DE69631332T2

DE69631332T2 - Schneidwerkzeug und Methode

Info

Publication number: DE69631332T2
Application number: DE1996631332
Authority: DE
Inventors: Robert Stedt; Sven Eklund; Bertrand Riviere
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: EP0833713A1; WO1997000750A1; US6053671A; EP0833713B1; SE9502254D0; CN1072542C; JPH11508192A; JP3819428B2; HK1014896A1; DE69631332D1; SE506679C2; KR19990028266A; CN1187785A; SE9502254L; KR100423696B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug zum spanbildenden Bearbeiten, vorzugsweise zum Fräsen, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert, mit einem Halter und einem Schneideinsatz, wobei der Halter eine allgemein kreisförmige Grundform hat und mindestens eine Schneidkante aufweist, welche durch den Übergang zwischen einer oberen Fläche und der Kantenfläche des Schneideinsatzes erzeugt ist, die obere Fläche eine Spanfläche ist und die Kantenfläche eine Freifläche ist, wobei der Halter und der Schneideinsatz erste Mittel zum Verhindern der Drehung des Einsatzes um eine Mittelachse haben. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verhindern der Drehung eines Schneideinsatzes, wie es in dem Oberbegriff von Anspruch 3 definiert wird.
Bei Werkzeugen für das Metallschneiden mit Wendeschneideinsätzen aus hartem und widerstandsfähigem Material werden die Schneidkanten Verschleiß ausgesetzt, und manchmal bricht eine gesamte Schneidkante oder ein Teil davon. Wenn ein kleiner Einsatz zerbricht, bricht nur die Schneidkante, ohne Risiko der Beschädigung des Werkzeugkörpers. Wenn ein großer Einsatz zerbricht, erhöht sich das Risiko der Beschädigung des Werkzeugkörpers in einem hohen Maße. Wenn der Schneideinsatz keinen Abstandshalter hat, verursacht ein Einsatzbruch oft Beschädigungen des Werkzeugkörpers. Um solche Beschädigungen zu vermeiden, ist es üblich, daß der Schneideinsatz auf einem Abstandsstück aus Hartmetall ruht. Eine übliche Kombination ist ein Schneideinsatz mit einer Dicke von etwa 5 mm und einem Abstandsstück mit einer Dicke von 3–5 mm. Dies führt zu einer Gesamtdicke des Schneideinsatzes und des Abstandsstücks von 8 mm.
In der US-A-5 147 158 haben wir einen polygonalen Schneideinsatz mit einem integrierten Abstandsstück beschrieben, um so eine Bruchzone bereitzustellen.
Die US-A-5,346,336 zeigt einen runden Metallschneideinsatz, der mit fünf gleichweit entfernten flachen Facetten auf der Freifläche ausgestattet ist. Die Facetten sind dafür da, definierte Positionen zu bilden, wenn der Schneideinsatz gewendet wird. Jede Facette bildet einen spitzen Winkel in Bezug auf die Mittelachse des Schneideinsatzes. Eine Sicherungsschraube befestigt den Einsatz an dem Einsatzsitz eines Halters. Bei dem bekannten Werkzeug trägt Reibung nicht übermäßig gegen unerwünschte Drehung des Einsatzes bei. Die Paßflächen des Einsatzes werden verschlissen, so daß die Position des Einsatzes in dem Sitz während der Verwendung zunehmend ungenauer wird. Darüber hinaus fehlen dem bekannten Einsatz Bruchzonen, um so ein Brechen des Einsatzes beim Übertragen in den Sitz oder das Abstandsstück zu verhindern.
Ziele der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schneidwerkzeug zu präsentieren, das die zuvor beschriebenen Nachteile überwindet.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schneidwerkzeug und ein Verfahren einschließlich Mittel bereitzustellen, die auf das doppelte Zurückhalten gegen Drehung des Einsatzes angepaßt sind.
Ein wiederum anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schneidwerkzeug bereitzustellen, das drei verschiedene Funktionen, nämlich das Brechen, die Drehungs- und Wendekontrolle, durchführt.
Diese und andere Ziele werden durch ein Schneidwerkzeug und ein Verfahren realisiert, die die Merkmale der beigefügten Ansprüche erhielten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine Ausführungsform des Schneidwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben, wobei Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen wird, in denen
1 eine Bodenansicht des Schneideinsatzes zeigt,
2 einen Schnitt entlang II-II in 1 zeigt,
3 einen Einsatzplatz in einem Schneidkörper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht zeigt,
4 einen Querschnitt entlang IV-IV in 3 zeigt,
5 einen Querschnitt entlang V-V in 3 zeigt,
6 ein Fräswerkzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Seitenansicht zeigt, und
7 einen Querschnitt durch die Schneideinrichtung in 6 zeigt.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Der Schneideinsatz 10 in den 1 und 2 hat eine allgemein kreisförmige Grundform und schließt eine obere Fläche 11, eine untere Fläche 12 und eine Kantenfläche 13 ein, die allgemein die obere und die untere Fläche 11 beziehungsweise 12 verbindet. Der Schneideinsatz 10 hat eine positive Geometrie, d. h. die Kantenfläche 13 bildet einen spitzen Winkel mit der oberen Fläche 11. Die obere Fläche 11 ist eine Spanfläche und die Kantenfläche 13 ist einen Freifläche. Die obere Fläche 11 schließt eine kreisförmige spanabhebende Fläche 14 ein, die sich an dem Umfang des Schneideinsatzes 10 befindet. Weiterhin schließt die obere Fläche 11 eine Spanfläche 15 ein, die sich von der kreisförmigen spanabhebenden Fläche 14 aus nach innen und nach unten neigt. Alternativ kann die obere Fläche andere Formen, wie etwa eine ebene Form, haben. Die Flächen 14 und 15 stellen den am meisten außen gelegenen Teil der oberen Fläche 11 dar. Die Schnittlinie zwischen der spanabhebenden Fläche 14 und der Kantenfläche 13 bildet die kreisförmige Schneidkante 16. Die Kantenfläche 13 deckt sich mit einem Teil eines imaginären Kegels C. Die Spitze des Kegels schneidet die Mittellinie 20 des Schneideinsatzes 10 unterhalb der unteren Fläche 12.
In der beschriebenen Ausführungsform ist der Schneideinsatz 10 mit einem Durchgangsloch 17 versehen, das für die Aufnahme einer (nicht gezeigten) Klemmschraube vorgesehen ist, die den Schneideinsatz 10 an dem Werkzeughalter befestigt.
Die Kantenfläche 13 ist mit einer Stufe 18 versehen. Ein erster Abschnitt 13a der Kantenfläche 13, der sich über der Stufe 18 befindet, hat eine positive Geometrie, um den notwendigen Freiwinkel des Werkzeugs bereitzustellen, während ein zweiter Abschnitt 13b der Kantenfläche 13 eine negative Geometrie hat, d. h. der zweite Abschnitt 13b ist senkrecht zu der unteren Fläche 12 und hat einen Freiwinkel von 0°. Der zweite Abschnitt 13b der Kantenfläche 13 ist radial etwas kürzer als der oben erwähnte imaginäre Kegel. Das heißt, die Kantenfläche braucht nicht geschliffen zu sein, falls die Freifläche geschliffen ist und spart dadurch Energie. Darüber hinaus wird die Stufe dann in der radialen Richtung ausreichend groß, um für eine vorteilhafte Kontrolle aller während der Bearbeitung ausgehender Bruchstücke zu sorgen.
Die Stufe 18 stellt eine scharte innere Ecke 19 bereit, die eine Bruchanzeige darstellt, die durch ein mögliches Brechen der Schneidkante das Brechen kontrolliert und den unteren Abschnitt des Schneideinsatzes unbeschädigt läßt. Der zweite oder untere Abschnitt 13b schützt auf diese Weise den Werkzeugkörper.
Hinsichtlich der in 2 gezeigten Maße ist folgendes zu sagen. Die Höhe h, beträgt 15– 60% der Höhe h, vorzugsweise etwa 25%. Dies ist möglich, da das "Abstandsstück" einen integralen Teil des Schneideinsatzes 10 bildet, d. h. die Höhe h entspricht der Höhe des integrierten Abstandsstücks 22. Um eine gute Funktion des Schneideinsatzes 10 zu erreichen, ist es notwendig, daß die Höhe h1 einen nicht zu großen Teil der Höhe h bildet, da in diesem Fall die Stärke der Schneidkante gering sein wird. Dies könnte zu Brüchen der Schneidkante auch bei geringen Belastungen führen. Der radiale Abstand e von der Stufe 18 zu dem Kegel C in der Ebene der unteren Fläche 12 hängt von dem Freiwinkel ab. Der Abstand e in dem Querschnitt II-II liegt in dem Intervall 0,2–2,5 mm, bevorzugt in dem Intervall 0,2–1,5 mm. Ein bevorzugter Wert von e liegt in der Größenordnung von 0,5 mm. Der Abstand e in einem anderen Querschnitt gemäß der Linie A-A in 1 liegt in dem Intervall von 0,1–1,5 mm, bevorzugt in dem Intervall 0,2–1,0 mm. Die Stufe ist jedoch in allen Bereichen von dem imaginären Kegel C in Abstand angeordnet, um die Bruchkontrolle um den gesamten Einsatz herum sicherzustellen.
Der zweite Abschnitt 13b schließt sich an einen Schrägkantenabschnitt 21 an, um den Eingang des Einsatzes in eine Tasche eines Halters zu erleichtern, was unten im Detail beschrieben wird. Eine Reihe von zweiten Abschnitten 13b ist an dem Umfang des Abstandsstücks 22 gebildet. Es können sich 5–12 Abschnitte an dem Abstandsstück befinden, vorzugsweise 7–9. Ein bevorzugter Wert ist 8. Im letzteren Fall sind zwei diametral entgegengesetzte zweite Abschnitte 13b parallel, wie man in 1 sehen kann. Zwei benachbarte Abschnitte 13b treffen sich in einer Ecke 23 in einem inneren stumpfen Winkel, und bei etwa 135°. Wenn der Einsatz in einem Halter montiert ist, werden die Ecken 23 unerwünschte Drehung des Einsatzes verhindern. Es ist daher wichtig, daß die Ecken radial in Bezug auf den Rest der zweiten Abschnitte 13b hervorragen. Der Rest der zweiten Abschnitte 13b soll die richtige Position des Einsatzes anzeigen, sollte aber dazu beitragen, den Einsatz nur dann an der Drehung zu hindern, wenn die Schneidkräfte die Reibungskraft übersteigen. Der Umfang des unteren Teils beschreibt einen Verlauf des zu- und abnehmenden Abstands von der Mittelachse des Einsatzes. Die zweiten Abschnitte können zum Beispiel Teile einer sternförmi gen Form oder etwas ähnlichem sein, solange die Ecken radial in Bezug auf den Rest der zweiten Abschnitte hervorragen.
In den 3, 4 und 5 wird ein Werkzeughalter 30 gezeigt. Der Halter 30 ist ein Fräswerkzeugkörper, welcher eine Reihe von Taschen 31 zur Aufnahme von Schneideinsätzen hat. Jede Tasche umfaßt eine im wesentlichen ebene Basis 32 und aufragende Schultern 33, 34. Jede Schulter beschreibt eine obere konkave Oberfläche 35 die zum Anstoßen an den ersten Abschnitt 13a des Einsatzes vorgesehen ist, und einen hinterschnittenen Abschnitt 36. Die Oberflächen 35 sind so beschaffen, daß sie mit dem zuvor beschriebenen Kegel C übereinstimmen. Wenigstens eine Schulter 33 hat einen unteren Abschnitt 37, der zum Anstoßen an eine Ecke 23 des Abstandstücks 22 vorgesehen ist. Ein Gewindebohrung 38 befindet sich nahe an, aber nicht in der Mitte der Basis 32, so daß eine Befestigungsschraube auf eine bekannte Weise den Einsatz in Richtung auf die Schulter und die Basis treiben wird. Die Bohrung hat eine Mittelachse 39, welche im wesentlichen senkrecht zu der Basis 32 ist. Der untere Abschnitt 37 ist bevorzugt gerade in einer Ebene parallel zu der Basis und bildet einen spitzen Winkel s mit der Mittellinie 39 in einer Richtung von der Basis aufwärts, wie es in 4 zu sehen ist. Dies geschieht, um eine deutliche Position für den Punkt oder die Linie des Kontaktes zwischen der Ecke 23 und dem Abschnitt 37 sicherzustellen. Die Schultern 33, 34 können durch einen Schlitz 40 unterbrochen werden. Die Funktion des Schlitzes ist es, die Oberflächen 35 der Schultern weniger empfindlich gegen Toleranzfehler während dessen Herstellung zu machen.
In den 6 und 7 ist das Schneidwerkzeug zusammengebaut und insbesondere aus 7 ist erkennbar, wie der Schneideinsatz 10 und der Halter 30 zusammenwirken. Der Einsatz wird in der Tasche 31 plaziert, wobei einer seiner zweiten Abschnitte 13b zu dem unteren Abschnitt 37 hin weisen. Dann stößt die untere Fläche 12 gegen die Basis 32. Eine Schraube 41 wird durch das Loch 17 des Einsatzes hinein eingeführt und in die Bohrung 38 des Halters hineingeschraubt und festgezogen. Da die Achse 20 des Einsatzes in Bezug auf die Achse 39 der Bohrung 38 radial um einen Abstand 1 in einer Richtung weg von den Schultern 33, 34 versetzt ist, wird die Schraube den Einsatz zu den Schultern und zu der Basis hin in Eingriff bringen. Wenn die Schraube festgezogen worden ist, wird die Freifläche 13a des Einsatzes einen Druck gegen die oberen konkaven Oberflächen 35 ausüben. Die dadurch erzeugte Reibung reicht in den meisten Fällen aus, um den Einsatz vor der Drehung während des Fräsens zu sichern. Die erste Einrichtung 37, 13b zum Verhindern der Drehung des Einsatzes umfaßt wenigstens zwei mögliche Positionen, und zwar eine erste Position, bei der ein Spalt p zwischen dem unteren Teil 13b des Einsatzes und der ersten Wand 37 angeordnet ist, wobei der Spalt null Millimeter beträgt, und eine zweite Position, bei der der Spalt p größer ist, und zwar etwa 0,1–0,3 mm. Wenn aber die Schneidkräfte die Reibungskraft übersteigen, wird sich der Einsatz drehen, bis die Ecke 23 an den unteren Abschnitt 237 der Schulter 33 stößt. Dann wird der Einsatz vor weiterer Drehung abgehalten. Wenn der Einsatz gegen einen neuen Einsatz ausgetauscht werden soll, wird das oben erwähnte Vorgehen wiederholt.
Wenn der Einsatz gewendet werden soll, wird die Schraube 41 teilweise aufgedreht, bis die untere Fläche 12 über den unteren Abschnitt hinaus angehoben und der Einsatz um eine 35° ent sprechende Stufe gedreht werden kann, wenn man 8 Positionen an dem Abstandsstück hat. Dann wird die Schraube wieder festgezogen.
Obwohl die beschrieben Ausführungsform der Erfindung sich auf ein Fräswerkzeug bezieht, ist die Erfindung auch auf Drehwerkzeuge anwendbar, die einen runden Einsatz verwenden.
Die Erfindung ist keinesfalls auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Rahmen der beigefügten Ansprüche frei variiert werden.

Claims

Schneidwerkzeug zum spanbildenden Bearbeiten, vorzugsweise zum Fräsen, mit einem Halter und einem Schneideinsatz, wobei der Halter (10) eine im allgemeinen kreisförmige Grundform hat und mindestens eine Schneidkante (16) aufweist, welche durch den Übergang zwischen einer oberen Fläche (11) und einer Kantenfläche (13) des Schneideinsatzes (10) erzeugt ist, die obere Fläche (11) eine Spanfläche ist und die Kantenfläche (13) eine konische Freifläche (13a) ist, die zu einer unteren Fläche des Einsatzes konvergiert, wobei der Halter und der Schneideinsatz erste Mittel (37, 13d) haben zum Verhindern der Drehung des Einsatzes um eine Mittelachse, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter einen Einsatzplatz hat mit einer unteren ersten Wand (37) und einer oberen konischen zweiten Wand (25), wobei die erste und die zweite Wand in der axialen Richtung einer Mittelachse des Einsatzes im Abstand angeordnet sind, der Einsatz einen unteren Teil (13b) hat, der Außenumfang des unteren Teils (13b) einen Weg zunehmenden und abnehmenden Abstandes von der Mittelachse des Einsatzes nach Drehung des Einsatzes beschreibt und daß das erste Mittel (37, 13b) zum Verhindern der Drehung durch die untere erste Wand (37) und den unteren Teil (13b) gebildet wird, das erste Mittel (37, 13b) unter der Freifläche (13a) und radial einwärts derselben und außen an einem Teil des Einsatzes vorgesehen ist, der vorzugsweise dichter an der unteren Fläche liegt als der oberen Fläche, um eine Bruchanzeige radial innerhalb der konischen Freifläche zu bilden, und daß der Halter und der Einsatz zweite Mittel (35, 13a) aufweisen zum Verhindern der Drehung des Einsatzes, wobei das zweite Mittel (35, 13a) durch die obere konische zweite Wand (35) und die Freifläche (13a) gebildet wird und daß das erste Mittel zum Verhindern der Drehung des Einsatzes das Zusammenwirken zwischen dem unteren Teil (13b) des Einsatzes (10) und einer ersten Wand (37) des Halters aufweist und daß das zweite Mittel zur Verhinderung der Drehung des Einsatzes das Zusammenwirken zwischen der konischen Freifläche (13a) des ersten Einsatzes und der zweiten Wand (35) des Halters (30) aufweist und daß das erste Mittel (37, 13b) und das zweite Mittel (35, 13a) zum Verhindern der Drehung des Einsatzes axial und radial bezüglich der Mittelachse (20) des Einsatzes im Abstand angeordnet sind.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel (37, 13b) zum Verhindern der Drehung des Einsatzes mindestens zwei mögliche Positionen aufweist, eine erste Position, wenn ein Spalt (p) zwischen dem unteren Teil des Einsatzes und der ersten Wand angeordnet ist, wobei der Spalt null Millimeter beträgt, sowie eine zweite Position, bei welcher der Spalt (p) größer ist.
Verfahren zum Verhindern der Drehung eines Schneideinsatzes um seine Mittelachse in einem Halter für das spanbildende Bearbeiten, vorzugsweise Fräsen, wobei der Schneideinsatz (10) eine im allgemeinen kreisförmige Grundform hat und eine kreisförmige Schneidkante (16) aufweist, die durch den Übergang zwischen einer oberen Fläche (11) und einer Kantenfläche (13) des Schneideinsatzes (10) erzeugt ist, wobei die obere Fläche (11) eine Spanfläche ist und die Kantenfläche (13) eine Freifläche ist und der Halter und der Schneideinsatz erste Mittel (37, 13b) zum Verhindern der Drehung des Einsatzes um seine Mittelachse haben, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Schaffen eines Halters mit einem Einsatzplatz mit einer unteren ersten Wand und einer oberen konischen zweiten Wand, wobei die erste und die zweite Wand in axialer und radialer Richtung der Mittelachse des Einsatzes im Abstand angeordnet sind, – Schaffen eines Einsatzes mit einem unteren Teil und einer konischen Freifläche, wobei der Außenumfang des unteren Teils einen Weg zunehmenden und abnehmenden Abstandes von der kreisförmigen Schneidkante (16) beschreibt, – Anbringen des Einsatzes an dem Einsatzplatz, um den unteren Teil in Abhängigkeit von der ersten Wand einzupassen, – Festziehen des Einsatzes an dem Platz durch Festziehmittel, um die konische Freifläche gegen die konische zweite Wand zu drücken, und – Schaffen der Möglichkeit für den Einsatz, um einen kleinen Bruchteil während der Benutzung in Abhängigkeit von Schneidkräften zu drehen, die größer sind als die Reibkraft zwischen der konischen Freifläche und der konischen zweiten Wand, wodurch ein Spalt (p) zwischen dem unteren Teil des Einsatzes und der ersten Wand geschlossen wird.