DE69013828T3

DE69013828T3 - Schneidwerkzeug.

Info

Publication number: DE69013828T3
Application number: DE69013828T
Authority: DE
Inventors: Amir Satran
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2010-09-05
Also published as: JPH1149U; AU624993B2; DE69013828D1; ATE113512T1; IL95531A0; EP0416854B1; RU1829986C; DE69013828T2; JPH069763B2; IL95531A; PL286770A1; EP0416854B2; GB8920225D0; JPH03142102A; US5156502A; ZA907006B; EP0416854A1; AU6206790A; PL163542B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz gemäß der Präambel von Patentanspruch 1 (vergl. JP-A-55-114588).
Hintergrund der Erfindung
Solche Schneideinsätze sind normalerweise auswechselbar und werden zwischen den Spannbacken eines Werkzeughalters lösbar eingespannt. Zum Stirnflächennutenschneiden, wodurch eine kreisförmige Stirnflächennut gebildet wird, werden bekanntermaßen kreisförmig gebogene Spannbacken verwendet, die während des Nutenschneidvorgangs ungehindert in die kreisförmigen Nuten eingeführt werden können. Außerdem werden bekanntermaßen die Freiflächen des Einsatzes gekrümmt hergestellt, damit der Einsatz ungehindert in die kreisförmige Nut eingeführt werden kann. Bei der Herstellung von Einsätzen mit solchen gekrümmten Freiflächen ergeben sich jedoch wesentliche Probleme bei der Verwendung herkömmlicher Formtechniken, wobei kürzlich als Alternative zum gekrümmten Herstellen der Freiflächen vorgeschlagen wurde, ebene Freiflächen zu verwenden, die um ein derartiges Maß und in derartige Richtungen im Querschnitt abnehmen, daß zwischen den Freiflächen und den Seitenwänden der zu schneidenden Nut ein Zwischenraum gebildet wird.
Ein sich bei auswechselbaren Nuten- bzw. Einstechschneideinsätzen allgemein und insbesondere bei Stirnflächennutenschneideinsätzen ergebendes Problem betrifft die Ausbildung eines Paars gegenüberliegender Schneidkanten des Einsatzes. Die Herstellung solcher Schneideinsätze mit gegenüberliegenden Schneidkanten ist vorteilhaft, weil dadurch Schneideinsatzmaterial eingespart wird und der Einsatz rasch derart gedreht werden kann, daß eine unverbrauchte Schneidkante für die Verwendung verfügbar ist, wenn die gegenüberliegende Schneidkante durch den Gebrauch stumpf geworden ist. Durch die Herstellung von Schneideinsätzen mit einem Paar gegenüberliegender Schneidkanten kann jedoch die Tiefe der geschnittenen Nut begrenzt sein, weil, wenn das Nutenschneiden durch eine Schneidkante ausgeführt wird, jeder Versuch, die Tiefe des Schnitts zu vergrößern, so daß die zweite, gegenüberliegende Schneidkante beginnt in diesen Schnitt einzudringen, dazu führt, daß diese zweite, gegenüberliegende Kante sich in der kreisförmigen Nut verklemmt bzw. festfrißt.
In der veröffentlichten EP-A-0150901 wurde ein Nutenschneideinsatz mit zwei Schneidkanten beschrieben, der für eine unbegrenzte Schnitttiefe konstruiert ist, wobei eine erste Schneidkante in einer Ebene angeordnet ist, die im wesentlichen unter einem rechten Winkel zur zweiten Schneidkante verläuft. Bei der Herstellung eines solchen Nutenschneideinsatzes ergeben sich, insbesondere wenn die Schneidkanten geeignete Spanbildungsstrukturen aufweisen, Probleme und sind Modifikationen der normalen Formtechniken erforderlich.
In der EP-A-0312223 wird ein Schneideinsatz beschrieben, der aufweist: einen Mittelkörperabschnitt mit einer in Längsrichtung verlaufenden Symmetrieebene, ein Paar entgegengesetzt ausgerichtete Endabschnitte, die mit dem Körperabschnitt einstückig ausgebildet sind und in denen jeweils Span- und Freiflächen und eine erste und eine zweite vordere Schneidkante mit im wesentlichen gleicher Breite ausgebildet sind, wobei die Freiflächen jedes Endabschnitts um einen derartigen Grad und in derartige Richtungen im Querschnitt abnehmen, daß zwischen den Freiflächen und den Seitenwänden der zu schneidenden Nut ein Zwischenraum gebildet wird.
In der JP-A-53-114588 wird ein Schneideinsatz beschrieben, der aufweist: einen Mittelkörperabschnitt mit einer in Längsrichtung verlaufenden Symmetrieebene, ein Paar entgegengesetzt ausgerichtete Endabschnitte, die mit dem Körperabschnitt einstückig ausgebildet sind und in denen jeweils Span- und Freiflächen und eine erste und eine zweite vordere Schneidkante mit im wesentlichen gleicher Breite ausgebildet sind, wobei die Freiflächen jedes Endabschnitts um einen derartigen Grad und in derartige Richtungen im Querschnitt abnehmen, daß zwischen den Freiflächen und den Seitenwänden der geschnittenen Nut ein Zwischenraum gebildet wird, und wobei eine senkrecht zum Mittelpunkt der ersten Schneidkante ausgerichtete Ebene bezüglich der Symmetrieebene um einen Winkel α in eine erste Richtung geneigt ist und eine senkrecht zum Mittelpunkt der zweiten Schneidkante ausgerichtete Ebene um den Winkel α in eine zweite und entgegengesetzte Richtung bezüglich der Symmetrieebene geneigt ist, wodurch die senkrecht zu den Schneidkanten ausgerichteten Ebenen um den doppelten Betrag des Winkels α relativ zueinander geneigt sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Schneideinsatz bereitzustellen, durch den die vorstehenden Erfordernisse erfüllt und die vorstehenden Nachteile im wesentlichen verringert oder beseitigt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Schneideinsatz bereitgestellt, der aufweist: einen Mittelkörperabschnitt mit einer in Längsrichtung verlaufenden Symmetrieebene, ein Paar entgegengesetzt ausgerichtete Endabschnitte, die mit dem Körperabschnitt einstückig ausgebildet sind und in denen jeweils Span- und Freiflächen und eine erste und eine zweite Endschneidkante mit im wesentlichen gleicher Breite ausgebildet sind, wobei die Freiflächen jedes Endabschnitts um einen derartigen Grad und in derartige Richtungen im Querschnitt abnehmen, daß zwischen den Freiflächen und den Seitenwänden der geschnittenen Nut ein Zwischenraum gebildet wird, und wobei eine senkrecht zum Mittelpunkt der ersten Schneidkante ausgerichtete Ebene bezüglich der Symmetrieebene um einen Winkel α in eine erste Richtung geneigt ist und eine senkrecht zum Mittelpunkt der zweiten Schneidkante ausgerichtete Ebene um den Winkel α in eine zweite und entgegengesetzte Richtung bezüglich der Symmetrieebene geneigt ist, wodurch die senkrecht zu den Schneidkanten ausgerichteten Ebenen um den doppelten Betrag des Winkels α relativ zueinander geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Endabschnitt ein Paar Seitenschneidkanten ausgebildet sind, die bezüglich der jeweiligen Endschneidkanten im wesentlichen senkrecht ausgerichtet sind.
Ein solcher erfindungsgemäßer Einsatz kann durch bekannte Formtechniken leicht hergestellt werden, wobei der Einsatz nach dem Sintern im allgemeinen nicht geschliffen werden muß.
Weil der Einsatz an jedem seiner Endabschnitte ein Paar Seitenschneidkanten aufweist, die bezüglich den jeweiligen vorderen Schneidkanten im wesentlichen senkrecht angeordnet sind, kann das Schneiden in Richtungen senkrecht zur Längsachse des Einsatzes ausgeführt werden. Im Fall der Plandrehbearbeitung kann durch die relative Querbewegung des Einsatzes bezüglich des Werkstücks eine Plandrehbearbeitung der gesamten Stirnfläche des Werkstücks ausgeführt werden. Um zu gewährleisten, daß auch der innerste Mittelabschnitt der Stirnläche wirksam abgedreht werden kann, wird der Werkzeughalter, der so aufgebaut ist, daß er den erfindungsgemäßen Einsatz hält, so angeordnet, daß die vordere Schneidkante des Einsatzes im wesentlichen entlang einer sich bezüglich der Drehachse des Werkstücks senkrecht erstreckenden Linie angeordnet ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen und zu zeigen, wie die Erfindung in der Praxis durchgeführt werden kann, wird nachstehend Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen; es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stirnflächennutenschneideinsatzes, der bezüglich den Spannbacken eines Werkzeughalters versetzt dargestellt ist;
2 eine perspektivische Ansicht des im Werkzeughalter eingespannten Einsatzes;
3a eine perspektivische Ansicht des Einsatzes, wobei dessen mittig erhöhter Abschnitt aus Gründen der Verdeutlichung entfernt ist;
3b eine Seitenansicht des in 3a dargestellten Einsatzes;
4 eine perspektivische Ansicht eines zylinderförmigen Werkstücks, das einer Stirnflächennutenschneidbearbeitung unterzogen wird;
5 eine perspektivische Ansicht eines zylinderförmigen Werkstücks, das einer Plandrehbearbeitung unterzogen wird;
6 eine Querschnittansicht des Werkstücks und des Schneidwerkzeugs, die in 4 dargestellt sind, entlang der Linie VI-VI;
7 eine vergrößerte Ansicht eines Details von 4, und
8 eine der in 7 dargestellten Ansicht entsprechende schematische Ansicht zum Berechnen der minimalen Abstände eines Einsatzes in einer Nut.
Ausfürliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Wie in den Zeichnungen dargestellt, wird ein Schneideinsatz 1 aus einem langgestreckten Element 2 gebildet, dessen unterster Abschnitt 2a eine rechteckige Querschnittform aufweist und dessen oberster Abschnitt 2b einen Mittelkörperabschnitt 3 aufweist, dessen Seitenwände in der gleichen Ebene liegen wie die Seitenwände des unteren Abschnitts 2a. Im Mittelkörperabschnitt 3 ist eine obere Fläche 4 mit einer in Längsrichtung verlaufenden Auskehlung ausgebildet, während im unteren Abschnitt 2a eine untere Fläche 5 mit einer in Längsrichtung verlaufenden Auskehlung ausgebildet ist, wobei die Auskehlungen der oberen und der unteren Fläche 4, 5 entgegengesetzt gerichtet und um parallel zueinander ausgerichtete Mittellängsachsenlinien 6 7, ausgebildet sind. Die Längsachsenlinien 6, 7 liegen in einer in den 3 und 5 dargestellten Symmetrieebene 16.
Ein Paar jeweils mit oberen Spanflächen 9a bzw. 9b, vorderen Planflächen 10a, 10b und jeweiligen Seitenfreiflächen 11a, 12a bzw. 11b, 12b ausgebildeter, entgegengesetzt ausgerichteter Endabschnitte 8a, 8b sind mit dem Mittelkörperabschnitt 3 einstückig ausgebildet. Die Spanfläche 9a wird durch eine vordere Schneidkante 13a und durch Seitenschneidkanten 14a, 15a begrenzt, während die Spanfläche 9b mit einer vorderen Schneidkante 13b und Seitenschneidkanten 14b, 15b ausgebildet ist. Der Querschnitt der Freiflächen 11a, 12a bzw. 11b, 12b nimmt von den Seitenschneidkanten 14a, 15a bzw. 14b, 15b zum unteren Abschnitt 2a ab, so daß gemäß 5 zwischen diesen Freiflächen und den Seitenwänden der geschnittenen Nut ein Zwischenraum gebildet wird.
Wie in den Zeichnungen und insbesondere gemäß 3 gezeigt wird, sind die Spanflächen 9a, 9b zusammen mit deren Schneidkanten bezüglich der Symmetrieebene 16 jeweils in entgegengesetzte Richtungen geneigt. Daher ist eine Normale zum Mittelpunkt der Schneidkante 13a bezüglich der Symmetrieebene 16 um einen Winkel α geneigt, während eine Normale zum Mittelpunkt der Schneidkante 13b bezüglich der Symmetrieebene 16 ebenfalls um einen Winkel α jedoch in die entgegengesetzte Richtung geneigt ist. Die Schneidkanten 13a und 13b sind daher um einen Winkel 2a relativ zueinander geneigt.
Gemäß 1 und 2 ist der Einsatz 1 so aufgebaut, daß er zwischen einem Paar Spannbacken 21, 22 eines in 4 dargestellten Werkzeughalters eingespannt gehalten wird. Die untere Fläche der Spannbacke 21 ist als konvexe Schiene 23 ausgebildet, die so angepaßt ist, daß sie in eine konkave Auskehlung 4 des Einsatzes 1 paßt, und die obere Fläche der Spannbacke 22 ist ebenfalls als konvexe Schiene 24 ausgebildet, die so angepaßt ist, daß sie in die konkave Auskehlung 5 des Einsatzes 1 paßt. Die Spannbacken 21, 22 sind so gekrümmt, daß sie in der Ebene des Blattes betrachtet konvex erscheinen. Bei der Verwendung wird der Einsatz, wie in 2 dargestellt, zwischen den Spannbacken 21, 22 eingesetzt, so daß die Schienen 23, 24 jeweils mit den Nuten 4 bzw. 5 in Eingriff stehen, woraufhin die Spannbacken durch eine Einrichtung (nicht dargestellt) gegeneinander gespannt werden.
Nachstehend wird die Verwendung des gemäß 2 im Werkzeughalter angeordneten Einsatzes 1 beim Stirnflächennutenschneiden und beim Plandrehen eines Werkstücks unter Bezug auf 4 und 5 beschrieben. Gemäß 4 wird ein zylinderförmiges Werkstück 25, von dem aus Gründen der Verdeutlichung ein Endquadrant entfernt ist, mit einer Stirnfläche 26 im Uhrzeigersinn um dessen Längsachse und bezüglich des daneben abgebildeten Schneideinsatzes 1 gedreht, um eine kreisförmige Nut 27 herzustellen.
Gemäß 5 wird, wenn das Werkstück sich dreht, der Einsatz im Schneidwerkzeug radial zur Mitte des Werkstücks bewegt, wodurch eine Plandrehbearbeitung der Stirnfläche des Werkstücks durchgeführt wird.
Wenn eine Stirnflächennutenschneidbearbeitung durchgeführt wird, wie in 4 dargestellt, müssen für aufeinanderfolgende Bereiche von Durchmessern verschiedene Einsätze verwendet werden. Wenn jedoch eine Plandrehbearbeitung durchgeführt wird, kann über die gesamte Stirnfläche ein einzelner Einsatz verwendet werden, weil, wenn der Einsatz zur Mitte des Werkstücks bewegt wird, der Einsatz nicht mehr angrenzend an die äußere Nutenwand angeordnet ist.
Nachstehend wird Bezug genommen auf die 6 und 7, um die Positionierung des Einsatzes 1 bezüglich des Werkstücks 25 und die Weise, auf die der Einsatz verwendet wird, um eine unbegrenzte Nutenschnitttiefe zu erreichen, ausführlich zu beschreiben. Wie in 4 verdeutlicht wird, kann durch die Krümmung der Spannbacken 21, 22 das Werkzeug mit dem eingespannten Einsatz leicht in die Nut 27 eingeführt werden. Gemäß 7 ist der Einsatz in den Spannbacken 21, 22 so angeordnet, daß dessen vordere Schneidkante 13a entlang einem Radius 28 des Drehkreises des Werkstücks 25 angeordnet ist. In dieser Position weist die hintere Schneidkante 13b, die bezüglich der vorderen Schneidkante 13a schräg angeordnet ist, eine Breite auf, die auf eine Linie 29 parallel zur Schneidkante 13a projiziert, wesentlich geringer ist als die Breite der Schneidkante 13a. Wenn das Werkstück nun im Uhrzeigersinn gedreht und die Schneidkante nach innen und in die axiale Richtung des Werkstücks bewegt wird, wird die kreisförmige Nut 27 gebildet, deren Breite der Breite der Schneidkante 13a entspricht. Durch die im Querschnitt abnehmenden ebenen Freiflächen 11a, 12a sind diese Freiflächen permanent von den Seitenwänden der Nut 27 beabstandet und weist die hintere Schneidkante 13b, wie vorstehend beschrieben, eine Breite auf, die bezüglich der Breite der Nut 27 betrachtet, wesentlich geringer ist als die Breite der Nut 27. Daher ist die Tiefe der zu schneidenden Stirnflächennut nicht durch die Länge des Einsatzes begrenzt.
Weil der Einsatz Seitenschneidkanten 14a, 15a aufweist, kann durch die Querbewegung des in 5 dargestellten Einsatzes die Breite der Nut vergrößert werden, wobei, wenn diese Querbewegung in Richtung der Werkstückmitte erfolgt, weil die Schneidkante 13a zu Beginn entlang des Radius des Werkstücks angeordnet war, die gesamte Stirnfläche des Werkstücks abgedreht werden kann, ohne daß ein Restkern in der Mitte verbleibt.
Nachstehend wird Bezug genommen auf 8, die im wesentlichen 7 entspricht, um zu verdeutlichen, wie der besondere Aufbau des Einsatzes und insbesondere dessen Geometrie wirksam dazu dienen, nicht nur den Einsatz vollständig und ungehindert in die Nut einzuführen, sondern auch, daß der Abstand zwischen den Wänden der Nut und der hinteren Schneidkante immer ausreichend ist, um zu verhindern, daß Fremdkörper zwischen den Wänden der Nut und der hinteren Schneidkante verklemmt werden.
In 8 bezeichnen:
W = Breite der vorderen und der hinteren Schneidkante 13a bzw. 13b;
W₁ = Abstand der Schnittpunkte der Nutenwände 27a und 27b mit einer durch die Schneidkante 13b verlaufenden Linie;
β = Winkel, der zwischen dem durch die Schneidkante 13a verlaufenden Radius r₁ des Werkstücks und dem Radius r₂ begrenzt ist, der durch den Schnittpunkt mit der sich durch die Schneidkante 13b erstreckenden Linie verläuft ;
2α = Winkel zwischen den Schneidkanten 13a und 13b;
ΔG = wirksamer Abstand zwischen einerseits den Nutenwänden 27, 27b und andererseits den kreisförmigen Bahnen 31a, 31b, die jeweils durch die gegenüberliegenden Enden der Schneidkante 13b verlaufen.
Daher entspricht ΔG der maximalen Ausdehnung eines Fremdkörpers, der nicht zwischen der vorderen Schneidkante 13b und den Nutenwänden eingeklemmt werden kann.
Es kann gezeigt werden, daß ΔG = ΔW·cos(2α – β) ist.
Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezug auf die Verwendung des Einsatzes beim Stirnflächennutenschneiden beschrieben wurde, kann der gleiche Einsatz auch bei Langdrehbearbeitungen verwendet werden.
Durch einen Einsatz mit der vorstehend beschriebenen Geometrie kann ein Einsatz mit einem Paar entgegengesetzt ausgerichteter Spanflächen und Schneidkanten bereitgestellt werden, durch den die Tiefe einer zu schneidenden Nut nicht begrenzt wird, wodurch die Herstellung solcher Einsätze wesentlich wirtschaftlicher ist.

Claims

Schneideinsatz (1) mit: einem Mittelkörperabschnitt (3) mit einer in Längsrichtung verlaufenden Symmetrieebene (16); Eingriffeinrichtungen (4, 5) zum Befestigen des Einsatzes in einem Werkzeughalter; einem Paar entgegengesetzt ausgerichteter Endabschnitte (8a, 8b), die mit dem Körperabschnitt (3) und den Eingriffeinrichtungen (4, 5) einstückig ausgebildet sind und in denen jeweils Spanflächen (9a, 9b) und Freiflächen (11a, 12a; 11b; 12b) und eine erste und eine zweite Endschneidkante (13a, 13b) mit im wesentlichen gleicher Breite ausgebildet sind, wobei die Freiflächen (11a, 12a; 11b, 12b) jedes Endabschnitts um einen derartigen Grad und in derartige Richtungen im Querschnitt abnehmen, daß zwischen den Freiflächen und den Seitenwänden der durch den Schneideinsatz zu schneidenden Nut (27) ein Zwischenraum gebildet wird; eine senkrecht zur ersten Schneidkante (13a) ausgerichtete Ebene, die am Mittelpunkt bezüglich der Symmetrieebene (16) um einen Winkel (α) in eine erste Richtung geneigt ist, und eine senkrecht zur zweiten Schneidkante (13b) ausgerichtete Ebene, die am Mittelpunkt um den Winkel (α) in eine zweite und entgegengesetzte Richtung bezüglich der Symmetrieebene (16) geneigt ist, und wobei die senkrecht zu den Schneidkanten (13a, 13b) ausgerichteten Ebenen relativ zueinander um den doppelten Betrag des Winkels (α) geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffeinrichtungen (4, 5) den beiden Endabschnitten (8a, 8b) des Einsatzes gemein sind und daß in jedem Endabschnitt (8a, 8b) ein Paar Seitenschneidkanten (14a, 15a; 14b, 15b) ausgebildet sind, die bezüglich der jeweiligen Endschneidkanten (13a, 13b) im wesentlichen senkrecht ausgerichtet sind.
Schneidwerkzeug mit einem Werkzeughalter (20), in dem ein Schneideinsatz gemäß Anspruch 1 eingespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (20) ein Paar Spannbacken (21, 22) mit Eingriffeinrichtungen (23, 24) aufweist, die so aufgebaut sind, daß sie mit entsprechenden, in der oberen und in der unteren Fläche des Mittelkörperabschnitts (3) des Einsatzes (1) ausgebildeten Eingriffeinrichtungen (4, 5) in Eingriff kommen, wobei die Spannbacken (21, 22) bogenförmig ausgebildet sind, um sie in eine kreisförmige Nut einführen zu können, und wobei die Spannbacken (21, 22) so aufgebaut sind, daß sie den Einsatz (1) festklemmen, wobei die äußerste Schneidkante (13a) bezüglich einer Längsachse des Werkzeughalters (20) senkrecht angeordnet ist.