DE69014791T2 - Schneideinsatz. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen Schneideinsatz, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist, vergleiche US-A- 4 846 607, und insbesondere eine Verbesserung des Spanbrechers zum Abführen glatter Späne im Bereich zwischen Normal- und Grobschneiden.
• Beim Schneiden ist es für eine gute Bearbeitbarkeit außerordentlich wichtig, die Späne glatt zu brechen und abzuführen. Um dies zu erreichen, wurden verschiedene Spanbrecher entwickelt. Es war allgemein üblich, drei Schneidbereiche zu unterscheiden, d.h. solche für Feinschneiden, Normalschneiden und Grobschneiden entsprechend den Schneidbedingungen (Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnittiefe), wie in Fig. 4 gezeigt wird, und für jeden Schneidbereich einen geeigneten Spanbrecher zu entwickeln. Auf Grund der kleiner werdenden Schnittiefe infolge der Erhöhung der Meßgenauigkeit des Materials und auf Grund ansteigender Vorschubgeschwindigkeiten tauchen jedoch neue Schneidbereiche auf, welche durch die vorgenannten Schneidbereiche nicht abgedeckt werden.
• Diese neuen Bereiche sind zwei Teibereiche in dem neuen Bereich mit hoher Vorschubgeschwindigkeit, der in Fig. 4 gezeigt wird, welche weder durch den Normal- noch durch den Grobschneidbereich überdeckt werden.
• Der wichtigere von den beiden Bereichen ist derjenige, in dem die Vorschubgeschwindigkeit größer ist als im Normalschneidbereich und die Schnittiefe kleiner als im Grobschneidbereich, das heißt, der schraffierte Bereich in Fig. 4. Das liegt daran, daß die in diesem Bereich entstehenden Späne eher dicker sind und schwieriger brechen. Für diesen neuen Bereich wurde also die Entwicklung eines effektiven Spanbrechers erwartet.
• Die Schneideinsätze nach dem Stand der Technik, die in den Japanese Examined Utility Model Publications 57-30004 und 1-15442 offengelegt werden, lassen sich sowohl im Fein- als auch im Normalschneidebereich einsetzen. Diese Einsätze bringen jedoch die folgenden Probleme mit sich.
• Wenn die Schnittiefe klein genug ist, so daß sie innerhalb des Schneidkopfradius liegt, werden die Späne im wesentlichen in Richtung der Halbierungslinie des Schneidkopfwinkels abgeführt. Es ist allgemein bekannt, daß dann, wenn die Schnittiefe ansteigt, die Richtung, in welcher die Späne abgeführt werden, sich der Richtung annähert, in welcher sich der gerade Teil der Schnittkante erstreckt (entgegengesetzt zur Vorschubrichtung).
• Für dem neuen Bereich hoher Vorschubgeschwindigkeit, in dem die Schnittiefe 1 - 5 mm und die Vorschubgeschwindigkeit 0,3 - 0,7 mm/umdrehung beträgt, wird gewöhnlich ein Einsatz verwendet, der einen Schneidkopfradius von 1,2 - 1,6 mm besitzt. Wenn in diesem Fall die Schnittiefe ansteigt, verändert sich der Spanabführungswinkel θ von dem in Fig. 5 gezeigten Wert, für den eine kleine Schnittiefe (1 - 2 mm) gilt, auf den in Fig. 6 dargestellten Wert bei großer (4 - 5 mm) Schnittiefe.
• Für eine mittlere Vorschubgeschwindigkeit (f = 0,3 - 0,4 mm/Umdrehung) ist ein schmalerer Spanbrecher vorzuziehen, wie in Fig. 7 gezeigt wird, wohingegen für eine hohe Vorschubgeschwindigkeit ein breiterer Spanbrecher effektiv ist, wie er in Fig. 8 gezeigt wird, weil die unter derartigen Bedingungen entstehenden Späne dick und schwer zu brechen sind.
• Da sich, wie oben beschrieben wird, die Richtung, in der die Späne abgeführt werden, mit der Schnittiefe verändert, und die optimale Breite des Spanbrechers von der Vorschubgeschwindigkeit abhängt, ist es sehr schwierig, einen Spanbrecher zu entwerfen, welcher nicht nur in den herkömmlichen Schneidbereichen verwendet werden kann, sondern auch in den neuen Bereichen, in denen die Schnittiefe klein und die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist.
• Die in den oben genannten Publikationen veröffentlichten Schneideinsätze sind beide in einer Brechernut, die in der Nähe jeder Ecke ausgebildet ist, mit einer Vorwölbung versehen, die sich in Richtung der Spitze des Schneidkopfes erstreckt, um den für die Späne verfügbaren Bereich zu erweitern. Weil jedoch eine derartige Vorwölbung die Breite des Spanbrechers einengt, kann sie bei einer hohen Vorschubgeschwindigkeit eine Verstopfung mit Spänen verursachen. Mit diesen Einsätzen läßt sich also der Schneidbereich bis zu einem gewissen Grad vom Feinschneidbereich in Richtung des Normalschneidbereiches ausdehnen. Sie können jedoch nicht im Grobschneidbereich eingesetzt werden, wo die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz mit einem Spanbrecher zu schaffen, welcher ermöglicht, den Schneideinsatz in dem neuen, in Fig. 4 gezeigten Bereich einzusetzen.
• Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Schneideinsatz geschaffen, der die im Anspruch 1 definierten Merkmale aufweist.
• Bei dem Schneideinsatz entsprechend der vorliegenden Erfindung ändert sich der Spanabführungswinkel in Abhängigkeit von den Schneidbedingungen, so daß die relative Brecherbreite (der Abstand zwischen dem Punkt, in dem sich die Späne bilden, und dem Punkt, in dem die Späne anstoßen) auf einen optimalen Wert eingestellt werden kann. Diese Bedingungen werden weiter unten genauer beschrieben.
• [Wenn die Schnittiefe klein ist (d = 1,0 - 2,0 mm)]
• Solange sich die Vorschubgeschwindigkeit innerhalb eines üblichen Bereiches (f = 0,3 - 0,4 mm/Umdrehung) befindet, wollen die Späne, die in der Nähe des Schneidkopfes 2 erzeugt werden, entlang der Linie C ablaufen. Infolge des Führungseffektes der Abschrägungen 4 an der Vorderseite in Bezug zur Vorschubrichtung verringert sich jedoch ihr Abführungswinkel allmählich, bis sie auf die Spanbrecherwänden 7 stoßen, die vor der Brechervorwölbung liegen. Die Späne rollen sich dann ein und werden gebrochen.
• Wenn die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist (f = 0,5 - 0,7 mm/Umdrehung), werden die Späne in derselben Weise durch die Abschrägungen 4 geführt und stoßen an den Brecherwänden 7 an. Weil jedoch die Späne ziemlich dick sind und infolgedessen schwer brechen, werden sie längs den Wänden 7 so geführt, daß sie in die Nuten 9 laufen, die sich kontinuierlich an die Anschlußenden der Wände 7 anschließen. Die Späne werden gebrochen, wenn sie durch die konvexe Oberfläche 9a, die jede Nut 9 in der Nähe des zentralen Grats aufweist, einer Biegebeanspruchung unterworfen (Fig. 2). Folglich werden die bei hoher Vorschubgeschwindigkeit gebildeten Späne mit einem größeren Krümmungsradius eingerollt als die Späne, die bei normaler Vorschubgeschwindigkeit entstehen. Dadurch wird es möglich, selbst dicke Späne glatt abzuführen und eine Verstopfung mit Spänen zu verhindern.
• [Wenn die Schnittiefe groß ist < d = 4 - 5 mm)]
• Wenn die Vorschubgeschwindigkeit innerhalb des üblichen Bereiches (f = 0,3 - 0,4 mm/Umdrehung) liegt, ist der Spanabführungswinkel auf Grund der geringeren Führungswirkung der Abschrägungen 4 etwas kleiner als der in Fig. 6 gezeigte Winkel, d.h. 90º. Die Späne werden trotzdem eingerollt und durch Anstoßen an die Brecherwände 7, die in Bezug zur Vorschubrichtung vorne liegen, gebrochen.
• Wenn die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist (f = 0,5 - 0,7 mm/Umdrehung), neigen die dickeren Späne stärker als die dünneren dazu, an der Oberfläche des Einsatzes entlang zu laufen. Die Abschrägungen 4 zeigen also einen stärkeren Führungseffekt, wenn die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist. Die Späne werden demzufolge vorwiegend an der Hohlkante 9a der Nuten 9 eingerollt. Dadurch vergrößert sich die relative Brecherbreite, so daß die Späne glatt eingerollt und gebrochen werden können.
• Durch die kombinierte Wirkung der Abschrägungen 4, der Brecherwände 7 an der Brechervorwölbung, und der elliptischen Nuten 9, können die Späne entsprechend den Schneidbedingungen abgeführt werden. Demzufolge läßt sich der Schneideinsatz entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht nur in dem neuen Bereich hoher Vorschubgeschwindigkeit einsetzen, der in Fig. 4 gezeigt wird, sondern er kann auch weitere neue Bereiche, die sich sicher immer mehr und mehr ausdehnen, abdecken.
• Durch geeignete Kombination der Abschrägungen, die in der Brechernut in der Nähe des Schneidkopfes einen Grat bilden, der Brechervorwölbung in Fortsetzung der Abschrägungen und der elliptischen Nuten, können mit dem Schneideinsatz entsprechend dieser Erfindung dünnere Späne, wie sie bei niedriger Vorschubgeschwindigkeit entstehen, abgeführt werden, wenn sie an die Brecherwände anstoßen, die an der Spitze der Brechervorwölbung angeordnet sind, wohingegen dickere Späne, wie sie bei hoher Vorschubgeschwindigkeit entstehen, über die elliptischen Nuten abgeführt werden können, die in Bezug zur Vorschubrichtung vor den Brecherwänden liegen. Dadurch lassen sich die Späne ohne die Gefahr einer Verstopfung entfernen. Desweiteren läßt sich in dem neuen Bereich hoher Vorschubgeschwindigkeit einschließlich des Teilbereiches, in dem die Schnittiefe gering und die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist, ein glatter Schneidvorgang erzielen.
• Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung sollen durch die folgende Beschreibung deutlicher werden, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt, von denen:
• Fig. 1 die Draufsicht eines Teiles des ersten Ausführungsbeispiels darstellt;
• Fig. 2 eine Schnittansicht darstellt, die entlang der Linie I-I in Fig. 1 verläuft;
• Fig. 3 eine Schnittansicht darstellt, die entlang der Linie II-II in Fig. 1 verläuft;
• Fig. 4 ein Diagramm darstellt, das die Bereiche zeigt, welche der Schneideinsatz entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel abdecken kann;
• Fig. 5 und 6 Draufsichten darstellen, die die Abführungsrichtungen der Späne zeigen, wenn die Schnittiefe klein beziehungsweise groß ist;
• Fig. 7 und 8 Schnittansichten darstellen, die zeigen, wie die Späne abgeführt werden, wenn die Vorschubgeschwindigkeit niedrig beziehungsweise hoch ist;
• Fig. 9 und 10 Schnittansichten darstellen, welche Modifikationen des Grates zeigen; und
• Fig. 11 und 12 Draufsichten weiterer Ausführungsbeispiele mit modifizierten Brechervorwölbungen darstellen.
• Fig. 1 zeigt das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Schneideinsatzes entsprechend dieser Erfindung. Sein Grundaufbau ist wie oben beschrieben. Die Abschrägungen 4 dieses Schneideinsatzes 1 sollten in einem Winkel von 5º &le; &theta;&sub1; = &le; 20º geneigt sein. Wenn der Neigungswinkel weniger als 5º beträgt, könnte der Einfluß auf den Abführungswinkel der Späne bei niedriger Vorschubgeschwindigkeit unzureichend sein. Ist er größer als 20º, werden die Späne bei hoher Vorschubgeschwindigkeit und großer Schnittiefe nicht gleichmäßig ablaufen.
• Fig. 9 und Fig. 10 zeigen verschiedene Arten des Grates, der durch die Abschrägungen 4 gebildet wird. Durch Anbringung einer Abflachung 11 längs der Oberkante des Grates, wie in Fig. 9 gezeigt wird, werden die Späne bei kleiner Schnittiefe (d = 1,0 mm) unbeeinflußt von der Abschrägung 4 entlang der Linie C laufen und auf dem kürzesten Weg an die Brecherwände 7 anstoßen. Die Späne können sich also leicht einrollen und brechen. Die Abflachung 11 sollte vorzugsweise eine Breite von 0,1 bis 0,2 mm besitzen. Ist sie zu schmal, wird sie nicht wirksam sein, während die Fläche der Abschrägung 4 unnötig verkleinert wird, wenn sie zu breit ist.
• Wie in Fig. 10 gezeigt wird, kann der Grat entlang seiner Oberkante auch mit einer gewölbten Oberfläche 12 versehen werden, die einen Krümmungsradius von 0,2 - 0,5 mm besitzt. Sie hat dieselbe Funktion wie die Abflachung 11.
• Um dickere Späne in die elliptische Nut 9 zu leiten, sollte die Brechervorwölbung 6 eine verjüngte Spitze besitzen, so daß die Brecherwände 7 gegenüber dem geraden Teil 10 jeder Schneidkante, wie in Fig. 1 gezeigt wird, einen vorgegebenen Winkel bilden.
• Um dies zu erreichen, wurde die in Fig. 11 gezeigte Spitze der Brechervorwölbung 6 mit einem Krümmungsradius von 0,2 - 0,5 mm und, ausgehend von der Spitze, mit Gratlinien versehen, die unter einem Winkel von &theta;&sub2; gegenüber den geraden Schneidkanten 10 verlaufen (sein Bereich beträgt vorzugsweise 1º &le; &theta;&sub2; &le; &theta;&sub0;/2).
• Die in Fig. 12 gezeigte Brechervorwölbung 6 besitzt einen Spitzwinkel, welcher um 2 &theta;&sub3; kleiner ist als der Winkel &theta;&sub0; und mit Gratlinien versehen ist, die unter einem Winkel von &theta;&sub2; ( > &theta;&sub3;) gegenüber den geraden Schnittkanten 10 verlaufen.
• Die elliptischen Nuten 9 sind sowohl in Richtung der Brechernutenböden 3a als auch in Richtung der Brecherwände 7 offen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nuten 9 so gestaltet, daß die Schnittlinien zwischen den Nutoberflächen und der Vorwölbungsoberfläche Gratlinien 8 bilden, die entlang der Nuten verlaufen.

Claims (5)

1. Schneideinsatz mit

einer Schneidkante (10),

Nasen (2), die im Einsatz ausgebildet sind,

einem zentralen Rücken (5),

einer Brechernut (3), die zwischen der Schneidkante (10) und dem zentralen Rücken (5) ausgeformt ist,

Brechervorsprüngen (6), die sich vom zentralen Rücken aus auf die Nasen (2) zu erstrecken und ein konisches Ende (9a) haben,

Brecherwandungen (7) vor den Brechervorsprüngen (6) und einer Erhebung, die in der Brechernut (3) in der Nähe der Nasen (2) des Einsatzes ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß elipsoidische Nuten (6) im Boden (3a) der Brechernut (3) so ausgebildet sind, daß sie in die Brecherwandungen (7) übergehen,

die Erhöhung ein Paar von Schrägen (4) aufweist, die sich geneigt symmetrisch zueinander bezüglich der Mittelhalbierenden der Nase (2) erstrecken, um zwischen den Schrägen (4) einen Grat auszubilden, wobei sich der Grat längs der Mittelhalbierenden erstreckt, und jede Schräge (4) einen Winkel mit einer Neigung von 5-20 Grat zur Hauptebene des Einsatzes bildet.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Grat entlang seiner Oberkante mit einem schmalen flachen Teil ausgebildet ist.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Grat längs seiner Oberkante mit einer gekrümmten Fläche mit einem kleinen Krümmungsradius ausgebildet ist.

4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Vorsprung eine Spitze hat mit einem schmalen Krümmungsradius und ausgebildet ist mit Gratlinien, die in die Spitze übergehen und sich unter einem Winkel von &theta;&sub2; (= 1º bis 1/2 des Nasenwinkels) bezüglich des graden Teils der Schneidkante erstrecken.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 1 bis 3, wobei jeder der Brechervorsprünge einen Spitzenwinkel hat, der um 2 &theta;&sub3; (&theta;&sub3; = -5 bis 10º) schmaler ist als der Nasenwinkel, und ausgebildet ist mit Gratlinien, die in seine Spitze übergehen und sich unter einem Winkel von &theta;&sub2; ( > &theta;&sub3;) bezüglich des geraden Teils der Schneidkante erstrecken.