und dabei gleichzeitig die Festigkeit und Unversehrtheit dieser Einsätze beizubehalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Schneideinsatz gemäß Anspruch 1 und eine Werkzeughalterbaugruppe mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz und einem Werkzeughalter gemäß Anspruch 11 bereit.
Ein Schneideinsatz für Metallbearbeitungsvorgänge umfasst einen Einsatzkörper mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche, zwischen denen Seiten definiert sind, und einen Kern mit zwei Paaren Kernseiten. An der Schnittlinie der oberen Fläche mit den Seiten sind Oberkanten definiert, und an der Schnittlinie der unteren Fläche mit den Seiten sind Unterkanten definiert. Jedes Paar Kernseiten hat eine erste Kernseite und eine zweite Kernseite, wobei die Oberkanten dieser Kernseiten miteinander einen Kernwinkel bilden. In Draufsicht ist die Oberkante der ersten Kernseite eines Paares parallel zur Oberkante der ersten Kernseite des anderen Paares, und die Oberkante der zweiten Kernseite eines Paares ist parallel zur Oberkante der zweiten Kernseite des anderen Paares. Ein erster Schneidabschnitt und ein zweiter Schneidabschnitt erstrecken sich vom Kern aus. Jeder Schneidabschnitt umfasst zwei Seiten mit Oberkanten, die unter Bildung einer Schneidspitze unter einem Spitzenwinkel zusammenlaufen, und eine Winkelhalbierende, die den Spitzenwinkel halbiert. In Draufsicht ist die Winkelhalbierende des ersten Schneidabschnitts parallel zur Winkelhalbierenden des zweiten Schneidabschnitts und gegenüber dieser versetzt, und der Spitzenwinkel ist kleiner als der Kernwinkel.
Außerdem weist ein Werkzeughalter zum Stützen eines Schneideinsatzes einen Kern mit vier Seiten auf, die eine Viereckform definieren und diametral entgegengesetzte Ecken haben, wobei ein Paar Schneidabschnitte Schneidspitzen aufweisen, die sich von zwei diametral entgegensetzen Ecken aus erstrecken. Der Werkzeughalter umfasst einen Körper mit einem Vorderende und eine Tasche mit einem Boden und Wänden, die von dem Vorderende des Körpers nach hinten angeordnet sind, wobei die Tasche einen Kernbereich hat, der so ausgelegt ist, dass er dem Einsatzkern entspricht und ihm Halt bietet. Zwei Wände im Kernbereich sind so ausgelegt, dass sie zwei Seiten des Einsatzkerns entsprechen und ihnen Halt bieten, und der Boden im Kernbereich ist so ausgelegt, dass er dem Einsatzkern entspricht und ihm Halt bietet. Die Tasche weist ferner eine Aussparung auf, die sich vom Kernbereich aus nach hinten erstreckt und deren Fläche ausreichend ist, damit sie eine Schneidspitze des Einsatzes umschließt, wenn der Einsatz in der Tasche befestigt ist. Der Kernbereich der Tasche endet so am Vorderende des Körpers, dass sich bei in der Tasche positioniertem Einsatz eine Schneidspitze über das Vorderende des Werkzeughalters hinaus erstreckt, während die andere Schneidspitze von der Aussparung der Tasche umschlossen ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung und die daraus abgeleiteten Vorteile werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen klarer, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht eines in einem Werkzeughalter angebrachten Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 veranschaulichten Anordnung ist,
3A und 3B eine Ansicht von oben, oder Draufsicht, bzw. eine Schnittansicht entlang der Linie „3B-3B" eines Schneideinsatzes mit 35°-Rhombus veranschaulichen,
4A und 4B eine Ansicht von oben, oder Draufsicht, bzw. eine Schnittansicht entlang der Linie „4B-4B" eines Schneideinsatzes mit 55°- Rhombus veranschaulichen,
5A und 5B eine Ansicht von oben, oder Draufsicht, bzw. eine Schnittansicht entlang der Linie „5B-5B" eines Schneideinsatzes mit 80°-Rhombus veranschaulichen,
6 eine perspektivische Explosionsansicht eines Werkzeughalters mit einer Anzahl von Einsätzen in Durchsicht veranschaulicht, die so angeordnet sind, dass es leicht vorstellbar ist, wie diese Einsätze in der Tasche des Werkzeughalters angebracht wären,
7A, B und C eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Endansicht eines Werkzeughalters mit darin angebrachtem Schneideinsatz veranschaulichen,
8 einen veränderten Einsatz mit 35°-Rhombus veranschaulicht, der eine Aussparung aufweist, um die Länge von Spitze zu Spitze weiter zu verringern,
9 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung ist, und
10A und 10B eine Ansicht von oben, oder Draufsicht, und eine Seitenansicht des Schneideinsatzes aus 9 veranschaulichen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines in einem Werkzeughalter 100 angebrachten Schneideinsatzes 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 veranschaulicht eine Explosionsansicht der gleichen Elemente, und die 1 und 2 werden gleichzeitig erläutert.
Die besondere Form des Schneideinsatzes 10 ermöglicht das Einsetzen in einen gemeinsamen Werkzeughalter zur Montage eines Schneideinsatzes aus einer Vielzahl von ähnlichen Schneideinsätzen, die, wie zu sehen sein wird, einen gemeinsamen Kern jedoch unterschiedliche Schneidabschnitte haben.
Der Schneideinsatz 10 ist ferner in den 3A und 3B veranschaulicht. Der Schneideinsatz 10 kann für Metallbearbeitungsvorgänge verwendet werden und hat einen Einsatzkörper 12 mit einer oberen Fläche 14 und einer unteren Fläche 16, zwischen denen Seiten 18a–18f definiert sind, die Spitzenseiten und Kernseiten umfassen.
An der Schnittlinie der oberen Fläche 14 mit den Seiten 18a–18f sind Oberkanten 20a–20f definiert. An der Schnittlinie der unteren Fläche 16 mit den Seiten 18a–18f sind Unterkanten definiert. In 3B sind die Unterkanten 21a und 21d gezeigt.
Der Einsatzkern 22 besteht aus zwei Paaren A, B Kernseiten, wobei ein Paar 1A durch die Schnittlinie einer ersten Kernseite 18a mit einer Verlängerung der zweiten Kernseite 18c definiert ist und ein weiteres Paar B eine erste Kernseite 18d und eine zweite Kernseite 18f hat. Die Oberkanten 20a, 20c und 20d, 20f jedes Paares A, B Kernseiten 18a, 18c und 18d, 18f bilden Kernwinkel, wie in 3A durch die Winkel W und X veranschaulicht.
In Draufsicht, die auf den Einsatz und direkt auf die obere Fläche 14 gerichtet ist, ist die Oberkante 20a der ersten Kernseite 18a eines Paares A parallel zur Oberkante 20d der ersten Kernseite 18d des anderen Paares B. Ferner ist in Draufsicht die Oberkante 20c der zweiten Kernseite 18c eines Paares A parallel zur Oberkante 20f der zweiten Kernseite 18f des anderen Paares B.
Der Schneideinsatz 10 hat einen ersten Schneidabschnitt 24 und einen zweiten Schneidabschnitt 26, die sich jeweils von dem Kern 22 aus erstrecken.
Der Schneidabschnitt 24 umfasst zwei Seiten 18a, 18b, die unter Bildung einer Schneidspitze 28 unter einem ersten Spitzenwinkel Y zusammenlaufen. Eine Winkelhalbierende 30 halbiert den Spitzenwinkel Y. Der zweite Schneidabschnitt 26 hat zwei Seiten 18d, 18e, deren Oberkanten 20d, 20e unter Bildung einer Schneidspitze 34 unter einem zweiten Spitzenwinkel Z zusammenlaufen. Eine Winkelhalbierende 36 halbiert den zweiten Spitzenwinkel Z. Die Winkelhalbierende 30 des ersten Schneidabschnitts 24 ist parallel zur Winkelhalbierenden 36 des zweiten Schneidabschnitts 26 und gegenüber dieser um einen Abstand d versetzt. Ferner ist jeder der Spitzenwinkel Y, Z kleiner als die jeweiligen Kernwinkel X, W, die an diese Spitzen 28, 34 angrenzen.
Wie in 3A veranschaulicht, fällt eine Seite der Schneidspitze 28 mit der ersten Kernseite 18a zusammen. Wie in 3A veranschaulicht, entspricht ferner der erste Spitzenwinkel Y dem zweiten Spitzenwinkel Z. Es ist jedoch zu beachten, dass eine derartige Beziehung nicht notwendig ist und es durchaus möglich ist, einen ersten Schneidabschnitt 24 und einen zweiten Schneidabschnitt 26 zu haben, die jeweils unterschiedliche Spitzenwinkel zwischen 5° und 85° haben. Es ist zu beachten, dass der in den 1 bis 3 veranschaulichte Schneideinsatz 10 einen Spitzenwinkel von 35° hat.
Bei Betrachtung des in 2 veranschaulichten Einsatzes 10 sollte zu erkennen sein, dass die Schneidspitze 34 des Einsatzes 10 so angeordnet sein kann, dass sie sich über den Werkzeughalter 100 zur Bearbeitung hinaus erstreckt, oder dass der Einsatz 10 so gewendet werden kann, dass die Schneidspitze 34 im Werkzeughalter 100 zurückversetzt sein kann.
Wie in den 1 und 2 veranschaulicht, hat der Schneideinsatz 10 eine Bohrung 40, die sich zwischen der oberen Fläche 14 und der unteren Fläche 16 erstreckt, um einen Sicherungsstift 42 zur Sicherung des Einsatzes 10 in einer Tasche 102 des Werkzeughalters 100 aufzunehmen. Der Sicherungsstift 42 kann Gewinde 43 für den Eingriff mit passenden Gewinden 45 einer Bohrung 47 in der Tasche 102 des Werkzeughalters haben. Alternativ, obwohl nicht in den Figuren veranschaulicht, kann der Fachmann leicht in Betracht ziehen, die obere Fläche 14 und die untere Fläche 16 des Körpers 12 mit Flächen zur Aufnahme einer Klemme zum Halten des Einsatzes 10 in der Tasche 102 des Werkzeughalters 100 zu versehen.
Bei der gesamten restlichen vorliegenden Erläuterung sind ähnliche Elemente des in den 3A und 3B veranschaulichten Einsatzes 10 mit den gleichen Bezugszeichen, die jedoch um Vielfache von 100 inkrementiert sind, bezeichnet, d. h. dass der Einsatz 10 als Einsatz 110 angegeben ist.
Richtet man die Aufmerksamkeit auf 4A hat ein Schneideinsatz 110, üblicherweise 55°-Rhombus genannt, einen Kern 22. Der Einsatz 110 hat viele Merkmale, die mit denen des in 3A veranschaulichten Schneideinsatzes 10 identisch sind. Der Schneideinsatz 110 hat jedoch einen ersten Schneidabschnitt 124, der zwei Seiten 118a, 118b mit Oberkanten 120a, 120b umfasst, die unter Bildung einer Schneidspitze 128 unter einem Spitzenwinkel Y1 zusammenlaufen.
Eine Winkelhalbierende 130 halbiert den Spitzenwinkel Y1. Ein zweiter Schneidabschnitt 126 umfasst zwei Seiten 118d, 118e mit Oberkanten 120d, 120e, die unter Bildung einer Schneidspitze 134 unter einem Spitzenwinkel Z1 zusammenlaufen. Eine Winkelhalbierende 136 halbiert den Spitzenwinkel Z1. In Draufsicht ist die Winkelhalbierende 130 des ersten Schneidabschnitts 124 parallel zur Winkelhalbierenden 136 des zweiten Schneidabschnitts 126 und gegenüber dieser um einen Betrag d1 versetzt. Darüber hinaus ist jeder Spitzenwinkel Y1, Z1 kleiner als der jeweilige Kernwinkel X, W.
Richtet man die Aufmerksamkeit auf 5 ist ein Schneideinsatz 210 veranschaulicht, der üblicherweise als 80°-Rhombus bezeichnet wird. Der Einsatz 210 hat eine obere Fläche 214 und eine untere Fläche 216.
Dies ist eine Standardausgestaltung für einen Einsatz, wobei jedoch zu beachten ist, dass der den Einsätzen 10 und 110 zugeordnete Kern 22 das allgemeine Profil des in 5 veranschaulichten Schneideinsatzes 210 mit 80°-Rhombus hat. Es ist dieses Profil des Schneideinsatzes 210 mit 80°-Rhombus, der die Form des Kerns 22 für den Schneideinsatz 10 und den Schneideinsatz 110 definiert. Der Schneideinsatz 210 hat vier Seiten 218a, 218c, 218d und 218f mit den Oberkanten 220a, 220c, 220d und 220f, die Kernwinkel X und W definieren. Diese Kernwinkel X und W sind identisch mit den Kernwinkeln, die den oben definierten Schneideinsätzen 10 und 110 zugeordnet sind. Dies ist wichtig, da dadurch ein Werkzeughalter mit einer Tasche, die dazu geeignet ist, den Schneideinsatz 210 mit 80°-Rhombus aufzunehmen, mit geringen Veränderungen auch unter anderem den in 3A veranschaulichten Einsatz 10 mit 35°-Rhombus und den in 4A veranschaulichten Schneideinsatz 110 mit 55°-Rhombus aufnehmen kann.
Die Möglichkeiten eines einzigen Werkzeughalters 100 (1), mehrere unterschiedliche Schneideinsätze mit dem gleichen Kern 22 aufzunehmen, sind in der Explosionsansicht von 6 veranschaulicht. Die einzigartige Kombination des gemeinsamen Kerns 22 mit jedem dieser Einsätze, zusammen mit den einzigartigen Merkmalen des Werkzeughalters 100 werden nun beschrieben, um die Verwendung eines einzigen Werkzeughalters zur Aufnahme zahlreicher unterschiedlicher Einsätze, die alle eine gemeinsame Kernform haben, hervorzuheben.
Richtet man die Aufmerksamkeit auf 2 ist ein Werkzeughalter 100 zum Stützen des Schneideinsatzes 10 veranschaulicht, der einen Kern 22 mit vier Seiten 18a, 18c, 18d, 18e hat, die Oberkanten 20a, 20c, 20d und 20e aufweisen, die eine Viereckform definieren. Der Kern 22 hat diametral entgegengesetzte Ecken 44, 46, wobei ein Paar Schneidabschnitte 24, 26 Schneidspitzen 28, 34 hat, die sich von den beiden diametral entgegengesetzten Ecken 44, 46 aus erstrecken.
Der Werkzeughalter 100 hat einen Körper 104 mit einem Vorderende 106 und einer Tasche 102. Die Tasche 102 hat einen Boden 108 und Wände 112a, 112b, 112c, die von dem Vorderende 106 des Körpers 104 aus nach hinten angeordnet sind. Die Tasche 102 hat einen Kernbereich 113, der dem Einsatzkern 22 entspricht und ihm Halt bietet. Ein Abstandsstück 300, das auch in 1 gezeigt ist, bietet dem Schneideinsatz 10 Halt. Ein Abstandsstück 300 mit einer anderen Dicke kann den Schneideinsatz 10 in der Tasche 102 höher oder niedriger positionieren. Das Abstandsstück 300 in 2 ist teilweise weggeschnitten, um eine Abstandsstückbohrung 302 zu zeigen.
Zwei Wände 112a, 112c des Kernbereichs 113 sind so ausgelegt, dass sie zwei Seiten 18a, 18c des Kerns 22 des Schneideinsatzes 10 entsprechen und ihnen Halt bieten. Der Boden der Tasche 108 im Kernbereich 113 ist so ausgelegt, dass er dem Einsatzkern 22 entspricht und ihm Halt bietet, unabhängig davon, ob ein derartiger Halt durch das Abstandsstück 300 am Boden 108 oder durch den Schneideinsatz 10 bereitgestellt wird, der direkt am Boden 108 anliegt.
Die Tasche 102 weist ferner eine Aussparung 114 auf, die sich vom Kernbereich 113 aus nach hinten erstreckt. Die Aussparung 114 hat eine ausreichende Fläche, damit sie eine Schneidspitze 28, beispielsweise des Schneideinsatzes 10 umschließt, wenn der Einsatz 10 in der Tasche 102 befestigt ist. Die Schneidspitze 34 erstreckt sich vom Werkzeughalter 110 aus. Die Aussparung 114 soll im Allgemeinen einen Bereich bereitstellen, in dem die nicht eingesetzte Schneidspitze liegen und ihr Schutz vor der Betriebsumgebung geboten werden kann.
Der Kernbereich 113 der Tasche 102 endet am Vorderende 106 des Körpers 104, so dass sich bei in der Tasche 102 positioniertem Einsatz 10 eine Schneidspitze 34 über den Boden der Tasche 108 des Werkzeughalters 100 hinaus erstreckt, während die andere Schneidspitze 28 von der Aussparung 114 der Tasche umschlossen ist. Die Bohrung 40 der Tasche 102 kann sich darin erstreckende Gewinde 45 haben, um Gewinde 43 am Sicherungsstift 42 zur Sicherung des Schneideinsatzes 10 in der Tasche 102 aufzunehmen.
Die Aussparung 114 der Tasche hat eine ausreichende Fläche, damit sie Einsätze mit einem Spitzenwinkel aufnimmt, der kleiner als 80°, jedoch größer oder gleich 35° ist. Die Tasche 102 ist im Allgemeinen so bemessen, dass sie dem größten Einsatz, für den der Werkzeughalter 110 vorgesehen ist, vollen Halt bietet.
Es ist möglich, ein Abstandsstück 300 vorzusehen und die Form des Abstandsstücks 300 so auszubilden, dass sie der Form des Einsatzes 10, dem es Halt bietet, ähnlich ist, wodurch sie einen zusätzlichen Halt für die Spitze 34 des Einsatzes 10 bietet, die sich am Vorderende 106 des Werkzeughalters 100 vorbei erstreckt. Die Erscheinung und Einzelheiten eines derartigen Abstandsstücks sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Schneidwerkzeugausgestaltung bekannt. Außerdem kann es möglich sein, das Abstandsstück 300 vollständig zu entfernen, so dass der Einsatz 10 direkt in der Tasche 102 liegt. Als Beispiel veranschaulichen die 7A, B und C den Werkzeughalter 100, der einen Schneideinsatz 10 stützt, der ein Einsatz mit 35°-Rhombus ist. Die Schneidspitze 34 des Einsatzes 10 hat keinen Halt, wenn er in der Tasche 102 des Werkzeughalters 100 befestigt ist. Unter bestimmten Umständen, bei denen die Belastung auf den Schneideinsatz 10 gering ist, kann eine derartige Ausge staltung durchaus akzeptabel sein. Wenn es jedoch erwünscht ist, einem Schneideinsatz, der im Wesentlichen ein freitragender Schneideinsatz 10 ist, zusätzlichen Halt zu bieten, kann es wünschenswert sein, das Abstandsstück 300 in die Tasche 102 des Werkzeughalters 100 einzusetzen und dadurch der Schneidspitze 34 des Einsatzes 10 zusätzlichen Halt zu bieten. Es sollte zu erkennen sein, dass obwohl sich das in 7 veranschaulichte Abstandsstück 300 nur teilweise über das Vorderende 106 des Werkzeughalters 100 hinaus erstreckt, es durchaus möglich ist, ein Abstandsstück 48 zu haben, dass sich weiter über das Vorderende 106 des Werkzeughalters 100 hinaus erstreckt, wodurch der Schneidspitze 34 des Schneideinsatzes 10 ein zusätzlicher Halt geboten wird. Alternativ, wenn der Schneideinsatz 10 lediglich geringen Belastungen ausgesetzt ist, kann es durchaus möglich sein, den Einsatz 10 ohne Abstandsstück oder ohne einen zusätzlichen Halt, der zusätzlich zu dem bereits durch den Werkzeughalter 100 bereitgestellten Halt vorgesehen ist, in der Tasche 102 des Werkzeughalters 100 anzuordnen.
Während der hier beschriebene Werkzeughalter für jede Anwendung aus einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann, können die beispielsweise in den 1 und 8 veranschaulichten Werkzeughalter ein hinteres Ende 125 haben, das zur Verwendung mit Schnellwechselwerkzeugen geeignet ist. Alternativ ist es durchaus möglich, dass der Werkzeughalter 100 einen Standardschaft hat, der manuell im Werkzeughalter 100 einer üblichen Werkzeugmaschine angebracht ist.
Während die bisherige Erläuterung auf die Schneideinsätze 10, 110, 210 mit einem gemeinsamen Kern 22 gerichtet war, mit dem sie in einem gemeinsamen Werkzeughalter 100 angebracht werden können, gibt es einen zusätzlichen Vorteil, die die erfindungsgemäßen Einsätze bieten. Durch das Einführen eines Kerns 22 mit einem Kernwinkel, der größer ist als der Spitzenwinkel der jeweiligen Einsätze, kann die Länge von Spitze zu Spitze eines Standardschneideinsatzes mit lediglich vier Seiten, die durch das jeder Schneidspitze zugeordnete Seitenpaar begrenzt sind, verringert werden. Richtet man die Aufmerksamkeit wieder auf 3A wird insbesondere durch das Einführen des Kerns 22 und der versetzten Winkelhalbierenden 30, 36 die Gesamtlänge von Spitze zur Spitze dieses Schneideinsatzes 10 mit 35°-Rhombus gegenüber der Länge von Spitze zu Spitze eines herkömmlichen Einsatzes mit 35°-Rhombus und dem gleichen Inkreis um etwa 28 Prozent verringert. Bei bestimmten Fertigungsumgebungen, und insbesondere Betriebsumgebungen, bei denen der Platz kostbar ist, bietet diese Verringerung der Länge von Spitze zu Spitze dem Maschinenführer eine höhere Vielseitigkeit und ermöglicht eine Bearbeitung in Bereichen, die für die vollständige Länge von Spitze zu Spitze des Standardeinsatzes möglicherweise nicht zugänglich ist. Dies ermöglicht zudem die Verwendung eines Werkzeughalters mit einer kleineren Tasche, wodurch der Werkzeughalter kleiner sein kann.
Richtet man die Aufmerksamkeit auf 8 ist es möglich, diese Länge von Spitze zu Spitze noch weiter zu verringern. Insbesondere ist der Schneideinsatz 310 dem oben beschriebenen Schneideinsatz 10 ähnlich, wobei nun eine Einkerbung 315 vorgesehen ist, so dass die Oberkante 320c der Seite 318c des ersten Schneidabschnitts 234 den Kern 22 an einem Punkt P1 schneidet, der gegenüber einem Punkt P2 zurückversetzt ist, welcher durch den Schnittpunkt einer Verlängerung 330 der Oberkante 320c der Einsatzseite 318c mit dem Schneidabschnitt 324 definiert ist. Auf diese Weise bleibt der Kern 22 unversehrt, die Länge von Spitze zu Spitze zwischen der ersten Schneidspitze 328 und der zweiten Schneidspitze 334 des Einsatzes 310 ist jedoch sogar gegenüber der Verkürzung von Spitze zu Spitze, die in dem Einsatz mit 35°-Rhombus aus 3A veranschaulicht ist, noch weiter reduziert.
Es sollte zu erkennen sein, dass die bisher erläuterten Schneideinsätze flache obere Flächen mit einer ebenen Topographie hatten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schneideinsätze, die sowohl eine ebene als auch eine nicht ebene Topographie haben. Richtet man die Aufmerksamkeit auf die 9, 10A und 10B hat ein Schneideinsatz 410 einen Einsatzkörper 412 mit einer oberen Fläche 414 und einer unteren Fläche 416, zwischen denen Seiten 418a–418f definiert sind.
An der Schnittlinie der oberen Fläche 414 mit den Seiten 418a–418f sind Oberkanten 420a–420f definiert. An der Schnittlinie der unteren Fläche 416 mit den Seiten 418a–418f sind Unterkanten definiert. Die Unterkanten 421a und 421d sind in 10B gezeigt.
Der Einsatzkern 422 besteht aus zwei Paaren A, B Kernseiten, wobei ein Paar A durch die Schnittlinie einer ersten Kernseite 418a mit einer Verlängerung der zweiten Kernseite 418c definiert ist und ein anderes Paar B eine erste Kernseite 418d und eine zweite Kernseite 418f hat. Die Oberkanten 420a, 420c und 420d, 420f jedes Paares A, B Kernseiten 418a, 418c, 418d und 418f bilden Kernwinkel, wie in 10A durch die Winkel W und X veranschaulicht ist.
In Draufsicht, die auf den Einsatz 410 und direkt auf die obere Fläche 414 gerichtet ist, ist die Oberkante 420a der ersten Kernseite 418a eines Paares A Kernseiten parallel zur Oberkante 420d der ersten Kernseite 418d des anderen Paares B Kernseiten. In Draufsicht ist ferner die Oberkante 420c der zweiten Kernseite 418c eines Paares A Kernseiten parallel zur Oberkante 420f der zweiten Kernseite 418f des anderen Paares B Kernseiten.
Der Schneideinsatz 410 hat einen ersten Schneidabschnitt 424 und einen zweiten Schneidabschnitt 426, die sich jeweils vom Kern 422 aus erstrecken.
Der Schneidabschnitt 424 umfasst zwei Seiten 418a, 418b, die unter Bildung einer Schneidspitze 428 unter einem ersten Spitzenwinkel Y zusammenlaufen. Eine Winkelhalbierende 430 halbiert den Spitzenwinkel Y. Der zweite Schneidabschnitt 426 hat zwei Seiten 418d, 418e, deren Oberkanten 420d, 420e unter Bildung einer Schneidspitze 434 unter einem zweiten Spitzenwinkel Z zusammenlaufen. Eine Winkelhalbierende 436 halbiert den zweiten Spitzenwinkel Z. In Draufsicht ist die Winkelhalbierende 430 des ersten Schneidabschnitts 424 parallel zur Winkelhalbierenden 436 des zweiten Schneidabschnitts 426 und gegenüber dieser um einen Abstand d versetzt. Darüber hinaus ist jeder der Spitzenwinkel Y, Z kleiner als die jeweiligen Kernwinkel X, W, die an diese Spitzen 428, 434 angrenzen.
Wie in 10A veranschaulicht, fällt eine Seite der Schneidspitze 428 mit der ersten Kernseite 418a zusammen. Wie in 10A veranschaulicht, entspricht ferner der erste Spitzenwinkel Y dem zweiten Spitzenwinkel Z. Es ist jedoch zu beachten, dass eine derartige Beziehung nicht erforderlich ist und es durchaus möglich ist, einen ersten Schneidabschnitt 424 und einen zweiten Schneidabschnitt 426 zu haben, die jeweils unterschiedliche Spitzenwinkel zwischen 5° und 85° haben. Es ist zu beachten, dass der in den 9 und 10A veranschaulichte Schneideinsatz 410 einen Spitzenwinkel von 55° hat. Außerdem hat der Einsatz 410 eine Bohrung 440, die sich durch ihn erstreckt, um einen Sicherungsstift oder eine Sicherungsschraube zum Anbringen des Einsatzes 410 in der Tasche eines Werkzeughalters aufzunehmen.
Schließlich sollte zu erkennen sein, dass erfindungsgemäße Einsätze auch invertierbar sein können und dass die Erläuterung zu den Schneidkanten an der Schnittlinie der oberen Fläche mit den Seiten und ihrer geometrischen Beziehung auch für Schneidkanten gilt, die an der Schnittlinie der unteren Fläche mit den Seiten gebildet sind.
Es sind zwar spezifische Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben worden, der Fachmann wird jedoch erkennen, dass verschiedene Änderungen und Alternativen hinsichtlich dieser Einzelheiten im Rahmen der gesamten Lehre der Offenbarung entwickelt werden können. Die derzeit bevorzugten Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, sind lediglich beispielhaft und in Bezug auf den Umfang der Erfindung, der die vollständige Breite der beigefügten Ansprüche und all ihre Äquivalente angeben soll, nicht einschränkend zu verstehen.

Claims

Schneideinsatz (10; 110; 410) für Metallbearbeitungsvorgänge, der einen Einsatzkörper umfasst mit: a) einer oberen Fläche (14; 114; 414) und einer unteren Fläche (16; 116; 416); b) Seiten zwischen der oberen Fläche (14; 114; 414) und der unteren Fläche (16; 116; 416), wobei die Seiten Kernseiten (18a, c, d, f; 118a, c, d, f; 418a, c, d, f) und Spitzenseiten umfassen (18a, b, d, e; 118a, b, d, e; 418a, b, d, e); c) Oberkanten (20a, c, d, f; 120a, c, d, f; 420a, c, d, f) an der Schnittlinie der oberen Fläche (14; 114; 414) mit den Seiten; d) Unterkanten (21a, b, d; 421a, d) an der Schnittlinie der unteren Fläche (16; 116; 416) mit den Seiten; e) einem Kern (22; 422), der von zwei Paaren (A, B) Kernseiten (18a, c, d, f; 118a, c, d, f; 418a, c, d, f) begrenzt ist, wobei jedes Paar eine erste Kernseite (18a, d; 118a, d; 418a, d) und eine zweite Kernseite (18c, f; 118c, f; 418c, f) hat und wobei die Oberkanten (20a, c, d, f; 120a, c, d, f; 420a, c, d, f) jedes Paares (A, B) Kernseiten (18a, c, d, f; 118a, c, d, f; 418a, c, d, f) miteinander einen Kernwinkel (X, W) bilden; 1) wobei die Oberkante (20a; 120a; 420a) der ersten Kernseite (18a; 118a; 418a) eines Paares (A) in Draufsicht parallel zur Oberkante (20d; 120d; 420d) der ersten Kernseite (18d; 118d; 418d) des anderen Paares (B) ist; 2) wobei die Oberkante (20c; 120c; 420c) der zweiten Kernseite (18c; 118c; 418c) eines Paares (A) in Draufsicht parallel zur Oberkante (20f; 120f; 420f) der zweiten Kernseite (18f; 118f; 418f) des anderen Paares (B) ist; f) einem ersten Schneidabschnitt (24; 124; 424) und einem zweiten Schneidabschnitt (26; 126; 426), die sich jeweils von dem Kern (22; 422) aus erstrecken, wobei jeder Schneidabschnitt (24; 124; 424) folgendes umfasst: 1) zwei Spitzenseiten (18a, b, d, e; 118a, b, d, e; 418a, b, d, e), wobei die Spitzenseiten (18a, b, d, e; 118a, b, d, e; 418a, b, d, e) Oberkanten (20a, b, d, e; 120a, b, d, e; 420a, b, d, e) haben, die unter Bildung einer Schneidspitze (28, 34; 128, 134; 428, 434) unter einem Spitzenwinkel (Y, Z; Y1, Z1) zusammenlaufen, und 2) eine Winkelhalbierende (30, 36; 130, 136; 430, 436), die den Spitzenwinkel (Y, Z; Y1, Z1) halbiert; g) wobei die Winkelhalbierende (30; 130; 430) des ersten Schneidabschnitts (24; 124; 424) in Draufsicht parallel zur Winkelhalbierenden (36; 136; 436) des zweiten Schneidabschnitts (26; 126; 426) und gegenüber dieser versetzt ist und h) wobei der Spitzenwinkel (Y, Z; Y1, Z1) kleiner als der Kernwinkel (X, W) ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spitzenseite (18a, d; 118a, d; 418a, d) jeder Schneidspitze (28, 34; 128, 134; 428, 434) mit der ersten Kernseite (18a, d; 118a, d; 418a, d) jedes Paares (A, B) Kernseiten (18a, c, d, f; 118a, c, d, f; 418a, c, d, f) übereinstimmt.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, bei dem der Spitzenwinkel (Y, Z; Y1, Z1) zwischen 15° und 85° beträgt.
Schneideinsatz nach Anspruch 2, bei dem jeder Spitzenwinkel (Y, Z; Y1, Z1) 35° beträgt.
Schneideinsatz nach Anspruch 2, bei dem jeder Spitzenwinkel (Y, Z; Y1, Z1) 55° beträgt.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Spitzenwinkel (Y; Y1) gleich dem zweiten Spitzenwinkel (Z; Z1) ist.
Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der erste Spitzenwinkel (Y) nicht gleich dem zweiten Spitzenwinkel (Z) ist.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Kernseite (318c) jedes Paares Kernseiten so mit einer Einkerbung (315) versehen ist, dass eine Oberkante jedes Schneidabschnitts (324) den Kern an einem ersten Punkt (P1) schneidet, der gegenüber einem zweiten Punkt (P2) zurückversetzt ist, der durch den Schnittpunkt einer gedachten Verlängerung (330) der Oberkante (320c) einer Einsatzseite (318c) mit dem Schneidabschnitt (324) definiert ist.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Einsatz (10; 110; 310; 410) ein Wendeschneideinsatz ist.
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer sich zwischen der oberen Fläche (14; 414) und der unteren Fläche (16; 416) erstreckenden Bohrung (40; 440) zur Aufnahme eines Sicherungsstiftes (42) zur Sicherung des Einsatzes (10; 410) in einer Tasche (102) eines Werkzeughalters (100).
Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die obere und die untere Fläche (14, 16; 114, 116; 414, 416) des Körpers (12; 412) Flächen zur Aufnahme einer Klemme aufweisen, mit der der Einsatz in einer Tasche (102) eines Werkzeughalters (100) gehalten wird.
Werkzeughalterbaugruppe mit I) einem Schneideinsatz (10; 110; 310; 410) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und II) einem Werkzeughalter (100) zum Stützen des Schneideinsatzes, wobei der Werkzeughalter (100) folgendes umfasst: a) einen Körper (104) mit einem Vorderende (106); b) eine Tasche (102) mit einem Boden (108) und Wänden (112), die sich von dem Vorderende (106) des Körpers (104) aus nach hinten erstrecken, wobei die Tasche (102) einen Kernbereich (113) hat, der dem Einsatzkern (22) entspricht und ihm Halt bietet; c) wobei zwei Wände im Kernbereich (113) zwei Seiten des Einsatzkerns (22) entsprechen und ihnen Halt bieten; d) wobei der Boden (108) im Kernbereich dem Einsatzkern (22) entspricht und ihm Halt bietet; e) wobei die Tasche (102) ferner eine Aussparung (114) aufweist, die sich vom Kernbereich (113) aus nach hinten erstreckt und deren Fläche ausreichend ist, damit sie eine Schneidspitze (28; 128; 428) des Einsatzes umschließt, wenn der Einsatz in der Tasche befestigt ist; f) wobei der Kernbereich (113) der Tasche (102) am Vorderende des Körpers (104) so endet, dass sich bei in der Tasche (102) positioniertem Einsatz eine Schneidspitze (28; 128; 428) über das Vorderende (106) des Werkzeughalters hinaus erstreckt, während die andere Schneidspitze von der Aussparung (114) der Tasche umschlossen ist.
Werkzeughalterbaugruppe nach Anspruch 11, bei dem die Aussparung (114) der Tasche Einsätze in einem Bereich von einem 85°-Rhombus bis zu einem 35°-Rhombus aufnehmen kann.
Werkzeughalterbaugruppe nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Tasche (102) so bemessen ist, dass sie dem kleinsten in die Tasche (102) passenden Einsatz vollen Halt gibt.
Werkzeughalterbaugruppe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner mit einer Unterlegplatte (300), die jedem Einsatz zugeordnet ist, der größer als der kleinste in der Tasche (102) des Werkzeughalters (100) angebrachte Einsatz ist.