DE60318245T2

DE60318245T2 - Schneideinsatz und Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE60318245T2
Application number: DE60318245T
Authority: DE
Inventors: Amir Satran
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-11-03
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: US20050214080A1; EP1575728B1; KR100796914B1; AU2003278583B2; EP1575728A1; PT1575728E; PL205585B1; JP2006507138A; RU2348491C2; IL168546A; CA2505759C; ZA200504155B; WO2004048021A1; ATE381404T1; IL153093A0; AU2003278583A1; RU2005116022A; ES2295655T3; DE60318245D1; CN100556596C

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz und ein Schneidwerkzeug für spanende Bearbeitungsvorgänge im allgemeinen und insbesondere zum Schneiden von Innenecken mit kleinem Radius und auch für schräg einstechende (ramp-down) Schneidvorgänge.
Hintergrund der Erfindung
Solche Schneidwerkzeuge, im allgemeinen in Form von Schaftfräsern und Aufsteckfräsern, werden in Metallbearbeitungsanwendungen bei der Herstellung von Werkzeugen und Formen und anderen Strukturen mit komplexen geometrischen Flächen und vorstehenden Ansätzen bzw. Schultern verwendet. Bei diesen Anwendungen ist es häufig erforderlich, Innenecken mit kleinem Radius, manchmal kleiner als 0,5 mm, zu erzeugen. Im allgemeinen werden komplexe geometrische Flächen in metallischen Werkstücken unter Verwendung von Schaftfräsern mit runder Stirn oder Schaftfräsern mit runden Schneideinsätzen erzeugt. Es gibt keine Schaftfräser mit runder Stirn, die austauschbare Schneideinsätze haben und Innenecken mit einem Radius von nur 0,5 mm erzeugen können. Ebenso gibt es keine runden Schneideinsätze mit Radien von nur 0,5 mm.
Beim Bearbeiten einer großen Fläche eines Werkstücks besteht die wirtschaftlichste Methode darin, Schneidwerkzeuge mit Schneideinsätzen mit großen Radien zu benutzen, um die groben Hauptmerkmale der Fläche zu erzeugen, und dann Werkzeuge zu benutzen, die kleine Radien schneiden können, um die feinen Merkmale zu erzeugen und um die Radien der Innenecken nach Bedarf zu reduzieren.
Schneideinsätze, die kleine Radien schneiden können, haben im allgemeinen eine rhombische Form, mit einer Schneid stirn (oder -ecke) mit dem erforderlichen kleinen Radius. Ein Beispiel für einen solchen Schneideinsatz und das zugeordnete Schneidwerkzeug ist im EP 1 157 768 A1 offenbart. Der Schneideinsatz hat eine positive Geometrie und deshalb nur zwei Schneidecken.
DE 28 11 086 A1 offenbart einen Wendeschneideinsatz für Rundlauf-Fräsmaschinen, bestehend aus einem Körper in Form eines Parallelepipeds mit einem parallelogrammförmigen Querschnitt mit zwei gegenüberliegenden Flachseiten, mit zwei zwischen diesen Flachseiten liegen Kantenflächen und zwei gegenüberliegenden Stirnflächen, wobei die Flachseiten und die Stirnflächen einander schneiden und Hauptschneidkanten bilden, wobei die Flachseiten (11, 12) und die Kantenflächen in einem Winkel von weniger als 90° einander schneiden und Kanten (17, 18) bilden, von denen ein Teil eine Nebenschneidkante bildet, während der verbleibende Teil in Form einer Aussparung (21, 22) vorgesehen ist, die für die Aufnahme eines Klemmelements bestimmt ist, wobei jede Aussparung durch ebene Flächen (23, 24) gebildet ist, deren Ausdehnung durch parallel zur Nebenschneidkante verlaufende Kanten begrenzt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz mit vier Schneidkanten bereitzustellen, der Innenecken mit kleinen Radien in ein Werkstück schneiden kann. Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, ein Schneidwerkzeug, wie etwa einen Schaftfräser, bereitzustellen, der einen solchen Schneideinsatz aufnehmen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schneideinsatz und ein Schneidwerkzeug der oben erwähnten Art bereitzustellen, die auch schräg einstechende Schneidvorgänge ausführen können.
Zusammenfassung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Schneideinsatz und das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug dienen zum Schneiden von Metallen und Verbundstoffen. Normalerweise wird der Schneideinsatz durch Formpressung und Sinterung von Karbidpulvern hergestellt. Aber Spritzgußtechniken können auch benutzt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Wendeschneideinsatz zur Verwendung in einem Schneidwerkzeug für Fräsvorgänge bereitgestellt, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Bei Bedarf unterscheidet sich der erste Winkel vom zweiten Winkel.
Ferner ist bei Bedarf der erste Winkel gleich dem zweiten Winkel.
Bei Bedarf weist die Umfangsseitenfläche ferner zwei diametral gegenüberliegende, im allgemeinen flache Nebenseitenflächen auf, wobei jede Nebenseitenfläche sich zwischen zwei Hauptseitenflächen befindet.
Für gewöhnlich hat der Schneideinsatz eine 180°-Drehsymmetrie um jede der ersten, zweiten und dritten Drehsymmetrieachse, wobei die erste Achse senkrecht zu den flachen Endbereichen ist und mit der Achse der Durchgangsbohrung übereinstimmt, die zweite Achse durch die Nebenseitenflächen führt und die dritte Achse durch die Eckseitenflächen führt.
Vorzugsweise weist jede Stirnfläche eine Spanfläche auf, die jedem Schneidkantenteil zugeordnet ist, wobei sich die Spanfläche vom Schneidkantenteil nach innen in Richtung der Medianebene erstreckt.
Ferner geht die Spanfläche vorzugsweise entlang eines Übergangs in einen Anstieg über, der vom Übergang nach oben von der Medianebene weg ansteigt.
Noch mehr bevorzugt erstreckt sich der einer gegebenen Stirnfläche zugeordnete Anstieg vom Übergang zum flachen Endbereich der gegebenen Stirnfläche.
Ebenfalls wird erfindungsgemäß ein Schneidwerkzeug für Fräsvorgänge bereitgestellt, wobei das Schneidwerkzeug eine Drehachse A hat und aufweist:
mehrere erfindungsgemäße Wendeschneideinsätze, wobei jeder Schneideinsatz in einen Einsatzsitz so eingesetzt ist, daß eine betriebsfähige erste Schneidkante in einem gegebenen Axialspanwinkel (γ) positioniert ist.
Normalerweise liegt der Axialspanwinkel (γ) im Bereich von 0° bis 5°.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend nur anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei diese folgendes zeigen:
1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes;
2 ist eine Endansicht des in 1 gezeigten Schneideinsatzes;
3 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Schneideinsatzes;
4 ist eine andere Seitenansicht des in 1 gezeigten Schneideinsatzes;
5A ist eine geschnittene Teilansicht des in 2 gezeigten Schneideinsatzes, bezogen auf die Linie VA-VA;
5B ist eine geschnittene Teilansicht des in 2 gezeigten Schneideinsatzes, bezogen auf die Linie VB-VB;
5C ist eine geschnittene Teilansicht des in 2 gezeigten Schneideinsatzes, bezogen auf die Linie VC-VC;
5D ist eine geschnittene Teilansicht des in 2 gezeigten Schneideinsatzes, bezogen auf die Linie VD-VD; und
6 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Es wird zuerst auf 1 bis 4 verwiesen, die einen erfindungsgemäßen Wendeschneideinsatz 10 zeigen. Der Schneideinsatz 10 hat zwei identische, im allgemeinen rhombische gegenüberliegende Stirnflächen 12 mit einer sich zwischen diesen erstreckenden Umfangsseitenfläche 14. Jede Stirnfläche 12 ist durch eine Umfangskante 16 begrenzt, an der die Stirnfläche 12 und die Umfangsseitenfläche 14 ineinander übergehen. Jede Umfangskante 16 weist zwei zusammenhängende Schneidkantenteile 18 auf, die durch zwei nichtschneidende Schneidkantenteile 20 getrennt sind. Nahe jedem Schneidkantenteil 18 ist eine Nut 22, die an einen im allgemeinen flachen Endbereich 24 der Stirnfläche 12 angrenzt. Folglich hat der Schneideinsatz 10 zwei gegenüberliegende flache Endbereiche 24. Die beiden gegenüberliegenden flachen Endbereiche 24 sind parallel zueinander und zu einer Medianebene M des Schneideinsatzes 10, der sich in der Mitte zwischen den flachen Endbereichen 24 befindet.
Die Umfangsseitenfläche 14 ist senkrecht zur Medianebene M und weist acht Teilseitenflächen auf, nämlich vier im allgemeinen flache Hauptseitenflächen 26, zwei diametral gegenüberliegende, abgerundete Eckseitenflächen 28 und zwei diametral gegenüberliegende, im allgemeinen flache Nebenseitenflächen 30. Jede Nebenseitenfläche 30 befindet sich zwischen den beiden Hauptseitenflächen 26 und geht in diese über. Entsprechend befindet sich jede Eckseitenfläche 28 zwischen den beiden Hauptseitenflächen 26 und geht in diese über.
Jeder Schneidkantenteil 18 weist eine erste Schneidkante 32, eine zweite Schneidkante 34 und eine Eckschneidkante 36 auf, bei der die erste und zweite Schneidkante 32, 34 ineinander übergehen. Jede erste Schneidkante 32 erstreckt sich weg von der Eckschneidkante 36, mit der sie in einen angrenzenden nichtschneidenden Kantenteil 20 übergeht, und in Richtung der Medianebene M. Die erste Schneidkante 32 ist vorzugsweise gerade und ist mit einem ersten Winkel Θ1 ungleich Null in bezug auf die Medianebene M geneigt. Entsprechend erstreckt sich jede zweite Schneidkante 34 weg von der Eckschneidkante 36, mit der sie in einen benachbarten nichtschneidenden Kantenteil 20 übergeht, und in Richtung der Medianebene M. Die zweite Schneidkante 34 ist vorzugsweise gerade und ist mit einem zweiten Winkel Θ2 ungleich Null in bezug auf die Medianebene M geneigt. Der erste und zweite Winkel Θ1, Θ2 können einander gleich oder ungleich sein. Die beiden einer gegebenen Stirnfläche 12 zugeordneten ersten Schneidkanten 32 sind zueinander geneigt und befinden sich in zugeordneten Hauptseitenflächen 26, die parallel zueinander sind, und die beiden zweiten einer gegebenen Stirnfläche 12 zugeordneten Schneidkanten 34 sind zueinander geneigt und befinden sich in zugeordneten Hauptseitenflächen 26, die parallel zueinander sind. Die flachen Nebenseitenflächen 30 bilden ein Paar diametral gegenüberliegender flacher Ecken des Schneideinsatzes 10.
Jede Stirnfläche 12 weist eine Spanfläche 38 auf, die zu jedem Schneidkantenteil 18 benachbart ist. Die Spanfläche 38 erstreckt sich vom Schneidkantenteil 18 nach innen in Rich tung der Medianebene M zu einem Übergang 40, wo sie in einen Anstieg 42 übergeht, der vom Übergang 40 von der Medianebene M weg in den flachen Endbereich 24 ansteigt. Wie aus 2 und 5A bis 5D ersichtlich ist, hat die an die erste Schneidkante 32 angrenzende Spanfläche 38 eine veränderliche Länge (senkrecht zur ersten Schneidkante 32 gemessen) entlang der Schneidkante. Sie hat eine erste Länge L1 (im Schnitt VA-VA) nahe einer benachbarten nichtschneidenden Kante 20 und eine zweite Länge L2 (im Schnitt VB-VB) nahe einer benachbarten Eckschneidkante 36, wobei die zweite Länge L2 größer ist als die erste Länge L1 und sich zwischen diesen beiden Werten entlang der Schneidkante kontinuierlich ändert. Andererseits hat die zu der zweiten Schneidkante 34 benachbarte Spanfläche 38 eine dritte Länge L3, die entlang der Länge der zweiten Schneidkante 34 annähernd konstant ist. Der Deutlichkeit halber wird darauf hingewiesen, daß die Linie, die in 1 und 2 als der Übergang 40 dargestellt ist, nur darstellenden Charakter hat. Aus 5A bis 5D ist ersichtlich, daß der Übergang 40 tatsächlich ein gekrümmter Bereich mit endlicher Breite ist, der Teil der Nut 22 ist.
Der Schneideinsatz 10 hat eine 180°-Drehsymmetrie um die erste, zweite und dritte Drehsymmetrieachse R1, R2, R3. Die erste Achse R1 ist senkrecht zu den flachen Endbereichen 24, die zweite Achse R2 führt durch die Nebenseitenflächen 30, und die dritte Achse R3 führt durch die Eckseitenflächen 28. Die zweite und die dritte Achse R2, R3 liegen in der Medianebene M, und die erste Achse R1 ist senkrecht zur zweiten und dritten Achse R2, R3. Der Schneideinsatz 10 ist mit einer Durchgangsbohrung 44 versehen, die die erste Drehsymmetrieachse R1 als Achse hat. Die Durchgangsbohrung 44 erstreckt sich zwischen den flachen Endbereichen 24 und definiert eine Axialrichtung des Schneideinsatzes. Man beachte in den Seitenansichten des Schneideinsatzes 10 in 3 und 4, daß der Schneideinsatz 10 in der axialen Richtung des Schneideinsatzes 10 in Bereichen, wo die flachen Endbereiche 24 direkt einander gegenüberliegen, am breitesten ist. Das heißt, die flachen Endbereiche 24 bilden axial am weitesten vorstehende Bereiche des Schneideinsatzes 10. Normalerweise liegt der Radius R der Eckschneidkanten 36 im Bereich von 0,2 bis 6,35 mm.
Es wird nunmehr auf 6 verwiesen, die ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug 46 zeigt. Das Schneidwerkzeug 46 ist ein Schaftfräser, der Innenecken mit kleinem Radius in ein Werkstück 48 entsprechend der Größe des Radius R der Eckschneidkanten 36 schneiden kann. Das Schneidwerkzeug 46 kann auch mittels der zweiten Schneidkante 34 schräg einstechende Schneidvorgänge durchführen. Das Schneidwerkzeug 46 hat eine Drehachse A und weist einen Schneidkörper 50 mit erfindungsgemäßen Wendeschneideinsätze 10 auf, die in Einsatzsitzen 52 des Schneidkörpers 50 sitzen. Jeder Schneideinsatz 10 hat zwei effektive betriebsfähige Schneidkanten, eine betriebsfähige erste Schneidkante 32' und eine betriebsfähige zweite Schneidkante 34', und eine betriebsfähige Eckschneidkante 36'. Die Einsatzsitze 52 sind so beschaffen, daß die betriebsfähige erste Schneidkante 32' mit einem Axialspanwinkel γ von normalerweise nahe 0°, aber im allgemeinen nicht größer als 5° positioniert ist. Da die betriebsfähige erste Schneidkante 32' einen ersten Winkel Θ1 in bezug auf die Medianebene M des Schneideinsatzes 10 bildet, wird normalerweise ein zugehöriger Rückfreiwinkel α nahe Θ1, aber im allgemeinen nicht kleiner als Θ1 – 5° zwischen dem Schneideinsatz 10 und Abschnitten der Fläche des Werkstücks 48 benachbart der betriebsfähigen zweiten Schneidkante 34' erreicht.
Die betriebsfähige erste Schneidkante 32' kann in einen vorderen Abschnitt nahe der betriebsfähigen Schneidkante 36', einen hinteren Abschnitt distal zur betriebsfähigen Schneidkante 36' und einen mittleren Abschnitt zwischen diesen eingeteilt werden. Bei Schneidvorgängen, die die Herstellung von Innenecken mit kleinem Radius in einem Werkstück erforderlich machen, wie etwa bei der Herstellung von Werkzeugen und Formen, ist es hauptsächlich die betriebsfähige Schneidkante 36', die am Schneidvorgang beteiligt ist. Man wird anerkennen, daß auch dann, wenn der vordere Abschnitt der betriebsfähigen ersten Schneidkante 32' bei solchen Schneidvorgängen ebenfalls beteiligt ist, die Nut 22 sich benachbart über die Gesamtlänge der betriebsfähigen ersten Schneidkante 32' vom vorderen Ab schnitt zum hinteren Abschnitt erstrecken sollte, um einen Zwischenraum zwischen der Stirnfläche 12 nahe dem hinteren Abschnitt der betriebsfähigen ersten Schneidkante 32' und dem Werkstück 48 zu schaffen. Man wird auch anerkennen, daß, wenn anstelle der flachen Nebenseitenflächen 30 der Schneideinsatz Ecken hätte, die über die flachen Nebenseitenflächen 30 hinausgehen, dieser Teil des Schneideinsatzes, der über die der betriebsfähigen ersten Schneidkante 32 zugeordneten flachen Nebenseitenflächen 30 hinaus vorsteht, unvorteilhaft in den Schnittkreis, der durch die betriebsfähige erste Schneidkante 32' gebildet wird, eindringen würde. Dies ist besonders wichtig, wenn im Bereich von vorstehenden Ansätzen bzw. Schultern gearbeitet wird und auch bei schräg einstechenden Schneidvorgängen.
Die Erfindung ist zwar mit einem gewissen Grad an Ausführlichkeit beschrieben worden, aber es versteht sich, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche möglich sind.

Claims

Wendeschneideinsatz (10) zur Verwendung in einem Schneidwerkzeug (44) für Fräsvorgänge mit: zwei identischen, im allgemeinen rhombischen gegenüberliegenden Stirnflächen (12); einer Umfangsseitenfläche (14), die sich zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnflächen (12) erstreckt, wobei die Umfangsseitenfläche (14) senkrecht zu einer Medianebene (M) des Schneideinsatzes (10) ist und sechs Teilseitenflächen aufweist, wobei vier der Teilseitenflächen im allgemeinen flache Hauptseitenflächen (26) sind und zwei der Teilseitenflächen diametral gegenüberliegende abgerundete Eckseitenflächen (28) sind, wobei jede Eckseitenfläche (28) sich zwischen den beiden Hauptseitenflächen (26) befindet und in diese übergeht; zwei ersten Schneidkanten (32) und zwei zweiten Schneidkanten (34), die jeder Stirnfläche (12) zugeordnet sind, wobei jede erste Schneidkante (32) einen ersten Winkel ungleich Null in bezug auf die Medianebene (M) bildet und jede zweite Schneidkante (34) einen zweiten Winkel ungleich Null in bezug auf die Medianebene (M) bildet, die beiden einer gegebenen Stirnfläche (12) zugeordneten ersten Schneidkanten (32) zueinander schräg angeordnet sind und sich in zugeordneten Hauptseitenflächen (26), die parallel zueinander sind, befinden und die beiden einer gegebenen Stirnfläche (12) zugeordneten zweiten Schneidkanten (34) zueinander schräg angeordnet sind und sich in zugeordneten Hauptseitenflächen (26), die parallel zueinander sind, befinden; zwei jeder Stirnfläche (12) zugeordneten Eckschneidkanten (36), wobei jede Eckschneidkante (36) in eine erste Schneidkante (32) und eine zweite Schneidkante (34) übergeht und mit diesen einen zusammenhängenden Schneidkantenteil (18) bildet; zwei gegenüberliegenden flachen Endbereichen (24), wobei jeder Stirnfläche (12) ein flacher Endbereich zugeordnet ist und die Medianebene (M) parallel zu jedem flachen Endbereich ist; einer Durchgangsbohrung (44), die sich zwischen den flachen Endbereichen (24) erstreckt, wobei die Durchgangsbohrung (44) eine Achse hat, die eine Axialrichtung des Schneideinsatzes definiert und die flachen Endbereiche (24) am weitesten axial vorstehende Bereiche des Schneideinsatzes (10) bilden.
Wendeschneideinsatz nach Anspruch 1, wobei sich der erste Winkel vom zweiten Winkel unterscheidet.
Wendeschneideinsatz nach Anspruch 1, ferner mit zwei diametral gegenüberliegenden, im allgemeinen flachen Nebenseitenflächen (30), wobei jede Nebenseitenfläche (30) sich zwischen zwei Hauptseitenflächen (26) befindet.
Wendeschneideinsatz nach Anspruch 3, wobei der Schneideinsatz (10) eine 180°-Drehsymmetrie um jede der ersten, zweiten und dritten Drehsymmetrieachse (R1, R2, R3) hat, wobei die erste Achse (R1) senkrecht zu den flachen Endbereichen (24) ist und mit der Achse der Durchgangsbohrung übereinstimmt, die zweite Achse (R2) durch die Nebenseitenflächen (30) führt und die dritte Achse (R3) durch die Eckseitenflächen (28) führt.
Wendeschneideinsatz nach Anspruch 1, wobei jede Stirnfläche (12) eine Spanfläche (38) aufweist, die jedem Schneidkantenteil (18) zugeordnet ist, wobei sich die Spanfläche (38) vom Schneidkantenteil (18) nach innen in Richtung der Medianebene (M) erstreckt.
Wendeschneideinsatz nach Anspruch 5, wobei die Spanfläche (38) entlang eines Übergangs (40) in einen Anstieg (42) übergeht, der vom Übergang (40) nach oben von der Medianebene (M) weg ansteigt.
Wendeschneideinsatz nach Anspruch 6, wobei sich der einer gegebenen Stirnfläche (12) zugeordnete Anstieg (42) vom Übergang (40) zum flachen Endbereich (24) der gegebenen Stirnfläche (12) erstreckt.
Schneidwerkzeug (44) für Fräsvorgänge, wobei das Schneidwerkzeug eine Drehachse (A) hat und aufweist: mehrere Wendeschneideinsätze (10) nach Anspruch 1, wobei jeder Schneideinsatz (10) in einen Einsatzsitz so eingesetzt ist, daß eine betriebsfähige erste Schneidkante (32') in einem gegebenen Axialspanwinkel (γ) positioniert ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 8, wobei der Axialspanwinkel (γ) im Bereich von 0° bis 5° liegt.