DE69515682T2 - Schneideinsatz und schneidwerkzeug für einen schälvorgang - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatz nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und wie aus der DE-A-33 03 263 bekannt ist. Sie betrifft außerdem ein Schneidwerkzeug für einen Stabschälvorgang, der in nichtrostendem Stahl oder anderen hitzebeständigen Materialien durchgeführt wird, mit einem Einsatz nach Anspruch 1.
• Stabschälen als ein Metallbearbeitungsvorgang bedeutet, daß ein Stab axial durch einen Drehschneidkopf verschoben wird, wobei der Schneidkopf mit mehreren im Abstand rund um den Umfang angeordneten Werkzeugen versehen ist, die von dem Stab eine dünne Fräszunderschicht, Oberflächenrisse usw. entfernen, welche von dem Heißwalzvorgang solcher Stäbe oder Rohre herrühren. Um die besten Ergebnisse bezüglich Toleranzen und Oberflächenendbearbeitung zu erreichen, werden gewöhnlich zwei Einsätze unterschiedlichen Typs in demselben Halter kombiniert. Die DE-35 40 665 beschreibt solche Werkzeuge, welche mit einem runden Rohbearbeitungseinsatz und einem Endbearbeitungseinsatz mit gewöhnlich geraden Kanten ausgestattet sind. Die EP-A-131.784 beschreibt ein Werkzeug zum Stabschälen mit einem Einsatz mit winkelig gebrochenen Kanten. Solche Einsätze haben jedoch eine gewisse eingeschränkte Verwendbarkeit, da sie keine gewünschten Ergebnisse bezüglich Toleranzen und Oberflächenendbehandlung erzielen, wenn große Vorschübe beteiligt sind.
• Die DE-A-33 03 263 beschreibt einen Schneideinsatz mit neun Ecken und drei geraden Schneidkanten zwischen jedem Paar von Schneidecken. Während ein solcher Einsatz in einem Werkzeug zum Stabschälen nützlich sein könnte, ermöglicht es dieser selbe Typ von Einsatz nicht, in unterschiedlichen Haltern verwendet zu werden, die zum Schneiden ziemlich unterschiedlicher Schnittiefen vorgesehen sind.
• Im Hinblick darauf ist es Zweck dieser Erfindung, einen neuen Einsatztyp vorzusehen, und ein Werkzeug wird enge Toleranzerfodernisse befriedigen und es ermöglichen, sehr gute Oberflächenendbearbeitung zu erreichen, wobei gleichzeitig das Werkzeug aufgrund der Verwendung nur eines Einsatztypes wirtschaftlicher wird.
• Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Einsatz mit verlängerter Lebensdauer vorzusehen.
• Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Einsatz vorzusehen, der wirkungsvoller die Vibrationsneigung verringern und ausgleichen kann, welche während eines Metallschneidevorgangs auftritt.
• Die Erfindung wird aus der folgenden genauen Beschreibung einer ihrer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
• Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Einsatzes der Erfindung zum Stabschälen;
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Werkzeughalters, der mit einem Einsatz nach der Erfindung ausgestattet ist; und
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Werkzeughalters und des Einsatzes der Erfindung.
• Ein Einsatz nach der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt, welcher einen vieleckigen Körper 10 aufweist, der eine obere Spanfläche 11, eine entgegengesetzte Bodenfläche 12, die parallel zu der Spanfläche 11 ist, und Freikantenoberflächen aufweist, die zwischen den Flächen 11, 12 angeordnet sind, von denen zwei in Fig. 1 zu sehen sind. Die Schnittlinien zwischen der Spanfläche 11 und den Kantenoberflächen stellen Schneidkanten 15, 16, 17 dar. Die Kantenfreiflächen sind im wesentlichen senkrecht bezüglich der Spanfläche 11 und der Bodenfläche 12 ausgerichtet. Der Einsatzkörper hat eine zentrale Öffnung 18, die sich völlig durch den Einsatzkörper erstreckt, um eine geeignete Klemmschraube oder Hebelarm eines zugeordneten Werkzeughalters 19 aufzunehmen.
• Nach der Erfindung hat der Einsatz drei Kantenoberflächen, die konvex zu den Oberflächen 13 und 14 gekrümmt sind, die in Fig. 1 zu sehen sind, wobei sich die Oberflächen mit der Spanfläche 11 schneiden, um konvexe Schneidkanten 15 bzw. 16 zu schaffen. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Werkzeughalter 19 ist die aktive Kante, welche mit dem Werkstück 20 in Eingriff steht, mit 15 bezeichnet. Obwohl der Einsatzkörper 10 in dieser Ausführungsform mit einer zentralen Öffnung 18 für die Aufnahme einer zentralen Verschlußschraube 21 versehen ist, versteht es sich, daß ein solcher Einsatz alternativ massiv sein und in seinen Halter 19 mittels eines Klemmkörpers geklemmt sein könnte, der gegen die Spanfläche eines solchen Einsatzkörpers gedrückt wird. Die Krümmung der konvexen Schneidkanten 15, 16 ist derart, daß die Kanten tangential bezüglich eines gedachten, in den Einsatz eingeschriebenen Kreises C vorgesehen sind. Die zwei Kanten 15, 16 treffen sich an einer Ecke D unter einem Winkel α von 120-140º. Es ist auch charakteristisch, daß die Winkelhalbierende B in der radial innersten Ecke E einen spitzen Winkel β mit einer Normalen N bildet, die sich durch dieselbe Ecke E erstreckt, während sie gleichzeitig mit der Mittellinie S der Symmetrie des Werkstückes 20 einen rechten Winkel bildet, das in diesem Fall ein zylindrischer Stab ist, mit dem der Einsatz 10 für Metallschneiden mit Schneidtiefe h&sub1; in Eingriff steht. Der Werkzeughalter soll aktiv arbeiten, während gleichzeitig das Werkstück 20 nach vorn in Richtung des Pfeiles P vorgeschoben wird. Als Ergebnis des gleichzeitigen Wendens des Werkstückes wird ein Span von diesem Werkstück geschält, wodurch die Hauptschneidkante 15 während dieses Arbeitsganges aktiv ist.
• Es ist besonders charakteristisch, daß die gekrümmte Kantenoberfläche mit einem Einheitsradius gekrümmt ist und daß sie so charakterisiert werden kann, als sei sie aus zwei gekrümmten Kantenoberflächen zusammengesetzt, die durch einen flachen Oberflächenteil 22 mit geraden Kanten 23, 24 an den Schnittstellen zwischen der oberen Oberfläche 11 und der unteren Oberfläche 12 getrennt sind. Diese Oberfläche 22 soll eine abgeschrägte Fase sein, die darauf abzielt, eine glatte Oberfläche in der axialen Richtung des Werkstückes 20 zu erzeugen. Sowohl die Längsausdehnung des flachen Oberflächenteils als auch seine Lage auf der Kantenoberfläche könnten variieren. Die Lage der flachen Oberfläche hängt von der Tiefe h&sub1; ab, bei welcher die Durchführung der Metallbearbeitung wünschenswert ist. Wenn Material mit einer größeren Tiefe h&sub1; bearbeitet werden soll, muß die flache Oberfläche weiter weg von der aktiven Ecke D angeordnet werden, da ein etwas größerer Winkel β ein Ergebnis des erhöhten Wendegrades bezüglich der Normalen N ist, siehe Fig. 2. Um wünschenswerte Spanbearbeitung bei ausreichender Schneidtiefe zu erreichen, muß der Einsatz mit spanbrechenden Ausnehmungen in einem bestimmten Abstand von den Kanten 25, 26, 27 versehen sein, wobei die Ausnehmungen in Richtung gegen die angrenzenden Ecken erhöhte Breite haben. Diese Ausnehmungen sind mit einer Längsausdehnung versehen, so daß sie sich entlang der gesamten Hauptschneidkante und mindestens zur Hälfte der Länge der Kante 23 erstrecken, welche der flachen Oberfläche 22 zugeordnet ist. Zwischen der Schneidkante 15 und der Ausnehmung 25 ist ein ebener Oberflächenteil 28 vorhanden, wobei der Teil senkrecht zu der Kantenoberfläche 13 ausgerichtet ist, um als eine Verstärkungskante zu dienen. Die oben umrissene Einsatzdarstellung mit konvexen Kantenoberflächen ermöglicht eine größere Anschlagoberfläche in der Einsatztasche und einen stabileren Halt, da der Einsatz in seine Tasche während des Spannens der Mittelschraube 21 gedrückt wird, deren Mittellinie vorzugsweise bezüglich der des zentralen Loches exzentrisch angeordnet ist. Bei Verwendung eines Einsatzes mit einem ziemlich großen Radius entlang der Hauptschneidkante 15 werden gute metallverarbeitende Leistung und gleichzeitig verringerte Anfälligkeit für Vibrationen erreicht. Im Vergleich mit einem runden Einsatz kann gut befestigtes Klemmen erreicht werden. Da der Einstellwinkel von einer bestimmten Winkelgröße nach unten bis auf 0º variiert, kann dank der gekrümmten Kante die Lebensdauer eines solchen Einsatzes während intermittierender Metallbearbeitung verbessert werden. In Fig. 3 ist dargestellt, wie der Einsatz 10 schräg in seinem Halter 19 ausgerichtet ist, um während der Bearbeitung einen geeigneten Freiwinkel zu erreichen. Der Einsatz 10 ist derart angeordnet, daß er bezüglich der horizontalen Ebene, die sich durch die Achse S unter einem Winkel in der Größenordnung von 2-4º erstreckt, geneigt ist. Gleichzeitig wird der Einsatz unter demselben Winkel γ nach vorn gekippt, d. h. er wird in eine Richtung geneigt, die senkrecht zu der ersten kippenden Richtung ist. Obwohl die Erfindung in der Gestalt eines Einsatzes mit negativer Basisform dargestellt und beschrieben ist, d. h. einer Gestalt, in welcher die Kantenoberflächen 13, 14 und die Oberfläche 22 unter einem rechten Winkel zu der oberen Spanfläche 11 und der unteren Fläche 12 ausgerichtet sind, versteht es sich, daß die Erfindung auch für positive Einsätze anwendbar ist, d. h. einer Gestalt, bei welcher die Kantenoberflächen 13, 14 und die Oberfläche 22 sich mit der Fläche der oberen Spanfläche 11 unter einem spitzen Winkel schneiden.

Claims (5)

1. Schneideinsatz zum Stabschälen mit einem Einsatzkörper (10), der eine obere Spanfläche 11 und eine entgegengesetzte Bodenoberfläche (12) und dazwischen eine Freikantenoberfläche (13, 14) aufweist, wobei die Freikantenoberfläche die obere Spanfläche schneidet, um eine Schneidkante (15, 16) zu bilden, der Einsatz drei getrennte Schneidkanten (15, 16, 17) hat, die sich paarweise in den Schneidecken treffen, die Oberfläche zwischen zwei Ecken zwei Oberflächenteile (13a, 13b) aufweist, die durch einen flachen Oberflächenteil (22) mit geraden Schneidkanten (23, 24) an der Schnittlinie zwischen dem flachen Oberflächenteil (22) und der oberen Spanfläche und an der Schnittlinie zwischen dem flachen Oberflächenteil (22) und der Bodenoberfläche (12) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Oberflächenteile (13a, 13b) zwischen zwei Ecken konvex gekrümmt sind und wobei die Spanfläche (11) des Einsatzes mit Ausnehmungen (25, 26, 27) versehen ist, die in einem Abstand von den Schneidkanten (15, 16, 17) angeordnet sind, die als Spanbrecher tätig sein sollen, wobei die Ausnehmungen (25, 26, 27) jede eine Längsausdehnung hat, die sich sowohl entlang den Hauptschneidkanten (15, 16, 17) als auch entlang mindestens der halben Länge der oberen Kante (23) erstreckt, welche dem Oberflächenteil (22) zugeordnet ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (25, 26, 27) gegen die Schneidecken hin zunehmende Breite haben.

3. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenteil (28) zwischen den Schneidkanten (15, 16, 17) und den Ausnehmungen in einer Ebene vorgesehen ist, die sich senkrecht zu der Kantenoberfläche (13, 14) erstreckt, die als Verstärkungskante dienen soll.

4. Werkzeug zum Stabschälen mit einem Drehkopf, der mit Werkzeughaltern (15) versehen ist, von denen jeder mit einem lösbaren Einsatz (10) versehen ist, nach Anspruch 1.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (10) in dem Halter (19) so schief geneigt ist, daß er unter einem spitzen Neigungswinkel (γ) von 2-4º bezüglich einer horizontalen Ebene erscheint, welche die Mittelachse (S) des Werkstückes aufweist.