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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wendeschneidplatte mit
den Merkmalen des oberbegriffes des Anspruchs 1 (vgl. JP-U-51-
19271) oder den Merkmalen des oberbegriffes des Anspruchs 2 (vgl.
JP-U-57-30004).
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Schneidplatten dieser Art werden als Schneidmesser eines
Schneidwerkzeugs verwendet, welches besonders zur Verwendung bei der
spanabhebenden Feinbearbeitung geeignet ist.
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Es ist wünschenswert, daß während des Schneidens erzeugte Späne
in kleinstmögliche Stücke zerkleinert werden. Lange,
unzerkleinerte Späne sind nicht nur gefährlich, sondern können auch den
Schneidvorgang behindern, da sie dazu neigen, sich im Werkzeug
oder im Werkstück zu verfangen.
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Späne, die bei der spanabhebenden Feinbearbeitung erzeugt werden,
sind eher schmal und dünn, da bei der spanabhebenden
Feinbearbeitung sowohl die Schnittiefe als auch der Vorschub gering sind.
Derartige Späne sind schwer zu zerkleinern. Diese schwer zu
zerkleinernden Späne stellten bei Schneidvorgängen unter Einsatz
von Robotern oder Automatisierung ein beträchtliches Hindernis
dar.
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Zur effektiven Beseitigung von Spänen, die bei der spanabhebenden
Feinbearbeitung erzeugt werden, sind verschiedene
Spänezerkleinerer vorgeschlagen worden. So ist zum Beispiel (japanische
Gebrauchsmusterveröffentlichung 51-19271) ein kleiner sphärischer
Vorsprung auf einer geneigten Spanfläche nahe der Schneide
angeordnet, um Späne aufzurollen, wenn diese mit dem Vorsprung
zusammentreffen.
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Weiterhin wird vorgeschlagen (japanische
Gebrauchsmusterveröffentlichung 57-30004), daß sich eine schmale Rippe von dem
mittigen Schneidrücken zu jedem Schneidecken-Bereich erstreckt, um
Späne zu zerkleinern, die bei der Feinbearbeitung entstehen.
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Um dem zunehmenden Erfordernis eines hohen Wirkungsgrades bei
Schneidvorgängen gerecht zu werden, tendiert man immer mehr dazu,
die Bearbeitungszeit zu verringern, indem die
Vorschubgeschwindigkeit sogar bei der spangebenden Feinbearbeitung mit geringer
Schnittiefe erhöht wird. Mit anderen Worten: Schneidplatten
werden häufiger als zuvor zum Zerspanen bei geringer Schnittiefe
und mit großem Vorschub eingesetzt.
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Späne, die unter diesen Bedingungen anfallen, sind eher schmal
und dick und daher entsprechend schwer aufrollbar. Wenn die
Brechvorsprünge nahe den Schneiden angeordnet sind, werden
derartige Späne durch das Auftreffen auf die Vorsprünge scharf
gekrümmt. Derart scharf gekrümmte Späne verursachen jedoch leicht
ein Blockieren und Stocken, wodurch der Schnittwiderstand erhöht
und der Verschleiß des Werkzeugs beschleunigt werden.
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Je höher die Vorschubgeschwindigkeit ist, desto höher ist die
Spanabflußgeschwindigkeit, und desto instabiler ist meist auch
der Spanabflußwinkel. Der oben beschriebene einfache
Brechvorsprung kann jedoch die Spanabflußrichtung nicht wirksam steuern.
Deshalb neigt der Spanabflußwinkel zu großen Abweichungen, so daß
der Durchmesser der gerollten Späne nicht konstant gehalten
werden kann. Dies macht es wiederum schwierig, die Späne zu
zerkleinern.
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Bekannte Schneidplatten weisen kleine sphärische Vorsprünge oder
trapezfrmige Rippen auf, um Späne zu beseitigen, indem man sie
mit diesen Vorsprüngen und Rippen kollidieren läßt. Da jedoch
selbst bei geringer Schnittiefe ein großer Unterschied zwischen
der Kollisionsenergie bei hoher Vorschubgeschwindigkeit und der
Energie bei niedriger Vorschubgeschwindigkeit besteht, müssen die
Position, die Form und die Höhe der Brechvorsprünge so bestimmt
werden, daß sie entweder auf Schnittbedingungen unter hoher
Vorschubgeschwindigkeit oder auf Bedingungen unter niedriger
Vorschubgeschwindigkeit einstellbar sind.
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Es gab bisher keine Schneidplatte, die auf eine große Bandbreite
von Vorschubgeschwindigkeiten einstellbar war.
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Viele bekannte Schneidplatten zur Feinbearbeitung haben
Brechvorsprünge, die für eine geringe Schnittiefe und eine niedrige
Vorschubgeschwindigkeit anwendbar sind. Nachfolgend werden eine
dieser bekannten Schneidplatten und die Art und Weise, wie Späne
mit einer derartigen Schneidplatte beseitigt werden, unter
Bezugnahme auf Fig. 9 bis Fig. 13 beschrieben.
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Fig. 9 zeigt eine Schneidplatte mit einem kleinen sphärischen
Vorsprung 3, welcher auf einer geneigten Spanfläche nahe jedem
Schneidecken-Bereich angeordnet ist. Ein dünner Span A, der bei
niedriger Vorschubgeschwindigkeit erzeugt wurde, kollidiert mit
dem kleinen Vorsprung und wird gerollt und zerbrochen, wie in
Fig. 10 dargestellt.
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Ein dickerer Span A, welcher bei höherer Vorschubgeschwindigkeit
erzeugt wurde, wird jedoch, wie durch die durchgezogene Linie in
Fig. 11 dargestellt, eher scharf gekrümmt. Wenn dies geschieht,
endet der Fluß des Spans.
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Andererseits kann ein derartiger dicker Span auf dem kleinen
Vorsprung 3 gleiten und in eine beliebige andere Richtung
hervorragen, ohne gerollt zu werden, wie durch die strichpunktierte
Linie in Fig. 11 dargestellt.
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Fig. 12 zeigt eine Schneidplatte mit einer Rippe 8, die sich von
einem mittigen Schneidrücken 2 zu jedem Schneidecken-Bereich
erstreckt. Die Späne werden durch die Rippe gerollt und zerbrochen.
Auch bei dieser Schneidplatte neigen Späne, die bei hoher
Vorschubgeschwindigkeit erzeugt wurden, dazu, so abzufließen, wie es
in Fig. 13 dargestellt ist. Deshalb tritt auch bei dieser
Schneidplatte das oben beschriebene Problem auf.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Schneidplatte zu schaffen, die Späne innerhalb eines großen
Bereiches verschiedener Vorschubgeschwindigkeiten bei geringer
Schnittiefe beseitigen kann.
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Diese Aufgabe wird mit Wendeschneidplatten mit den Merkmalen der
Ansprüche 1 oder 2 erfüllt. Eine Wendeschneidplatte wird
geschaffen, mit einer Schneide, einem mittigen Schneidrücken,
Schneidecken-Bereichen, einer zwischen der Schneide und dem mittigen
Schneidrücken ausgebildeten Brechnut, und bogenförmigen kleinen
Vorsprüngen, welche in der Brechnut auf den Winkelhalbierenden
der Schneidecken-Bereiche der Schneidplatte angeordnet sind,
wobei jeder der kleinen Vorsprünge eine schmale Nut aufweist, die
sich in Richtung der Winkelhalbierenden eines jeden Schneidecken-
Bereiches erstreckt.
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Die Nuten sollten vorzugsweise eine Breite von 0,2 - 0,8 mm und
eine Tiefe von 0,02 -0,20 mm haben.
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Außerdem sollten die Nuten vorzugsweise so geschaffen werden, daß
sie auf der Winkelhalbierenden des Schneidecken-Bereiches der
Schneidplatte angeordnet sind und sich so über die Brechnut
erstrecken, daß ein Ende davon an der Spitze der entsprechenden
Schneidecke endet. Diese Anordnung ist wirksam für die
Beseitigung dünner Späne, die bei niedriger Vorschubgeschwindigkeit
erzeugt werden.
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Bei der spanabhebenden Feinbearbeitung, bei welcher die
Vorschubgeschwindigkeit niedrig ist, fließen anfallende Späne von dem
bogenförmigen Schneidecken-Bereich zur Mitte der Schneidplatte.
Wegen der niedrigen Vorschubgeschwindigkeit sind derartige Späne
dünn. Deshalb werden sie gerollt und zerbrochen, wenn sie auf den
kleinen Vorsprung oder auf der Brechwand auftreffen. Die schmale
Nut dient dazu, die Späne zu führen und die Spanabflußrichtung zu
stabilisieren. Außerdem dient sie dazu, die Späne zu deformieren,
um deren Dicke zu erhöhen. Die Späne werden also gleichmäßig
gerollt und zerkleinert.
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Bei hoher Vorschubgeschwindigkeit sind die anfallenden Späne dick
und werden mit höherer Geschwindigkeit abgegeben. Die schmale Nut
dient dazu, die Abflußrichtung derartiger dicker Späne zu
begrenzen, so daß diese zuverlässig mit den geneigten Wänden des
mittigen Schneidrückens zusammentreffen, welche sich hinter dem
kleinen Vorsprung oder der Brechwand selbst befinden, die die Nut
aufweisen. Ihr Krümmungsdurchmesser ist konstant, und die späne
können gleichmäßig beseitigt werden.
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Mit der obigen Anordnung kann also bei der spanabhebenden
Feinbearbeitung, bei der die Schnittiefe gering ist, unter Verwendung
einer einzigen Schneidplatte die Vorschubgeschwindigkeit
innerhalb eines großen Bereiches verändert werden.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie Schneidplatten
nach dem Stand der Technik werden nachfolgend anhand in der
Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher beschrieben. In
der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Bereich einer
Ausführungsform;
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Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 1, mit dem
dargestellt wird, wie Späne durch die schmale Nut
deformiert werden;
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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie Y-Y in Fig. 1, mit dem
dargestellt wird, wie Späne bei hoher
Vorschubgeschwindigkeit abgegeben werden;
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Fig. 4 einen Schnitt entlang einer Linie Y-Y in Fig. 1, mit
dem dargestellt wird, wie Späne bei niedriger
Vorschubgeschwindigkeit abgegeben werden;
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Fig. 5 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Bereich einer
weiteren Ausführungsform;
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Fig. 6 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Bereich einer
weiteren Ausführungsform;
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Fig. 7 eine vergrößerte Draufsicht auf eine Variante der
Ausführungsform gemäß Fig. 1;
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Fig. 8 eine graphische Darstellung der Bereiche, innerhalb
derer Späne beseitigt werden können;
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Fig. 9 eine Draufsicht auf einen Bereich einer bekannten
Schneidplatte;
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Fig. 10 eine Darstellung, wie Späne durch die Schneidplatte
gemäß Fig. 9 beseitigt werden, wenn die
Vorschubgeschwindigkeit niedrig ist;
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Fig. 11 eine Darstellung, wie Späne durch die Schneidplatte
gemäß Fig. 9 beseitigt werden, wenn die
Vorschubgeschwindigkeit hoch ist;
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Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Bereich einer weiteren be
kannten Schneidplatte; und
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Fig. 13 eine Darstellung, wie Späne durch die Schneidplatte
gemäß Fig. 12 beseitigt werden, wenn die
Vorschubgeschwindigkeit hoch ist.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Wendeschneidplatte nach der
vorliegenden Erfindung. Eine Wendeschneidplatte 1 weist auf der
Oberfläche einen mittigen Schneidrücken 2 auf. Außerdem weist sie
eine Brechnut 5 und kleine bogenförmige Vorsprünge 3 zwischen dem
mittigen Schneidrücken 2 und einer Schneide 4 auf. Jeder
Vorsprung 3 ist auf der Winkelhalbierenden des entsprechenden
Schneidecken-Bereiches angeordnet.
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Der mittige Schneidrücken 2 weist geneigte Seitenwände 2a auf.
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Die benachbarten Seitenwände 2a kreuzen sich an der
Winkelhalbierenden des Schneidecken-Bereiches und definieren so eine Kante
2b.
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Der kleine Vorsprung 3 ist elliptisch, kann jedoch auch sphärisch
ausgebildet sein. Der kleine Vorsprung 3 weist eine schmale Nut
6 auf, die sich - von der Oberseite der Schneidplatte aus gesehen
- vorzugsweise entlang der Winkelhalbierenden des Schneidecken-
Bereiches erstreckt. Die Nut 6 sollte eine Breite von 0,2 bis 0,8
mm und eine Tiefe von 0,02 bis 0,20 mm haben. Die Nut 6 dient
dazu, die Spanabflußrichtung zu stabilisieren und den
Krümmungsdurchmesser zu steuern, indem die darüber hinweglaufenden Späne
A so deformiert werden, daß beide Seitenkanten der Späne sich
eindrehen, wie in Fig. 2 dargestellt.
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Bei hoher Vorschubgeschwindigkeit werden die Späne so abgegeben,
wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Bei einem dicken Span A wird
dessen Abflußrichtung durch die in der Oberfläche des kleinen
Vorsprungs 3 ausgebildete Nut 6 gesteuert, so daß dieser auf die
Kante 2b treffen muß. Der Span wird dann entlang der Kante 2b
nach oben geschoben und aufgerollt.
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Zu diesem Zeitpunkt wird der Span einer Kraft ausgesetzt, die
dazu neigt, diesen in eine Richtung zu biegen bzw. zu krümmen,
die der Eindrehrichtung nach Fig. 2 entgegengesetzt ist. Aufgrund
dieser Kraft entstehen in dem Span sehr komplizierte
Beanspruchungen, so daß dieser fließend zerbrochen wird. Bei niedriger
Vorschubgeschwindigkeit wird ein dünner Span gerollt und
zerbrochen, wenn er auf dem kleinen Vorsprung 3 auftrifft, wie in
Fig. 4 dargestellt.
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Fig. 8 zeigt Bereiche, innerhalb welcher die in Fig. 1
dargestellte Schneidplatte und die in Fig. 9 dargestellte
Schneidplatte Späne beseitigen können, wenn sie unter den folgenden
Bedingungen geprüft werden:
(Testbedingungen)
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Werkstück: SCR420
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Verwendete Schneidplatten: CNMG120408 (die Schneidplatte, die die
Erfindung bildet, weist kleine Vorsprünge auf, die jeweils eine
0,4 mm breite und 0,05 mm tiefe Nut aufweisen)
Schnittbedingungen: V = 180m/min, Schnittiefe = 0,1 - 0,5 mm,
Vorschub = 0,05 - 0,35 mm/Umdrehung.
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Fig. 8 zeigt deutlich, daß die Schneidplatte, die die vorliegende
Erfindung bildet, zur Verwendung beim Zerspanen mit geringer
Schnittiefe und hoher Vorschubgeschwindigkeit besonders geeignet
ist.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird der
kleine Vorsprung durch eine Brechwand 7 ersetzt, welche sich von
der Brechnut 5 in einer geraden Linie schräg nach hinten
erstreckt. In der Brechwand ist eine Nut 6 ausgebildet.
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Wie in Fig. 5 dargestellt, kann die Schräge 7 auf der Spitze
einer Rippe, die von dem mittigen Schneidrücken 2 zur Schneidecke
ragt, angeordnet sein. Wie in Fig. 6 dargestellt, kann sie auf
der Spitze eines kleinen Schneidrückens 9 angeordnet sein, wel
cher wiederum getrennt von dem mittigen Schneidrücken 2 zwischen
dem mittigen Schneidrücken 2 und jedem Schneidecken-Bereich
angeordnet ist. In beiden Fällen werden Späne durch die Nut 6
über eine größere Strecke geführt als durch die in dem
sphärischen Vorsprung 3 befindliche Nut 6. Diese Anordnung ist vor
teilhaft, wenn die Schnittiefe extrem gering ist (0,05 - 0,3 mm).
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Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform der in Fig. 1
dargestellten Schneidplatte. Bei dieser Ausführungsform erstreckt
sich die Nut 6 so über die Brechnut 5, daß ein Ende 6a sich an
der Spitze der Schneidecke befindet. Mit dieser Anordnung können
dünne Späne, die bei niedriger Vorschubgeschwindigkeit anfallen,
gleichmäßiger entfernt werden.
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Dies liegt daran, daß die Dicke von am Schneidecken-Bereich
erzeugten Spänen zunimmt, während diese entlang der schmalen Nut
6 in der Brechnut 5 geführt werden. Die Späne mit zunehmender
Dicke treffen stabil auf dem kleinen Vorsprung 3 auf.
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Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Nuten 6 können in
ähnlicher Weise bis zu der Spitze der Schneidecke verlängert werden,
um die gleiche Wirkung zu erzielen.