DE60305890T2

DE60305890T2 - Tangentialschneideinsatz und schneideinsatzhalter

Info

Publication number: DE60305890T2
Application number: DE60305890T
Authority: DE
Inventors: Gil Hecht
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2023-02-11
Also published as: KR20040094698A; US7073987B2; BR0307612A; PL206739B1; ATE328691T1; WO2003074218A8; AU2003208581B2; RU2312742C2; SI1480774T1; DK1480774T3; IL148535A; NZ534465A; US20080025803A1; JP2005518949A; PT1480774E; JP4448331B2; NO20043761L; RU2004126639A; ES2260609T3; WO2003074218A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen wendbaren Tangentialschneideinsatz zur Verwendung in Metallschneidprozessen im allgemeinen und zum Radial- und Axialdrehen eines rechtwinkligen abgestuften Ansatzes im besonderen. Ein Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist beispielsweise aus US-A-5 333 972 bekannt.
Hintergrund der Erfindung
Tangentialschneideinsätze, auch als On-edge- oder Laydown-Einsätze bekannt, sind in einem Einsatzhalter derartig ausgerichtet, daß während eines Schneidvorgangs an einem Werkstück die Schneidkräfte entlang einer größeren (dickeren) Abmessung des Schneideinsatzes gerichtet sind. Ein Vorteil einer solchen Anordnung besteht- darin, daß der Schneideinsatz größeren Schneidkräften standhalten kann, als wenn er so ausgerichtet ist, daß die Schneidkräfte entlang einer kleineren (dünneren) Abmessung des Schneideinsatzes gerichtet sind. Ein weiterer Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß es bei einer kleineren Abmessung, die senkrecht zu den Schneidkräften gerichtet ist, möglich ist, den Schneideinsatz zwischen Hindernissen nahe dem Werkstück hindurchzumanövrieren.
Zum Drehen eines rechtwinkligen abgestuften Ansatzes an einem Werkstück erfordert eine Schneidwerkzeuganordnung einen Schneideinsatz mit einer scharfen betriebsfähigen Schneidecke, einem Werkzeugfreiwinkel entlang seiner nichtbetriebsfähigen Schneidecke und einen stumpfen Einstellwinkel entlang seiner betriebsfähigen Schneidkante. Ein solcher Einstellwinkel ermöglicht eine nach außen gerichtete Auslaufbewegung, um einen Ansatz rechtwinklig zu schneiden, insbesondere eine nach außen gerichtete radiale Auslaufbewegung im Falle von Außenaxial drehvorgängen und eine nach außen gerichtete axiale Auslaufbewegung im Falle von Radialdrehvorgängen.
Angesichts dieser Beschränkungen sind Schneideinsätze zum Drehen von abgestuften Ansätzen normalerweise entweder rhombisch oder dreieckig; so daß jeweils zwei oder drei wendbare Einsatzschneidecken für einseitige Schneideinsätze vorhanden sind. Solche Schneideinsätze sind beispielsweise welche, die in US 4 632 608 dargestellt und beschrieben sind, wobei jede Einsatzschneidecke als vorstehender Nasenabschnitt am Übergang zwischen mittig vertiefte Einsatzseiten ausgebildet ist. Die Schneideinsätze sind vorzugsweise zweiseitig, um jeweils mit vier oder sechs wendbaren Einsatzschneidecken ausgebildet zu sein.
Angesichts der wachsenden Anzahl von Schneidecken ist in US 6 074 137 ein voll wendbarer nichttangentialer Schneideinsatz beschrieben. Der Schneideinsatz weist vier im wesentlichen konkave Seitenkanten auf, die sich zwischen gegenüberliegenden oberen und unteren, im wesentlichen rechtwinklige Flächen erstrecken. Benachbarte Seitenkanten stoßen an einer Schneidecke mit einem Winkel im Bereich von etwa 83° ± 5° aneinander. Obwohl der Schneideinsatz im wesentlichen rechtwinklig ist und obwohl er acht Schneidecken bietet, ist seine Schnittiefe begrenzt. Tatsächlich ist die maximale Schnittiefe auf weniger als die Länge einer Seite eines imaginären Quadrats, in das der Einsatz einbeschrieben ist, in einer Draufsicht des Einsatzes begrenzt. Ferner ist es kein Tangentialschneideinsatz.
1 und 2 zeigen ein Schneidwerkzeug 20 mit einem tangential angeordneten Schneideinsatz 22 sowohl für Axialals auch Radialdrehvorgänge, auch bekannt als Längs- und Plandrehvorgänge. Der Schneideinsatz 22 ist mit Freiwinkeln γ1 und γ2 für Radial- bzw. Axialdrehvorgänge ausgerichtet. Der Schneideinsatz 22 hat eine betriebsfähige Schneidecke 24, eine erste hintere nichtbetriebsfähige Schneidecke 26 bei Axialdrehvorgängen und eine zweite hintere nichtbetriebsfähige Schneidecke 28 bei Radialdrehvorgängen. Haupt- und Nebenschneidkanten 30, 32 erstrecken sich zwischen der betriebsfä higen Schneidecke 24 und den nichtbetriebsfähigen Schneidecken 28, 26.
3 ist eine anschauliche Zeichnung, die das Schneidwerkzeug 20 entweder bei Radial- oder Axialdrehvorgängen eines Werkstücks 33 zeigt. Gestrichelte Linien 34 zeigen einen idealen rechtwinkligen Ansatz, und die Strich-Punkt-Linie 35 ist eine imaginäre Verlängerung der Bearbeitungsfläche 36 des Werkstücks 33. Wie man sehen kann, sind bei einem Radialdrehvorgang die zweite hintere nichtbetriebsfähige Schneidecke 28 und ein Abschnitt der Hauptschneidkante 30 so ausgerichtet, daß sie sich über die imaginäre Verlängerung 35 der Bearbeitungsfläche 36 "hinaus erstrecken", und wären mit dem Werkstück 33 in Eingriff, wenn versucht würde, die Schnittiefe über eine Schnittiefe d hinaus zu erhöhen, wo die gestrichelte Linie die Hauptschneidkante 30 schneidet. Somit ist die Schnittiefe beim Radialdrehen eines rechtwinkligen Ansatzes begrenzt. Beim Axialdrehen in der in 3 gezeigten Konfiguration ist die Schnittiefe auch auf d begrenzt. Jede Erhöhung der Schnittiefe würde zu einem nichtrechtwinkligen Ansatz führen. Ebenso könnte der Einsatz mit einer solchen Ausrichtung konfiguriert sein, daß bei einem Axialdrehvorgang die erste hintere nichtbetriebsfähige Schneidecke 26 und ein Abschnitt der Nebenschneidkante 32 so angeordnet sind, daß er eine begrenzte Schnittiefe hat. Ebenso könnte der Einsatz mit einer solchen Ausrichtung konfiguriert sein, daß er sowohl bei Axial- als auch bei Radialdrehvorgängen aufgrund der ersten hinteren nichtbetriebsfähigen Schneidecke 26 und eines Abschnitts der Nebenschneidkante 32 und auch aufgrund der zweiten hinteren nichtbetriebsfähigen Schneidecke 28 und eines Abschnitts der Hauptschneidkante 30 eine begrenzte Schnittiefe hat.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Tangentialschneideinsatz bereitzustellen, der eine unbegrenzte Schnitttiefe beim Radial- und Axialdrehen eines abgestuften rechtwinkligen Ansatzes (engl. stepped square shoulder) an einem Werkstück hat.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Einsatzhalter zum Halten des Tangentialschneideinsatzes bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein wendbarer Schneideinsatz zur Verwendung in einem Schneidwerkzeug für Drehvorgänge bereitgestellt mit:
zwei gegenüberliegenden identischen Stirnflächen mit einer 180°-Drehsymmetrie um eine erste Achse (R1), die durch diese hindurchläuft,
einer Umfangsseitenfläche, die sich zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnflächen erstreckt, und
einer Umfangskante, die an der Schnittlinie jeder Stirnfläche und der Umfangsseitenfläche ausgebildet ist, wobei mindestens zwei Teilbereiche jeder Umfangskante Schneidkanten bilden;
wobei die Umfangsseitenfläche aufweist:
zwei gegenüberliegende identische Hauptseitenflächen mit einer 180°-Drehsymmetrie um eine zweite Achse (R2), die durch diese hindurchläuft, wobei die zweite Achse (R2) senkrecht zu der ersten Achse (R1) ist;
zwei gegenüberliegende identische Nebenseitenflächen mit einer 180°-Drehsymmetrie um eine dritte Achse (R3), die durch diese hindurchläuft, wobei die dritte Achse (R3) senkrecht zur ersten Achse (R1) und zur zweiten Achse (R2) ist;
eine Hauptebene (P2), die durch die erste Achse (R1) und die zweite Achse (R2) definiert ist;
eine Nebenebene (P1), die durch die erste Achse (R1) und die dritte Achse (R3) definiert ist;
eine Mittelebene (M), die durch die zweite Achse (R2) und die dritte Achse (R3) definiert ist;
wobei jede Stirnfläche vier Ecken aufweist, zwei abgesenkte Ecken und zwei erhöhte Ecken, wobei die abgesenkten Ecken näher an der Mittelebene (M) sind als die erhöhten Ecken;
in einer Seitenansicht einer der Nebenseitenflächen alle vier Ecken von der Nebenebene (P1) gleich beabstandet sind;
in einer Seitenansicht einer der Hauptseitenflächen alle vier Ecken von der Hauptebene (P2) gleich beabstandet sind.
Erfindungsgemäß hat der Schneideinsatz einen maximalen Abstand D1 zwischen den Nebenseitenflächen, der größer ist als ein maximaler Abstand D2 zwischen den Hauptseitenflächen.
Erfindungsgemäß ist in einer Endansicht des Schneideinsatzes jede Hauptseitenfläche vertieft.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung variiert in einer Endansicht der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Hauptseitenflächen vom maximalen Abstand D2 nahe den Ecken des Schneideinsatzes bis zu einem minimalen Abstand d2 an der Schnittlinie der Hauptseitenfläche mit der Hauptebene (P2).
Entsprechend einer spezifischen Anwendung der Erfindung ist der minimale Abstand d2 gegeben durch d2 = D2 – t, wobei der Wert t gegeben ist durch 0,3 mm ≤ t ≤ 0,4 mm.
Erfindungsgemäß ist in einer Endansicht des Schneideinsatzes jede Nebenseitenfläche vertieft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung variiert in einer Endansicht der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Nebenseitenflächen vom maximalen Abstand D1 nahe den Ecken des Schneideinsatzes bis zu einem minimalen Abstand d1 an der Schnittlinie der Nebenseitenflächen mit der Nebenebene (P1).
Entsprechend einer spezifischen Anwendung der Erfindung ist der minimale Abstand d1 gegeben durch d1 = D1 – s, wobei der Wert s gegeben ist durch 0,05 mm ≤ s ≤ 0,25 mm.
Erfindungsgemäß geht jede Nebenseitenfläche an einer Eckseitenfläche in eine benachbarte Hauptseitenfläche über, wobei sich jede Eckseitenfläche zwischen einer gegebenen erhöhten Ecke einer der beiden gegenüberliegenden Stirnflächen und einer gegebenen abgesenkten Ecke der anderen von einer der beiden gegenüberliegenden Stirnflächen erstreckt.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jede Schneidkante eine Hauptkante, eine Nebenkante und eine Eckkante zwischen diesen auf.
Erfindungsgemäß ist jede Hauptkante, Eckkante und Nebenkante an einer Schnittlinie einer benachbarten Hauptseiten fläche; Eckseitenfläche bzw. Nebenseitenfläche mit einer benachbarten Stirnfläche ausgebildet.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hauptkanten in einer Endansicht vertieft.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung variiert der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Hauptkanten vom maximalen Abstand D2 nahe den Eckkanten bis zu einem minimalen Abstand d2 an der Schnittlinie der Hauptkanten mit der Hauptebene (P2).
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Nebenkanten in einer Endansicht vertieft.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung variiert der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Nebenkanten vom maximalen Abstand D1 nahe den Eckkanten bis zum minimalen Abstand d1 an der Schnittlinie der Nebenkanten mit der Nebenebene (P1).
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet jede erhöhte Ecke eine Eckschneidkante, und benachbarte Haupt- und Nebenkanten bilden Haupt- bzw. Nebenschneidkanten.
Im allgemeinen hat die Hauptschneidkante eine Länge L1, die größer ist als die Hälfte des Abstands D1.
Im allgemeinen hat die Nebenschneidkante eine Länge L2, die annähernd gleich der Hälfte des Abstands D2 ist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Schneideinsatz ferner eine Einsatzdurchgangsbohrung auf, die sich zwischen den Hauptseitenflächen erstreckt und eine Bohrungsachse aufweist, die mit der zweiten Achse (R2) übereinstimmt.
Erfindungsgemäß wird ein Schneidwerkzeug bereitgestellt mit: dem erfindungsgemäßen Schneideinsatz, einer Distanzscheibe und einem Einsatzhalter mit einer Einsatzvertiefung, in der die Distanzscheibe und der Schneideinsatz sicher gehalten werden;
wobei die Einsatzvertiefung aufweist: eine Basisfläche, wobei an der Basisfläche eine gegebene Hauptseitenfläche des Schneideinsatzes anliegt, eine erste Seitenwand, die sich von der Basisfläche nach oben erstreckt, wobei an der ersten Seitenwand eine gegebene Nebenseitenfläche des Schneideinsatzes anliegt, und eine zweite Seitenwand, die sich von der Basisfläche nach oben erstreckt, wobei an der ersten Seitenwand die Hauptseitenfläche anliegt und quer zu dieser ist;
wobei die Distanzscheibe (engl. shim) aufweist: eine obere Fläche, an der eine nichtbetriebsfähige Stirnfläche des Schneideinsatzes anliegt, eine gegenüberliegende untere Fläche, die an der ersten Seitenwand anliegt, und eine Umfangsfläche, die sich zwischen diesen erstreckt;
eine Distanzscheibenschraube, die sich durch die Distanzscheibendurchgangsbohrung erstreckt und mit einer zweiten Gewindebohrung der zweiten Seitenwand in Gewindeeingriff ist, die Distanzscheibe in der Einsatzvertiefung befestigt; und
eine Sicherungsschraube, die sich durch die Einsatzbohrung erstreckt und in Gewindeeingriff mit der aufnehmenden Gewindebohrung der Basisfläche ist, den Schneideinsatz in der Einsatzvertiefung befestigt.
Bei Bedarf weist jede Stirnfläche des Schneideinsatzes ferner zwei Kegelstumpfe auf, die sich von der Mittelebene (M) weg erstrecken und die sich auf beiden Seiten der Hauptebene (P2) befinden, und die obere Fläche der Distanzscheibe weist erfindungsgemäß ferner eine erhöhte Fläche auf, die ein Abschnitt der oberen Fläche der Distanzscheibe ist und die von der oberen Fläche der Distanzscheibe vorsteht; wobei
die beiden Kegelstumpfe der nichtbetriebsfähigen Stirnfläche an der erhöhten Fläche der oberen Fläche der Distanzscheibe anliegen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend lediglich anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die folgendes zeigen:
1 ist eine Seitenansicht eines typischen bekannten Schneidwerkzeugs;
2 ist eine Endansicht des Schneidwerkzeugs in 1;
3 ist eine Draufsicht des Schneidwerkzeugs in 1 bei einem Drehvorgang;
4 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes;
5 ist eine erste Seitenansicht des Schneideinsatzes in 4;
6 ist eine zweite Seitenansicht des in 4 gezeigten Schneideinsatzes;
7 ist eine Schnittansicht des in 6 gezeigten Schneideinsatzes, bezogen auf C-C;
8 ist eine Endansicht des in 4 gezeigten Schneideinsatzes;
9 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs;
10 ist eine Endansicht des Schneidwerkzeugs in 9;
11 ist eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs bei einem Axialdrehvorgang;
12 ist eine Detailansicht von 11;
13 ist eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs bei einem Radialdrehvorgang;
14 ist eine Detailansicht von 13;
15 ist eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs; und
16 ist eine Endansicht eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Wir betrachten zunächst 4 bis 8, die einen erfindungsgemäßen wendbaren Tangentialschneideinsatz 38 zeigen. Der Schneideinsatz 38 wird im allgemeinen durch Formpressen und Sintern eines Sintercarbids, z. B. Wolframcarbid, hergestellt und kann beschichtet oder unbeschichtet sein. Der Schneideinsatz 38 ist in einer Endansicht im allgemeinen rechtwinklig und weist zwei identische Stirnflächen 40 und eine Umfangsseitenfläche 42 auf, die sich zwischen den Stirnflächen 40 erstreckt. Der Schneideinsatz 38 und die Stirnflächen 40 haben eine 180°-Drehsymmetrie um eine erste Achse R1, die durch die Stirnflächen 40 hindurchläuft. Da die Stirnflächen 40 iden tisch sind, wird nur eine beschrieben, wobei es sich versteht, daß die andere Stirnfläche 40 eine identische Struktur hat.
Die Umfangsseitenfläche 42 weist zwei identische gegenüberliegende Nebenseitenflächen 44, zwei identische gegenüberliegende Hauptseitenflächen 46 und vier gegenüberliegende Eckseitenflächen 48 auf. Benachbarte Haupt- und Nebenseitenflächen 46, 44 gehen an einer gemeinsamen Eckseitenfläche 48 ineinander über. Der Schneideinsatz 38 und die Hauptseitenfläche 46 haben eine 180°-Drehsymmetrie um eine zweite Achse R2, die senkrecht zur ersten Achse der Drehsymmetrie R1 ist und durch die Hauptseitenflächen 46 läuft. Der Schneideinsatz 38 und die Nebenseitenfläche 44 haben auch eine 180°-Drehsymmetrie um eine dritte Achse R3, die durch die Nebenseitenflächen 44 hindurchläuft und senkrecht sowohl zur ersten wie auch zur zweiten Achse einer 180°-Drehsymmetrie R1, R2 ist.
Die Umfangsseitenfläche 42 schneidet jede Stirnfläche 40 an einer Umfangskante 50. Die Umfangskante 50 weist zwei gegenüberliegende identische Hauptkanten 52, zwei gegenüberliegende identische Nebenkanten 54 und vier gegenüberliegende Eckkanten 56 auf. Benachbarte Haupt- und Nebenkanten 52, 54 gehen an einer gemeinsamen Eckkante 56 ineinander über. Die Hauptkanten 52 sind an einer Schnittlinie der Hauptseitenflächen 46 mit den Stirnflächen 40 ausgebildet, die Nebenkanten 54 sind an der Schnittlinie der Nebenseitenflächen 44 mit den Stirnflächen 40 ausgebildet, und die Eckkanten 56 sind an der Schnittlinie der Eckseitenflächen 48 mit den Stirnflächen 40 ausgebildet.
Was die weitere Beschreibung der geometrischen Eigenschaften des Schneideinsatzes 38 betrifft, so ist eine Nebenebene P1, zu der die Hauptkanten 52 in einer Endansicht des Schneideinsatzes 38 im allgemeinen parallel sind, durch die erste und dritte Drehsymmetrieachse R1, R3 definiert. Eine Hauptebene P2, zu der die Nebenkanten 54 in einer Endansicht des Schneideinsatzes 38 im allgemeinen parallel sind, ist durch die erste und zweite Drehsymmetrieachse R1, R2 definiert. Eine Mittelebene M, die senkrecht sowohl zur ersten als auch zur Hauptebene P1, P2 ist, ist durch die zweite und drit te Drehsymmetrieachse R2, R3 definiert. Ein Breitenmaß D1 des Schneideinsatzes 38 ist als maximales Abstandsmaß zwischen den Nebenseitenflächen 44 definiert, gemessen parallel zur dritten Achse R3. Ein Längenmaß D2 des Schneideinsatzes 38 ist als maximales Abstandsmaß zwischen den Hauptseitenflächen 46 definiert, gemessen parallel zur zweiten Achse R2. Beim Tangentialschneideinsatz 38 ist das Breitenmaß D1 größer als das Längenmaß D2.
Jeder der vier Eckkanten 56 einer gegebenen Stirnfläche sind vier Ecken mit zwei diametral gegenüberliegenden erhöhten Ecken 58 und zwei diametral gegenüberliegende abgesenkte Ecken 60 zugeordnet. Die abgesenkten Ecken 60 sind näher an der Mittelebene M als die erhöhten Ecken 58. In einer Seitenansicht beider Nebenseitenflächen 44 sind alle vier Ecken 58, 60 von der Nebenebene P1 gleich beabstandet. In einer Seitenansicht beider Hauptseitenflächen 46 sind alle vier Ecken 58, 60 von der Hauptebene P2 gleich beabstandet. Jede der Eckseitenflächen 48 erstreckt sich zwischen einer gegebenen erhöhten Ecke 58 und einer Stirnfläche 40 und einer benachbarten abgesenkten Ecke 60 auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 40. Jede Eckseitenfläche 48 hat einen gleichmäßigen Krümmungsradius entlang ihrer Länge und bildet normalerweise einen Bogenwinkel von 95° ± 3°. Durch die alternierenden erhöhten und abgesenkten Ecken 58, 60 kann der Schneideinsatz 38 vier erhöhte Ecken 58 (engl. same-handed raised corners) zum Wenden auf der gleichen Seite haben.
Benachbarte Haupt- und Nebenkanten 52, 54 erstrecken sich von der Eckkante 56 einer gegebenen erhöhten Ecke 58 mit einer variablen Neigung zu einer jeweiligen abgesenkten Ecke 60. In einer Seitenansicht des Schneideinsatzes 38 ist nahe jeder erhöhten Ecke 58 die Neigung jeder Hauptkante 52 (siehe 6) im allgemeinen konstant, wobei die Hauptkante 52 im wesentlichen parallel zur Mittelebene M ist. Bewegt man sich entlang der Hauptkante 52 in Richtung einer benachbarten abgesenkten Ecke 60, so vergrößert sich die Neigung allmählich und verringert sich schließlich nahe der abgesenkten Ecke 60. Wie man in 5 sehen kann, hat jede Nebenkante 54 eine im allgemeinen ähnliche Form wie die der Hauptkanten 52. Somit hat in einer jeweiligen Seitenansicht jede Haupt- und Nebenkante 52, 54 eine ähnliche wellenförmige langgestreckte "S"-Form.
In einer Endansicht des Schneideinsatzes 38 sind die Hauptkanten 52 konkav. Das heißt, die Hauptkanten 52 sind in einer Endansicht vertieft, wobei der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Hauptkanten 52 von annähernd D2 nahe den Eckkanten 56 bis zu einem minimalen Abstand d2 an der Schnittlinie der Hauptkanten 52 mit der Hauptebene P2 variiert. Der minimale Abstand d2 ist definiert durch D2 – t. In einem nichtbindenden Beispiel ist t größer oder gleich 0,3 mm und kleiner oder gleich 0,4 mm. In einer Endansicht des Schneideinsatzes 38 ist jede Hauptseitenfläche 46 auch konkav und auf die gleiche Weise vertieft wie ihre zugeordnete Hauptkante 52. Man beachte, daß sich die Änderung des Abstands zwischen den gegenüberliegenden Hauptkanten 52 (und ebenso den gegenüberliegenden Hauptseitenflächen 46) nicht gleichmäßig vom maximalen Wert D2 bis zum minimalen Wert d2 verringern muß.
In einer Endansicht des Schneideinsatzes 38 sind die Nebenkanten 54 auch konkav, nämlich wie die Hauptkanten 52. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Nebenkanten 54 in einer Endansicht variiert von annähernd D1 nahe den Eckkanten 56 bis zu einem minimalen Abstand d1 an der Schnittlinie der Nebenkanten 54 mit der Nebenebene P1. Der minimale Abstand d1 ist definiert durch D1 – s. In einem nichtbindenden Beispiel ist s größer oder gleich 0,05 mm und kleiner oder gleich 0,25 mm. Ebenso ist in einer Endansicht des Schneideinsatzes 38 jede Nebenseitenfläche 44 konkav und auf die gleiche Weise vertieft wie ihre Nebenkante 54. Die Änderung des Abstands zwischen den gegenüberliegenden Nebenkanten 54 (und ebenso den gegenüberliegenden Nebenseitenflächen 44) muß sich nicht gleichmäßig vom maximalen Wert D1 bis zum minimalen Wert d1 verringern.
Man wird anerkennen, daß, obwohl die gesamte Umfangskante 50 als Schneidkante fungieren kann, in der Praxis Teilbereiche der Umfangskante 50 nahe den abgesenkten Ecken 60 nicht als Schneidkanten fungieren können. Gemäß einer spezifischen Anwendung der Erfindung hat jede gegebene Umfangskante 50 eine effektive Hauptschneidkante 66, die sich von einer zu geordneten gegebenen erhöhten Ecke 58 entlang der gegebenen Eckkante 56 und der gegebenen Hauptkante 52 bei einer gegebenen Hauptschneidkantenlänge L1 erstreckt, die größer ist als die Hälfte des Breitenmaßes D1. Zusätzlich hat jede Umfangskante 50 gemäß der spezifischen Anwendung der Erfindung eine effektive Nebenschneidkante 68, die sich von einer zugeordneten gegebenen erhöhten Ecke 58 entlang der gegebenen Eckkante 56 und der gegebenen Nebenkante 54 bei einer gegebenen Nebenschneidkantenlänge L2 erstreckt, die annähernd die Hälfte des Längemaßes D2 ist.
Wir betrachten nunmehr 9 und 10, die Seitenansichten eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs 70 zeigen. Der Schneideinsatz 38 hat Freiwinkel γ1, γ2 und stellt eine betriebsfähige erhöhte Ecke 58' dar, die vom Schneidwerkzeug 70 nach außen vorsteht.
Wir betrachten nachstehend 11 und 12, die den Schneideinsatz 38 in einem Einsatzhalter 72 in einer Draufsicht beim Axialdrehen eines rechtwinkligen abgestuften Ansatzes 74 eines Werkstücks 76 zeigen, das sich um eine Achse A dreht. Nahe dem rechtwinkligen Ansatz 74 ist eine betriebsfähige Hauptkante 52', eine betriebsfähige Eckkante 56' einer betriebsfähigen erhöhten Ecke 58', eine betriebsfähigen Nebenkante 54' und eine hintere untere Eckkante 78'. Man wird anerkennen, daß eine betriebsfähige Nebenkante 54' eine Sekundärschneidkante oder Abstreifer bildet und daß nur ein kleiner Teilbereich derselben nahe der betriebsfähigen Eckkante 56' das Werkstück 76 berührt. Aufgrund der Freiwinkel γ1, γ2 und irgendeiner anderen erforderlichen Ausrichtung des Schneideinsatzes 38 entsteht ein Einstellwinkel K zwischen der Hauptkante 52 und der Vorschubrichtung F1 und ein Anstellwinkel Kn zwischen der betriebsfähigen Nebenkante 54' und einer zylindrischen Oberfläche 80 des Werkstücks 76. Wie man sehen kann, ist die hintere untere Eckkante 78' vollständig von der zylindrischen Oberfläche 80 des Werkstücks 76 abgehoben, so daß die Schnittiefe beim Axialdrehen unbegrenzt ist.
Wir betrachten nachstehend 13 und 14, die den Schneideinsatz 38 in einem Einsatzhalter 72 in einer Draufsicht beim Radialdrehen einer zylindrischen Oberfläche 80 ei nes Werkstücks 76 zeigen, das sich um eine Achse A dreht. Nahe der zylindrischen Oberfläche 80 ist eine betriebsfähige Hauptkante 52', eine betriebsfähige Eckkante 56' der betriebsfähigen Eckkante 58', eine betriebsfähige Nebenkante 54' und eine hintere untere Eckkante 78''. Man wird anerkennen, daß eine betriebsfähige Hauptkante 52' eine Sekundärschneidkante oder Abstreifer bildet und daß nur ein kleiner Teilbereich derselben nahe der betriebsfähigen Eckkante 56' das Werkstück 76 berührt. Aufgrund der Freiwinkel γ1, γ2 und irgendeiner anderen erforderlichen Ausrichtung des Schneideinsatzes 38 entsteht ein Einstellwinkel K zwischen der betriebsfähigen Nebenkante 54' und der Vorschubrichtung F2 und ein Anstellwinkel Kn zwischen der betriebsfähigen Hauptkante 52' und einem rechtwinkligen abgestuften Ansatz 74 des Werkstücks 76. Wie man sehen kann, ist die hintere untere Eckkante 78'' vollständig vom rechtwinkligen abgestuften Ansatz 74 des Werkstücks 76 abgehoben, so daß die Schnittiefe beim Radialdrehen unbegrenzt ist.
Das Anlegen und Befestigen des Schneideinsatzes 38 werden nachstehend mit Bezug auf 15 beschrieben, die verschiedene oben nicht erwähnte Elemente zeigt. Diese Elemente sind u. a. zwei Kegelstumpfe 82 an jeder Stirnfläche 40, eine Einsatzvertiefung 84 des Einsatzhalters 72, eine Einsatzdurchgangsbohrung 86, eine Sicherungsschraube 88, eine Distanzscheibe 90 und eine Distanzscheibenschraube 92.
Die Einsatzvertiefung 84 weist eine erste und zweite Seitenwand 94, 96 auf, die sich von einer Basisfläche 98 der Einsatzvertiefung 84 senkrecht erstrecken. Die Distanzscheibe 90 weist eine obere Fläche 100, eine gegenüberliegende ebene untere Fläche 102 und eine Umfangsfläche 104 auf, die sich zwischen diesen erstreckt. Die obere Fläche 100 der Distanzscheibe 90 weist eine erhöhte Fläche 106 auf, die sich von der unteren Fläche 102 der Distanzscheibe 90 erstreckt. Eine Distanzscheibendurchgangsbohrung 108 erstreckt sich zwischen der oberen Fläche 100 und der unteren Fläche 102. Die beiden Kegelstumpfe 82 jeder Stirnfläche 40 erstrecken sich von der Mittelebene M und befinden sich auf beiden Seiten der Hauptebene P2. Die Kegelstumpfe 82 behindern mit Wahrscheinlichkeit den Spanabfluß, wodurch die Längen L1, L2 der Haupt- und Nebenschneidkanten 66, 68 begrenzt werden.
Die Distanzscheibe 90 ist in der Einsatzvertiefung 84 fest angeordnet, wobei ihre untere Fläche 102 an der zweiten Seitenwand 96 anliegt: Die Distanzscheibenschraube 92 erstreckt sich durch die Distanzscheibendurchgangsbohrung 108 und ist in Gewindeeingriff mit einer zweiten Gewindebohrung 110, die durch die zweite Seitenwand 96 reicht, so daß die Distanzscheibe 90 in der Einsatzvertiefung 84 fest angeordnet ist. Der Schneideinsatz 38 ist mit einer nichtbetriebsfähigen Stirnfläche 40 nahe der oberen Fläche 100 der Distanzscheibe 90 in der Einsatzvertiefung 84 fest angeordnet. Die erste Seitenwand 94 liegt an der Nebenseitenfläche 44 des Schneideinsatzes 38 an, und die Basisfläche 98 liegt an der Hauptseitenfläche 46 an. Die beiden Kegelstumpfe 82 einer nichtbetriebsfähigen Stirnfläche 40 liegen an der erhöhten Fläche 106 der oberen Fläche 100 der Distanzscheibe 90 an. Die Sicherungsschraube 88 erstreckt sich durch die Einsatzdurchgangsbohrung 86 und steht in Gewindeeingriff mit einer aufnehmenden Gewindebohrung 112 in der Basisfläche 98 der Einsatzvertiefung 84.
Man wird anerkennen, daß die bestimmte Form der Stirnflächen 40 von den Konstruktionsfaktoren abhängt, die verschiedene Arbeitsbedingungen berücksichtigen. Um beispielsweise den effektiven Schneidkeilwinkel zu erhöhen, ist eine Phase 114 nahe der Umfangskante 50 (siehe 7) vorgesehen. Eine Spanfläche 116 neigt sich von der Phase 114 nach unten und nach innen. Bei Bedarf kann die Spanfläche mit geeigneten Spansteuerelementen versehen sein.
Es ist vorteilhaft, wenn vertiefte Seitenflächen und Seitenkanten vorhanden sind, um Herstellungstoleranzen zu berücksichtigen, so daß die Seiten nicht konvex oder partiell konvex werden, wenn man sie in einer Endansicht betrachtet, und das Werkstück behindern. Es ist möglich, gerade Seitenkanten zu verwenden, d. h. die Hauptseitenflächen 46 und die Hauptseitenkanten 52 könnten gerade sein, wie in 16 gezeigt, entweder durch genaue Herstellungstoleranzen beim Pressen und Sintern oder durch zusätzliche Schleifschritte.
Obwohl die Erfindung in einem gewissen Grad von Detailliertheit beschrieben worden ist, versteht es sich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Wendbarer Schneideinsatz (38) mit: zwei gegenüberliegenden identischen Stirnflächen (40) mit einer 180°-Drehsymmetrie um eine erste Achse (R1), die durch diese hindurchläuft, einer Umfangsseitenfläche (42), die sich zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnflächen (40) erstreckt, und einer Umfangskante (50), die an der Schnittlinie jeder Stirnfläche (40) und der Umfangsseitenfläche (42) ausgebildet ist, wobei mindestens zwei Teilbereiche jeder Umfangskante (50) Schneidkanten bilden; wobei die Umfangsseitenfläche (42) aufweist: zwei gegenüberliegende identische Hauptseitenflächen (46) mit einer 180°-Drehsymmetrie um eine zweite Achse (R2), die durch diese hindurchläuft, wobei die zweite Achse (R2) senkrecht zur ersten Achse (R1) ist; und zwei gegenüberliegende identische Nebenseitenflächen (44) mit einer 180°-Drehsymmetrie um eine dritte Achse (R3), die durch diese hindurchläuft, wobei die dritte Achse (R3) senkrecht zur ersten Achse (R1) und zur zweiten Achse (R2) ist; eine Hauptebene (P2), die durch die erste Achse (R1) und die zweite Achse (R2) definiert ist; eine Nebenebene (P1), die durch die erste Achse (R1) und die dritte Achse (R3) definiert ist; eine Mittelebene (M), die durch die zweite Achse (R2) und die dritte Achse (R3) definiert ist; wobei jede Stirnfläche (40) vier Ecken (58, 58', 60) aufweist; in einer Seitenansicht einer der Nebenseitenflächen (44) alle vier Ecken (58, 58', 60) von der Nebenebene (P1) gleichmäßig beabstandet sind; in einer Seitenansicht einer der Hauptseitenflächen (46) alle vier Ecken (58, 58', 60) von der Hauptebene (P2) gleichmäßig beabstandet sind; dadurch gekennzeichnet, daß zwei der vier Ecken abgesenkt sind und zwei Ecken erhöht sind, wobei die abgesenkten Ecken (60) näher an der Mittelebene (M) sind als die erhöhten Ecken (58, 58').
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 1, wobei der Schneideinsatz (38) einen maximalen Abstand D1 zwischen den Nebenseitenflächen (44) hat, der größer ist als der maximale Abstand D2 zwischen den Hauptseitenflächen (46).
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 2, wobei in einer Endansicht des Schneideinsatzes (38) jede Hauptseitenfläche (46) vertieft ist.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 3, wobei in einer Endansicht der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Hauptseitenflächen (46) vom maximalen Abstand D2 nahe den Ecken des Schneideinsatzes (38) bis zum minimalen Abstand d2 an der Schnittlinie der Hauptseitenflächen (46) mit der Hauptebene (P2) variiert.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 4, wobei der minimale Abstand d2 gegeben ist durch d2 = D2 – t, wobei der Wert t gegeben ist durch 0,3 mm ≤ t ≤ 0,4 mm.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 2, wobei in einer Endansicht des Schneideinsatzes (38) jede Nebenseitenfläche (44) vertieft ist.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 6, wobei in einer Endansicht der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Nebenseitenflächen (44) vom maximalen Abstand D1 nahe den Ecken des Schneideinsatzes (38) bis zum minimalen Abstand d1 an der Schnittlinie der Nebenseitenflächen (44) mit der Nebenebene (P1) variiert.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 7, wobei der minimale Abstand d1 gegeben ist durch d1 = D1 – s, wobei der Wert s gegeben ist durch 0,05 mm ≤ s ≤ 0,25 mm.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 1, wobei jede Nebenseitenfläche (44) an einer Eckseitenfläche (48) in eine benachbarte Hauptseitenfläche (46) übergeht, wobei sich jede Eckseitenfläche (48) zwischen einer gegebenen erhöhten Ecke (58, 58') einer der beiden gegenüberliegenden Stirnflächen (40) und einer gegebenen abgesenkten Ecke (60) der anderen der beiden gegenüberliegenden Stirnflächen (40) erstreckt.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 9, wobei jede Schneidkante eine Hauptkante (52, 52'), eine Nebenkante (54, 54') und eine Eckkante (56, 56') zwischen diesen aufweist.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 10, wobei jede Hauptkante (52, 52'), Eckkante (56, 56') und Nebenkante (54, 54') an der Schnittlinie einer benachbarten Hauptseitenfläche (46), Eckseitenfläche (48) bzw. Nebenseitenfläche (44) mit einer benachbarten Stirnfläche (40) ausgebildet ist.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 11, wobei die Hauptkanten (52, 52') in einer Endansicht vertieft sind.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 4 und 12, wobei der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Hauptkanten (52, 52') vom maximalen Abstand D2 nahe den Eckkanten (56, 56') bis zum minimalen Abstand d2 an der Schnittlinie der Hauptkanten (52, 52') mit der Hauptebene (P2) variiert.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 11, wobei die Nebenkanten (54, 54') in einer Endansicht vertieft sind.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 7 und 14, wobei der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Nebenkanten (54, 54') vom maximalen Abstand D1 nahe den Eckkanten (56, 56') bis zum minimalen Abstand d1 an der Schnittlinie der Nebenkanten (54, 54') mit der Nebenfläche (P1) variiert.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 11, wobei jede erhöhte Ecke (58, 58') eine Eckschneidkante (56') bildet und benachbarte Haupt- und Nebenkanten (52, 52', 54, 54') jeweils Haupt- und Nebenschneidkanten (66, 68) bilden.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 16, wobei die Hauptschneidkante (66) eine Länge L1 hat, die größer ist als die Hälfte des Abstands D1.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 17, wobei die Nebenschneidkante (68) eine Länge L2 hat, die annähernd die Hälfte des Abstands D2 ist.
Wendbarer Schneideinsatz (38) nach Anspruch 1, wobei der Schneideinsatz (38) ferner eine Einsatzdurchgangsbohrung (86) aufweist, die sich zwischen den Hauptseitenflächen (46) erstreckt und eine Bohrungsachse aufweist, die mit der zweiten Achse (R2) koinzident ist.
Schneidwerkzeug (70) mit: dem Schneideinsatz (38) nach Anspruch 19; einer Distanzscheibe (90); und einem Einsatzhalter (72) mit einer Einsatzvertiefung (84), in der die Distanzscheibe (90) und der Schneideinsatz (38) sicher gehalten werden; wobei die Einsatzvertiefung (84) aufweist: eine Basisfläche (98), wobei an der Basisfläche (98) eine gegebene Hauptseitenfläche (46) des Schneideinsatzes (38) anliegt, eine erste Seitenwand (94), die sich von der Basisfläche (98) senkrecht erstreckt, wobei an der ersten Seitenwand (94) eine gegebene Nebenseitenfläche (44) des Schneideinsatzes (38) anliegt, und eine zweite Seitenwand (96), die sich von der Basisfläche (98) senkrecht erstreckt, wobei die erste Seitenwand (94) zu der Hauptseitenfläche (46) benachbart und zu dieser quer ist; wobei die Distanzscheibe (90) aufweist: eine obere Fläche (100), an der eine nichtbetriebsfähige Stirnfläche (40) des Schneideinsatzes (38) anliegt, eine gegenüberliegende untere Fläche (102), die an der ersten Seitenwand (94) anliegt, und eine Umfangsfläche (104), die sich zwischen diesen erstreckt; eine Distanzscheibenschraube (92), die sich durch die Distanzscheibendurchgangsbohrung (108) erstreckt und mit einer zweiten Gewindebohrung (110) der zweiten Seitenwand (96) in Gewindeeingriff ist, die Distanzscheibe (90) in der Einsatzvertiefung (84) befestigt; und eine Sicherungsschraube (88), die sich durch die Einsatzdurchgangsbohrung (86) erstreckt und in Gewindeeingriff mit der aufnehmenden Gewindebohrung (112) der Basisfläche (98) ist, den Schneideinsatz (38) in der Einsatzvertiefung (84) befestigt.
Schneidwerkzeug (70) nach Anspruch 20, wobei jede Stirnfläche (40) des Schneideinsatzes (38) ferner zwei Kegelstumpfe (82) aufweist, die sich von der Mittelebene (M) weg erstrecken und die sich auf beiden Seiten der Hauptebene (P2) befinden, und die obere Fläche (100) der Distanzscheibe (90) erfindungsgemäß ferner eine erhöhte Fläche (106) aufweist, die ein Abschnitt der oberen Fläche (100) der Distanzscheibe (90) ist und von der oberen Fläche (100) der Distanzscheibe (90) vorsteht; wobei die beiden Kegelstumpfe (82) der nichtbetriebsfähigen Stirnfläche (40) an der erhöhten Fläche (106) der oberen Fläche (100) der Distanzscheibe (90) anliegen.