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Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 einen Schneideinsatz zur Verwendung in einem
rotierenden Umfangsfräser mit einem im wesentlichen zylindrischen
Halter, in dem eine oder mehr Umfangsvertiefungen ausgebildet
sind, in denen eine entsprechende Anzahl austauschbarer
Hartmetallschneideinsätze jeweils lösbar angebracht ist, wobei
die oder jede Vertiefung ferner einen Spanraum vor jedem
Einsatz vorsieht, siehe z. B. die EP-A-0 239 045.
Hintergrund der Erfindung
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Der in Fräswerkzeugen verwendete Schneideinsatz besteht
im allgemeinen aus einem Prismenkörper mit einer ebenen
Basis, von der aus Seitenflächen - Hinterflankenflächen
- verlaufen, die durch die obere Fläche - die
Schneidbrustfläche - geschnitten werden. Der Schneideinsatz hat mindestens
eine Schneidkante, die als eine Kante definiert ist, die
durch den Schnittpunkt der Schneidbrustfläche mit der der
Hinterflanke entsteht.
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Der Einsatz wird so im Werkzeug gehalten, daß sich die
Schneidkante im kreisförmigen Schneidweg des Werkzeugs
befindet und zur Drehachse um einen Winkel geneigt ist, der als
der axiale Spanwinkel bezeichnet wird.
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Der Wert des axialen Spanwinkels hat direkten Einfluß
auf die Stabilität des Werkzeugs während des Betriebs und
auch auf die Haltbarkeit der Schneidkante. Im allgemeinen ist
es vorteilhaft, die Einsätze in großen axialen Spanwinkeln
anzuordnen. Bei Werkzeugen mit austauschbaren Einsätzen ruft
die Schaffung solcher großen axialen Spanwinkel eine
Strukturschwächung des Werkzeugs hervor. Folglich sind die meisten
üblichen Fräswerkzeuge für eine Verwendung mit relativ
geringen axialen Spanwinkeln aufgebaut.
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Bekanntlich sind bei Einsätzen für Fräswerkzeuge die
verwendeten Hinterwinkel im Vergleich zu den bei stationären
Schneidwerkzeugen verwendeten Winkeln relativ groß, was
besonders für Fräswerkzeuge mit Schneidwegen gilt, die einen
geringen Durchmesser haben. Eine Erhöhung des Hinterwinkels
führt zu einer Schwächung der Schneidkante, wodurch der Wert
des Hinterwinkels begrenzt ist. Der Wert des Hinterwinkels
wird entsprechend dem Werkstoff des Werkstücks, dem
Werkstoff, aus dem die Schneidkante ausgebildet ist, und dem
Schneidwegdurchmesser des Werkzeugs bestimmt. Im allgemeinen
liegt bei Werkstücken aus harten und zähen Werkstoffen der
Hinterwinkel zwischen 6º und 8º mit Werkzeugen aus
Schnellstahl und zwischen 5º und 7º mit Karbidwerkzeugen.
Andererseits kann der Hinterwinkel bei Werkstücken aus weichen
unlegierten Stählen, Gußeisen usw. bis 20º betragen.
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Eine Brustfläche des Einsatzes ist die Fläche, auf die
sich die Späne bei ihrem Abtrennen stützen. Wo die Neigung
der Brustfläche so ist, daß die Schneidkante schärfer oder
spitzer wird, ist der Spanwinkel als positiv definiert. Wo
dagegen die Neigung der Schneidfläche so ist, daß die
Schneidkante weniger scharf oder stumpfer wird, ist der
Spanwinkel als negativ definiert. Bekanntlich verringert sich bei
Erhöhung des Spanwinkels in positiver Richtung normalerweise
sowohl die erforderliche Schnittkraft als auch die erzeugte
Schneidtemperatur. Ferner erhöht sich die Standzeit für einen
solchen Einsatz mit einem relativ hohen positiven Spanwinkel
normalerweise bis zu einem bestimmten Optimalwert des
Hinterwinkels. Andererseits ist die Größe des Spanwinkels durch die
Eigenschaften des Einsatzwerkstoffs begrenzt. Daher ist es
nicht möglich, den Spanwinkel über einen bestimmten
Höchstwert hinaus zu erhöhen.
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Zum Erreichen einer optimalen Schneidleistung und
Standzeit ist es daher wünschenswert, daß sowohl für den
Hinterwinkel als auch für den Spanwinkel an allen Punkten entlang
der Länge der Schneidkante ein möglichst großer Wert
beibehalten wird.
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Festgestellt wurde jedoch, daß bei rotierenden
Umfangsfräsern als Ergebnis der Anordnung der Einsätze, um einen
axialen Spanwinkel zur Fräserlängsachse zu bilden, der durch
die Schneidkante an ihrem vorderen Ende gebildete
Hinterwinkel sehr viel größer ist als der durch die Schneidkante an
ihrem entgegengesetzten hinteren Ende gebildete Hinterwinkel.
Unter der Annahme, daß der durch die Schneidkante an ihrem
hinteren Ende gebildete relativ kleinere Hinterwinkel
tatsächlich der zu verwendende Mindesthinterwinkel ist, wird
deutlich, daß der Hinterwinkel am vorderen Ende übermäßig
groß ist und dadurch zu einer erhöhten Schwächungsgefahr für
die Schneidkante an diesem Punkt und einer daraus folgenden
kürzeren Standzeit führt. Zwar ist der durch den Einsatz an
seinem hinteren Ende gebildete Spanwinkel im erforderlichen
Grad positiv; andererseits ist der durch den Einsatz an
seinem vorderen Ende gebildete Spanwinkel übermäßig negativ, was
die Ausübung hoher Schnittkräfte auf die Schneidkante an
diesem vorderen Ende erfordert, wobei solche hohen Schnittkräfte
zu Werkzeugrattern, Einsatzbruch und einer allgemeinen
Standzeitverkürzung führen.
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Bei bekannten rotierenden Fräsern mit austauschbaren, in
einem Winkel zur Werkzeugdrehachse angeordneten Einsätzen
sind die Einsätze mit geraden Schneidkanten ausgebildet. Bei
Verwendung solcher Werkzeuge zum Fräsen einer Fläche parallel
zur Drehachse ist die gefräcte Fläche nicht glatt und besteht
aus konkaven Abschnitten. Natürlich beeinträchtigt das die
Fräsqualität und ergibt sich aus der Tatsache, daß die
Berührungspunkte zwischen Schneicikante und Werkstück nicht alle in
der gleichen Radialentfernung von der Achse liegen.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfilidung besteht darin, einen neuen
und verbesserten rotierender Umfangsfräser mit
Schneideinsätzen zu schaffen, bei dein einige oder alle der vorstehend
genannten Nachteile im wesentlichen verringert oder überwunden
sind.
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Erfindungsgemäß ist ein Schneideinsatz zur Verwendung in
einem rotierenden Umfangsfräser mit einem zylindrischen
Halter und mindestens einem austauschbaren, am Umfang
angeordneten Schneideinsatz vorgesehen, wobei der Schneideinsatz mit
mindestens einer Schneidkante ausgebildet ist, die zwischen
einer Schneidbrustfläche und einer Hinterflankenfläche des
Einsatzes definiert ist, der an dem Halter so angeordnet ist,
daß er einen axialen Spanwinkel von ungleich 0 darstellt, die
Schneidbrustfläche und die Hinterflankenfläche kontinuierlich
gekrümmt sind, so daß die Einsatzspan- und -hinterwinkel, die
in bezug auf den zylindrischen Halter definiert sind, im
wesentlichen entlang der Länge der Schneidkante unverändert
bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante in
bezug zu der entsprechenden Kante der Einsatzbasis schräg
liegt, um einen Winkel, der im wesentlichen entlang der Länge
der Schneidkante unverändert bleibt, so daß der Einsatz einen
axialen Spanwinkel mit relativ vergrößertem Wert erhält.
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Indem auf diese Weise gewährleistet wird, daß die
Einsatzspan- und -hinterwinkel zum zylindrischen Halter im
wesentlichen entlang der Länge der Schneidkante und bei jedem
gewählten axialen Spanwinkel unverändert bleiben, kann die
Schneidkante entlang ihrer Länge die gleichen optimal
wirksamen Hinter- und Spanwinkel haben, was zu einer längeren
Standzeit und zu geringeren Schnittkräften führt.
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Vorzugsweise ist der Schneideinsatz mit mindestens einer
Schneidkante ausgebildet, die zwischen einer
Schneidbrustfläche und einer Hinterflankenfläche des Einsatzes definiert
ist.
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Auf diese Weise kann folglich ein erhöhter axialer
Spanwinkel erreicht werden, ohne gleichzeitig den Winkel der
Einsatzbasis zur Längsachse dem Halters zu beeinflussen. Anders
ausgedrückt, wird der größeie axiale Spanwinkel nicht zu
Lasten einer Strukturschwächung des Halters erreicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird der Schneideinsatz mit mindestens einer Schneidkante
ausgebildet, die zwischen einer Schneidbrustfläche und einer
Hinterflankenfläche des Einsatzes definiert ist, wobei die
Schneidkante gekrümmt ist und einen Teil der gekrümmten Seite
einer Ebene bildet, die einen Zylinder schneidet, der eine
Umdrehungsfläche der Schneidkante in einem Winkel bildet, der
dem axialen Spanwinkel der Schneidkante im Fräser entspricht.
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Durch eine solche gekrümmte Schneidkante wird die
Herstellung einer glattwandigen Bearbeitungsfläche
gewährleistet.
Kurze Zusammenfassung der Zeichnungen
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Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur
Darstellung ihrer praktischen Durchführung wird nachstehend auf die
beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Perspektivansicht einer bekannten Form eines
Fräsers, auf den die Erfindung angewendet werden kann;
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Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts
eines vereinfachten Fräsers zur Veranschaulichung der
Anordnung eines bekannten Schneideinsatzes am und in bezug auf den
Fräserhalter;
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Fig. 3 eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III
des Einsatzes gemäß Fig. 2, die einem zugehörigen
kreisförmigen Schneidweg überlagert ist;
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Fig. 4 eine ähnliche Querschnittansicht entlang der
Linie IV-IV;
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Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines
vereinfachten Fräsers zum Darstellen des Anbringens eines
erfindungsgemäßen Schneideinsatzes daran;
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Fig. 6 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen
Schneideinsatzes;
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Fig. 7 eine Draufsicht auf den Schneideinsatz gemäß
Fig. 6;
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Fig. 8 und 9 eine Seiten- bzw. Vorderansicht des
Schneideinsatzes gemäß Fig. 6;
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Fig. 10 eine schematische Perspektivansicht eines Teils
eines vereinfachten Fräsers der in Fig. 1 gezeigten Art zum
Darstellen des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes gemäß
Fig. 6, 7, 8 und 9 im vergrößerten Maßstab und in
übertriebener Form;
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Fig. 11, 12 und 13 jeweils Querschnittansichten des
Fräsers und Schneideinsatzes gemäß Fig. 5 entlang den Linien XI-
XI, XII-XII und XIII-XIII, die dem zugehörigen kreisförmigen
Schneidweg überlagert dargestellt sind;
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Fig. 14 und 15 jeweils Querschnittansichten des
Schneideinsatzes gemäß Fig. 6 entlang den Linien XIV-XIV und XV-XV;
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Fig. 16 eine vordere Draufsicht auf einen Fräser zum
Darstellen einer Stirnfläche eines erfindungsgemäßen
Schneideinsatzes, die einem kreisförmigen Schneidweg überlagert ist;
und
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Fig. 17 eine schematische Veranschaulichung einer Form
der Bestimmung der Schneidkantenkrümmung eines Einsatzes
gemäß Fig. 6, 7, 8 und 9.
Detaillierte Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform
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Fig. 1 zeigt einen rotierenden Fräser der Art, auf den
sich die Erfindung bezieht. Darstellungsgemäß weist der
Fräser einen zylindrischen Halter 1 auf, in dem im wesentlichen
gleichwinklig verteilte Vertiefungen 2 ausgebildet sind,
wobei jede Vertiefung eine Einsatzstützbasis 3 aufweist, an der
ein austauschbarer Hartmetallschneideinsatz 4 lösbar
angebracht ist. Der Rest der Vertiefung 2 bildet einen Spanraum
5. Der Halter ist auf geeignete Weise an einer
Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) so angebracht, daß er um eine
Längsachse 6 gedreht werden kann.
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Vor einer näheren Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung wird zunächst auf Fig. 2, 3 und 4 der
Zeichnungen Bezug genommen, die einige der relevanten
geometrischen Merkmale eines Fräsers der Art veranschaulichen, auf
den die Erfindung angewendet wird, bei dem jedoch
herkömmliche Schneideinsätze verwendet werden. Die schematische
Seitenansicht gemäß Fig. 2 wurde zur Erläuterung so vereinfacht,
daß hier nur das Anbringen eines einzelnen Schneideinsatzes
gezeigt ist.
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Gemäß Fig. 2 ist ein Schneideinsatz 11 in einer
geeigneten Umfangsvertiefung des zylindrischen Halters 1 angebracht,
wobei der Schneideinsatz eine verlängerte Schneidkante 12
parallel zur entsprechenden Kante 13 der Basis des Einsatzes
11 hat. Die Schneidkante 12 definiert einen Winkel α&sub0; zur
Achse 6.
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Fig. 3 und 4 zeigen jeweils Querschnittansichten eines
Abschnitts des Einsatzes 11 entlang den Linien III-III und
IV-IV (die dem vorderen und hinteren Abschnitt des Einsatzes
entsprechen), die jeweils dem kreisförmigen Weg überlagert
dargestellt sind, der durch den jeweiligen Punkt auf der
Schneidkante 12 beschrieben wird, der auf der jeweiligen
Schnittlinie liegt. Gemäß Fig. 3 und 4 ist der Einsatz 11 mit
einer Flankenfläche 14 und mit einer Brustfläche 15
ausgebildet, die Teil einer verlängerten Spanbildungsnut 16 bildet.
Die Schneidkante 12 wird am Schnittpunkt der Flanke 14 und
der Brustfläche 15 definiert, und die jeweiligen
Schnittlinien III-III und IV-IV schneiden die Schneidkante 12 an den
Punkten 12' und 12" gemäß Fag. 3 bzw. 4 der Zeichnungen. Bei
Drehung des Schneidwerkzeugs beschreibt der Punkt 12' entlang
der Schneidkante 12 einen kreisförmigen Weg 17' gemäß Fig. 3,
während der Punkt 12" einen Weg 17" gemäß Fig. 4 beschreibt.
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Gemäß Fig. 3 ist ein radialer Spanwinkel β' zwischen der
Brustfläche 15 und einem Radius 18' definiert, der vom
Mittelpunkt des Kreises 17' zum Punkt 12' verläuft. Ferner ist
ein Hinterwinkel γ' zwischen der Flanke 14 und einer Tangente
19' zum Kreis 17' am Punkt 12' definiert. Auf ähnliche Weise
ist gemäß Fig. 4 der Zeichnungen ein radialer Spanwinkel β"
zwischen der Brustfläche 15 und einem Radius 18" des Kreises
17" definiert, während ein Hinterwinkel γ" zwischen der
Flankenfläche 14 und einer Tangente 19" definiert ist.
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Unter Beachtung der vorgenannten Überlegungen zu
optimalen Hinterwinkeln und radialen Spanwinkeln dürfte aus Fig. 3
und 4 der Zeichnungen leicht ersichtlich sein, daß zwar der
Hinterwinkel γ" (in Fig. 4 gezeigt und im hinteren Bereich
des Einsatzes dargestellt) wahrscheinlich einen wirksamen
optimalen Mindestwert hat, dei entsprechende Winkel γ' (in Fig.
3 gezeigt und am vorderen Abschnitt des Einsatzes
dargestellt) aber einen übermäßig großen Wert hat, und dies an
einer Stelle des Einsatzes, die den größten Schnittkräften
ausgesetzt
ist. Zuvor wurde bereits erwähnt, daß solche
übermäßig großen Hinterwinkel zu einer Schwächung der Schneidkante
führen können, was eine Bruchgefahr bei schwerer
Schnittbeanspruchung hervorruft.
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Während der radiale Spanwinkel β' gemäß Fig. 3 an der
vorderen Kante des Einsatzes ausgeprägt negativ ist, dürfte
andererseits ersichtlich sein, daß der radiale Spanwinkel β"
gemäß Fig. 4 an der vorderen Kante des Einsatzes auf
geeignete Weise positiv ist. In Anbetracht der Tatsache, daß
negative radiale Spanwinkel erhöhte Schnittkräfte und einen
höheren Einsatzverschleiß mit sich bringen, ist das Vorhandensein
eines solchen negativen radialen Spanwinkels an der vorderen
Kante des Einsatzes, wo die größte Schnittbeanspruchung auf
den Einsatz wirkt, unerwünscht. Bei einem bekannten Einsatz
der in Fig. 2 der Zeichnungen gezeigten Art muß sich ferner
ein erreichter erhöhter axialer Spanwinkel unweigerlich im
Sitzwinkel im Fräserhalter widerspiegeln, an dem der Einsatz
angebracht ist. Daraus wird leicht ersichtlich, daß eine
solche Neigungserhöhung zwangsläufig ein strukturschwächendes
Element in den Fräserhalter einführt.
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Nach dieser Beschreibung der Geometrie und der
innewohnenden Nachteile bekannter Schneideinsätze in rotierenden
Fräsern der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, wird
nunmehr mit einer näheren Betrachtung der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung fortgefahren; in diesem Zusammenhang
wird nachstehend auf Fig. 5 bis 17 der Zeichnungen Bezug
genommen, die den Aufbau und die Geometrie eines
erfindungsgemäßen Schneideinsatzes zur Verwendung in einem rotierenden
Fräser 20 mit einem zylindrischen Halter 20a
veranschaulichen.
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Gemäß Fig. 5 der Zeichnungen ist ein Einsatz 21 an einem
Sitz 20b angebracht, der in einer innerhalb des Halters 20a
befindlichen Vertiefung 20c ausgebildet ist. Der Einsatz 21
ist mit einer verlängerten Schneidkante 22 ausgebildet, die
im Gegensatz zu den bekannten Einsätzen nicht parallel zur
entsprechenden Kante der Einsatzbasis liegt, sondern in einem
spitzen Winkel α' zur entsprechenden Kante 21a der
Einsatzbasis
ausgerichtet ist. Andererseits ist die Einsatzbasis in
einem Winkel α" zur Längsachse 6 des rotierenden Fräsers
ausgerichtet. Dieser Winkel α" entspricht dem axialen Spanwinkel
eines herkömmlichen bekannten Einsatzes mit parallel
verlaufender Schneidkante und Basiskante. Der axiale Spanwinkel αA
der Schneidkante 22 ist daher gleich α' + α".
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Daraus dürfte ersichtlich sein, daß aufgrund der
Erfindung die Schneidkante 22 mit einem erhöhten axialen
Spanwinkel versehen ist, ohne daß auf irgendwelche Weise ein
Einsatzsitz vorgesehen werden muß, der in einem Winkel zur
Drehachse 6 des Fräsers ausgerichtet sein muß, der größer als der
Winkel α' ist, bei dem es sich um den normalen Sitzwinkel bei
Verwendung bekannter Einsätze handelt. Folglich kann ein
erhöhter axialer Spanwinkel erreicht werden, ohne ein
zusätzliches strukturschwächendes Element in den rotierenden
Fräserhalter einzuführen.
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Nachfolgend wird auf Fig. 6 bis 9 der Zeichnungen Bezug
genommen, die einen speziellen Schneideinsatz
veranschaulichen. Darstellungsgemäß hat der Einsatz 21 eine
Parallelepipedform und ist mit zwei verlängerten Seitenschneidkanten 22a
und 22b sowie einer vorderen und hinteren Schneidkante 23a
und 23b ausgebildet. Die Schneidkante 22a ist zwischen einer
Seitenflanke 24 und einer abwärts geneigten Brustfläche 25a
definiert, wobei die Schneidkante 22a von der Brustfläche 25a
durch eine schmale Stegfläche 26a getrennt ist. Auf ähnliche
Weise ist die Schneidkante 22b zwischen einer ähnlichen
Seitenflankenfläche (nicht gezeigt) und einer abwärts geneigten
Brustfläche 25b definiert, wobei eine schmale verlängerte
Stegfläche 26b zwischen der Schneidkante 22b und der
Brustfläche 25b angeordnet ist. Die vordere Schneidkante 23a ist
zwischen einer vorderen Flankenfläche 27 und einer abwärts
geneigten Brustfläche 28a definiert, von der sie durch eine
vordere Stegfläche 29a getrennt ist. Auf ähnliche Weise ist
die hintere Schneidkante 23b zwischen einer hinteren
Flankenfläche (nicht gezeigt) und einer hinteren Brustfläche 28b
definiert, von der sie durch eine hintere Stegfläche 29b
getrennt ist.
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Wie der unter Bezug auf Fig. 5 der Zeichnungen
beschriebene Einsatz ist der Einsatz 21 gemäß Fig. 6 und Fig. 8 mit
Seitenschneidkanten 22a uns 22b ausgebildet, die in
entgegengesetzter Richtung geneigt sind, um spitze Winkel mit den
entsprechenden Kanten der Basis des Einsatzes 21 zu
definieren, wodurch die entgegengesetzten Seiten des Einsatzes
erhöhte, aber entgegengesetzt ausgerichtete axiale Spanwinkel
erhalten. Somit ist die Höhe des Einsatzes an seinen
diametral entgegengesetzten, zu den Zähnen 30a und 30b gehörigen
Ecken größer als die Höhe des Einsatzes an dem anderen Paar
diametral entgegengesetzter Ecken 31a und 31b. Daraus folgt,
daß die vordere und hintere Schneidkante 23a und 23b in
entgegengesetzter Richtung geneigt sind und spitze Winkel mit
der entsprechenden vorderen und hinteren Kante der Basis des
Einsatzes 21 definieren.
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Die Seitenflanke 24 des Einsatzes 21 ist an der Linie 32
in einen schmalen oberen Seitenflankenabschnitt 24a und einen
unteren breiteren Seitenflankenabschnitt 24b aufgeteilt. Die
entgegengesetzte Seitenflanke des Einsatzes 21 (nicht
gezeigt) ist auf ähnliche Weise aufgeteilt. Erfindungsgemäß ist
der Seitenflankenabschnitt 24a und die Brustfläche 25a
kontinuierlich so gekrümmt, daß der an jedem Punkt der
Schneidkante 22a gemessene Hinterwinkel bezüglich der Tangente an
diesem Punkt zum jeweiligen kreisförmigen Schneidmantel entlang
der Länge der Schneidkante unverändert bleibt, was auch für
den radialen Spanwinkel in bezug auf jeden Punkt entlang der
Schneidkante 22a gilt. Daraus folgt, daß der zwischen der
Brustfläche 25a und dem Flankenabschnitt 24a definierte
Winkel entlang der Länge der Schneidkante konstant bleibt.
Während der obere schmale Flankenflächenabschnitt 24a gemäß der
vorstehenden Beschreibung kontinuierlich gekrümmt ist, bleibt
der untere breitere Flankenabschnitt 24b im wesentlichen
eben, was das leichte Anbringen und Einspannen des
Schneideinsatzes am Einsatzhalter erleichtert. Die soeben
beschriebene Form und Konfiguration der Seitenflanke 24 und der
Brustfläche 25a spiegelt sich in der Form und Konfiguration
der Brustfläche 25b und der zugehörigen Flankenfläche (nicht
gezeigt) wider.
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Der soeben unter Bezug auf Fig. 6 bis 9 der Zeichnungen
beschriebene Aufbau und die Krümmung der jeweiligen Flächen
des Einsatzes ist bildlich in Fig. 10 veranschaulicht, die
eine schematische vereinfachte Perspektivansicht des Fräsers
ist, in der zur Vereinfachung der Fräser nur mit einem
Schneideinsatz gezeigt ist. Es sollte betont werden, daß die
in dieser Zeichnung dargestellten Krümmungen zur
Verdeutlichung stark übertrieben sind.
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Nachstehend wird nunmehr auf Fig. 11, 12 und 13 der
Zeichnungen Bezug genommen, bei denen es sich jeweils um
Querschnittansichten eines Abschnitts des Einsatzes 21
entlang den Linien XI-XI, XII-XII und XIII-XIII gemäß Fig. 5
handelt, die jeweils den kreisförmigen Wegen überlagert sind,
die durch die jeweiligen Punkte auf der Schneidkante 22
beschrieben werden, die auf den jeweiligen Schnittlinien
liegen.
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Gemäß Fig. 11 ist ein radialer Spanwinkel βA zwischen
der Brustfläche 25a und einem Radius 34a definiert, der vom
Mittelpunkt des kreisförmigen Wegs 35a zum Punkt 22a auf der
Schneidkante verläuft. Ferner ist ein Hinterwinkel γA
zwischen der Flanke 24 und einer Tangente 36a zum kreisförmigen
Weg 35a am Punkt 22a definiert. Auf ähnliche Weise ist in
Fig. 12 der Zeichnungen, die sich auf einen Zwischenpunkt 22b
entlang der Schneidkante 22 bezieht, ein radialer Spanwinkel
βB zwischen der Brustfläche 25b und einem Radius 34b des
kreisförmigen Wegs 35b definiert, während ein Hinterwinkel γB
zwischen der Flankenfläche 24 und einer Tangente 36b
definiert ist. Schließlich ist am Punkt 22c an der hinteren Kante
der Schneidkante 22 ein radialer Spanwinkel βC zwischen der
Brustfläche 25c und einem Radius 34c des kreisförmigen Wegs
35c definiert, während ein Hinterwinkel γC zwischen der
Flankenfläche 24 und einer Tangente 36c definiert ist.
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Aufgrund der geeigneten kontinuierlichen Krümmungen der
Flankenfläche 24 und der Brustfläche 25 wird gemäß Fig. 11,
12 und 13 der Zeichnungen gewährleistet, daß die Hinterwinkel
γA, γB
und γC im wesentlichen gleich sind im wesentlichen
entlang der Länge der Schneidkante 22 verunverändert bleiben.
Auf ähnliche Weise wird gewährleistet, daß die radialen
Spanwinklen βA, βB und βC im wesentlichen gleich sind und entlang
der Länge der Schneidkante 22 im wesentlichen unverändert
bleiben. Folglich entspricht an allen Punkten entlang der
Länge der Schneidkante der Hinterwinkel dem optimal wirksamen
Mindesthinterwinkel, was eine effektive Standzeit ohne
wesentliche Schwächung der Schneidkante gewährleistet. Ebenso
bleibt der radial Spanwinkel β entlang dem Hauptabschnitt
der Länge der Schneidkante positiv, und auch an der hinteren
Kante ist sein Negativitätsgrad nur minimal. Dadurch wird ein
optimaler radialer Spanwinkel β beibehalten.
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Gemäß Fig. 14 und 15 der Zeichnungen, die
Querschnittansichten des eigentlichen Einsatzes an seiner vorderen bzw.
hinteren Kante zeigen, gewährleisten die Krümmungen der
Flanke 24 und der Brustfläche 25 in allen Stufen die
Beibehaltung eines im wesentlichen konstanten Winkels δ zwischen
der Brustfläche 25 und der Flankenfläche 24. Anderseits
erhöht sich der Winkel φ, der zwischen der Flanke 24 und einer
senkrecht zur Einsatzbasis verlaufenden Linie gegenüberliegt,
von einem Mindestwert φA an der vorderen Kante des Einsatzes
auf einen Höchstwert φC an der hinteren Kante des Einsatzes.
Gleichzeitig ändert sich der zwischen der Brustfläche 25 und
der Ebene der Einsastzbasis definierte Winkel von einem
Höchstwert θA an der vorderen Kante des Einsatzes auf einen
Mindestwert θC an der hinteren Kante des Einsatzes.
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Nunmehr wird auf Fig. 9 und 16 der Zeichnungen für eine
Beschreibung der Geometrie und Funktion der vorderen und
hinteren Stirnfläche des Einsatzes Bezug genommen. Aus diesen
Zeichnungen geht hervor, daß sich die vordere Schneidkante
23a und die hintere Schneidkante 23b abwärts zur Einsatzbasis
in jeweils entgegengesetzter Richtung neigen. Aus Fig. 16
wird deutlich, daß die Neigung der vorderen Schneidkante 23a
so ist, daß sie mit einem Radius des kreisförmigen
Schneidwegs zusammenfällt. Aus diese Weise ist gewährleistet, daß
der radiale Spanwinkel an jedem Punkt entlang der
Schneidkante
23a nicht positiv wird (wie bei bekannten Einsätzen der
Fall), und folglich die erzeugten Schnittkräfte, z. B. beim
Stirnflächenfräsen, niedrig gehalten werden.
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Die Schneidkante 22 des Einsatzes 21 ist gekrümmt, um zu
gewärleisten, daß durch den Fräser eine im wesentlichen
glatte Bearbeitungsfläche erzeugt wird. Die spezielle
Krümmung der Schneidkante 22 wird unter Bezug auf Fig. 17 der
Zeichnungen gemäß der nachfolgenden Beschreibung bestimmt. In
dieser Figur ist eine zylindrische Fläche 41 als Mantel
definiert, der als Ergebnis der Drehung der Schneidkante 22 um
die Drehachse 6 erzeugt wird. Wird nun eine Schnittebene 42
innerhalb der zylindrischen Fläche 41 ausgebildet und in
einem Winkel zur Drehachse 6 angeordnet, der dem axialen
Spanwinkel αA entspricht, so hat die Kante 43 dieser Ebene 42
eine Krümmung, die der gewünschten Krümmung der Schneidkante 22
entspricht. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist bei Ausbildung
der Schneidkante 22 mit einer solchen Krümmung die durch die
erzeugte Bearbeitungsfläche im wesentlichen glatt. Es läßt
sich zeigen, daß die Krümmung der Schneidkante 22 durch die
folgende Beziehung dargestellt werden kann:
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worin sind: r = Krümmungsradius der Schneidkante;
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l = Länge einer die Enden der gekrümmten
Schneidkante verbindenden Sehne;
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D = Durchmesser des zylindrischen
Mantels der Schneidkante;
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αA = axialer Spanwinkel.
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Während die Erfindung speziell im Hinblick auf eine
bevorzugte Ausführumgsform mit zwei Hauptseitenschneidkanten
beschreiben wurde, ist die Erfindung gleichermaßen auf
Einsätze mit einer einzelnen Schneidkante sowie auf Einsätze mit
dreikantiger Form und drei Schneidkanten anwendbar. Ferner
ist die Erfindung genauso auf Einsätze mit Linkskrümmung
sowie auf Einsätze mit Rechtskrümmung anwendbar.
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Erfindungsgemäße Schneideinsätze können leicht mit
rotierenden Fräsern mit einem oder mehreren solcher Einsätze
sowie mit Fräsern verwendet werden, bei denen die Einsätze in
einer gewundenen Reihenfolge angeordnet sind.