DE69713060T2 - Geschliffener schneideeinsatz - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschliffenen Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei eine scharfe Kante mit beibehaltener Spangeometrie erhalten wird. Der Schneideinsatz ist primär zum Fräsen oder Schleifen bestimmt, obwohl auch Schneideinsätze zum Drehen und Bohren innerhalb des Erfindungsgedankens liegen.
• Schneideinsätze, wie Wendeeinsätze, werden durch Formpressen und Sintern eines pulverbildenden Schneidmaterials hergestellt. Das geformte Schneidmaterial ist gewöhnlich Hartmetall. Der Schneideinsatz umfaßt eine obere Oberfläche oder Spanfläche, eine Bodenfläche, die im wesentlichen planparallel zu der ersteren Oberfläche ist (diese beiden Oberflächen stellen die Hauptoberflächen dar), die an einer mit ihr zusammenwirkenden Bodenstützfläche in einem Einsatzsitz anlegbar ist, sowie Seiten- oder Entlastungsoberflächen, die sich zwischen diesen beiden Oberflächen erstrecken, wobei von diesen Seiten- oder Entlastungsoberflächen wenigstens eine an einer mit ihr zusammenwirkenden Seitenstützfläche in dem Einsatzsitz anlegbar ist. Die Seitenflächen können senkrecht zu den oberen und unteren Oberflächen liegen, doch sind sie gewöhnlich etwas geneigt angeordnet, und zwar in einem spitzen Winkel zu der oberen Oberfläche und in einem stumpfen Winkel zu der Bodenfläche, wobei wenigstens ein Übergang zwischen der oberen Oberfläche und einer Seitenoberfläche als eine Schneidkante ausgebildet ist.
• Bei der Herstellung von primären Wendeschneideinsätzen aus Hartmetall wird eine direkte Preßmethode in zunehmendem Maß angewendet, gemäß der ein Hartmetallformpulver zunächst zu der erwünschten Form in einem für diesen Zweck angepaßten Preßwerkzeug gebildet wird und danach es durch Sintern in einem Ofen seine Endfestigkeit erhält. Das Pressen als solches wurde verfeinert und ist heute so rationell, daß es gute Möglichkeiten zur Bildung der Schneidkante und der dazugehörigen bahnbildenden Oberflächen und gegebenenfalls von Verstärkungsflächen mit großer Genauigkeit mit sich bringt.
• Für einige Typen maschineller Bearbeitung, zum Beispiel für einige Formen des Stirnfräsens und Eckfräsens, wurden während der letzten Jahre die Erfordernisse an die Form- und Maßgenauigkeit angehoben. Primär erfordern Geometrien mit angesinterten positiven Schneidkanten ein sehr hohes Maß an Genauigkeit, um zufriedenstellende Funktion bei kleinstufigen Vorschüben zu gewährleisten. Diese Erfordernisse bei Meßgenauigkeit und in einigen Fällen auch bei scharfen Schneidkanten wurden bisher durch sogenanntes Konturschleifen oder Umfangsschleifen erfüllt, welches darin besteht, daß die Oberfläche(n), die an der einzelnen Schneidkante anliegen, in einer Stufe nach dem Schleifen und Kühlen nachgeschliffen werden. Dieses Konturschleifen erfolgt auf der Entlastungsseite des Schneideinsatzes, d. h. auf den Seitenflächen. Als ein Beispiel eines solchen Schleifens wird Bezug auf die US-A-5,078,550 genommen, auf welcher der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht. Dabei wird jedoch das Arbeitsmaß oder das IC-Maß verändert. Wenn der Schneideinsatz eingesinterte Spanbrecher hat, kann beim Schleifen die Primärfläche des Schneideinsatzes weiterhin unannehmbar schmal und brüchig werden. Außerdem wurde die Bodenfläche der Schneideinsätze zu einer im wesentlichen perfekten Planheit geschliffen, um eine sichere und beständige Unterstützung in dem Einsatzsitz zu gewährleisten.
• Um das Arbeitsmaß des Schneideinsatzes nicht übermäßig zu verändern und gleichzeitig eine scharfe Schneidkante zu bekommen, wäre es erwünscht gewesen, in der Lage zu sein, die Schneidkante mit der dazugehörigen Primärfläche von oben zu schleifen, d. h. auf der oberen oder Spanfläche des Schneideinsatzes. Durch herkömmliche Schneidmaschinen, ist dies jedoch infolge der Tatsache nicht durchführbar, daß die Geometrie der oberen Oberfläche nur ein Schleifspiel um die Schneidkantenlinie direkt hatte. Wegen des kleinen Ausmaßes der Schneidkantenlinie oder Primärfläche (oftmals < 0,2 mm) muß die Geschwindigkeit der Schleifplatte vermindert werden und werden dann unerwünschte Späne erhalten. Außerdem ist es extrem schwierig, die Schleifkapazität zu steuern, wenn es nicht genügend Material gibt, das Widerstandsfähigkeit gegen das Schleifen hat, wodurch die Genauigkeit der geschliffenen Fläche schlecht wird.
• Somit besteht ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Schneideinsatz zu liefern, der mit einer im wesentlichen unveränderten Spanschneidgeometrie auf der Spanseite wie auch auf der Entlastungsseite geschliffen werden kann.
• Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, scharte Schneidkanten ohne Veränderung der Spanschneidgeometrie erzeugen zu können.
• Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das Schleifen der Schneideinsätze so viel wie möglich zu rationalisieren.
• Diese und weitere Ziele wurden durch Formen des Schneideinsatzes mit den im Anspruch 1 definierten Merkmalen erreicht.
• Zu erläuternden, aber nicht beschränkenden Zwecken wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Diese wird hier kurz präsentiert:
• Fig. 1 zeigt eine Grundskizze einer Schleifmaschine, die gemäß der Erfindung verwendet wird.
• Fig. 2 zeigt einen Wendeschneideinsatz nach der Erfindung, der teilweise im Querschnitt gezeigt ist, welcher mit einer vertikalen Ebene II-II (siehe Fig. 3) durch die Mittelachse des Schneideinsatzes zusammenfällt.
• Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Wendeschneideinsalz nach der Erfindung.
• Fig. 1 zeigt in stilisierter Form zwei einzeln drehbare Schleifplatten 1 und 2 von herkömmlicher Type, die zum Schleifen unter anderem von Schneideinsätzen, beispielsweise Wendeschneideinsätzen einer quadratischen Grundform verwendet werden. Um in der Lage zu sein, solche harten Werkstoffe, wie Hartmetall, überhaupt zu schleifen, werden die obere Platte 1 und die untere Platte 2 jeweils mit einem Diamantpulver beschichtet. Ein Schneideinsatz 3, dessen obere und/oder untere Fläche geschliffen werden sollen, werden fest zwischen den Schleifplatten mit Einrichtungen eines perforierten Einsatzhalters oder Bodens gehalten, deren Dicke geringer als die Dicke der Schneideinsätze ist. Ein Teil dieses Bodens ist durch den Ausschnitt 4 erläutert. Wenn man Schneideinsätze mit gesinterten Spanbrechern und schmalen Primärflächen schliff, war es nur möglich, die Bodenfläche des Schneideinsatzes zu schleifen. Dadurch wird die obere Platte 1 stillgehalten, was in der Praxis dann nur als eine Hilfsmaßnahme funktioniert, um die erforderlichen Drücke zwischen der Bodenfläche des Schneideinsatzes und der unteren Schleifplatte 2 zu erlauben. Wenn man Schneideinsätze mit einer vollständig ebenen oberen Oberfläche schleift, können beiden Platten gleichzeitig gedreht werden, wodurch die oberen und unteren Oberflächen gleichzeitig geschliffen werden, was die optimale und günstigste Schleifweise aus produktionstechnischer Sicht darstellt. Um den Schleifkräften entgegenzuwirken und die nachteiligen Kräfte auf den Boden 4 zu minimieren, werden die beiden Platten zweckmäßig in entgegengesetzten Richtungen gedreht. Wenn die geschliffene Oberfläche auf der einen Seite größer ist, kann die Schleifplatte auf jeder Seite entsprechend schneller gedreht werden. So kann man durch Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit der Platten die Wirkung erzielen, daß etwa das gleiche Schleifspiel auf beiden geschliffenen Oberflächen entfernt wird. Wenn jedoch der Unterschied zwischen den Größen der geschliffenen Oberflächen zu groß ist, was somit der Fall ist, wenn nur eine schmale Schneidkantenlinie die gesamte Schleifoberfläche auf der oberen Seite des Schneideinsatzes darstellt, ist eine solche Einstellung der in Wechselbeziehung stehenden Rotationsgeschwindigkeiten nicht mehr möglich. Speziell wurde dieses Problem durch die vorliegende Erfindung gelöst.
• Die Fig. 2 und 3 erläutern quadratische positive Schneideinsätze nach der vorliegenden Erfindung. Er hat eine obere Oberfläche 5, eine Bodenfläche 6 und vier Seitenflächen 7. Die Übergänge zwischen den vier Seitenflächen 7 können als solche scharf sein, bestehen aber vorzugsweise aus abgerundeten Eckbereichen 17. Der Freiwinkel, d. h. der Winkel zwischen einer Seitenfläche 7 und der Normalen für die oberen und unteren Oberflächen, kann zwischen 0 und +40º, vorzugsweise zwischen +5 und +30º liegen. Außerdem kann er ein mittiges Durchgangsloch 8 für den Einsatz einer geeigneten Klemmeinrichtung haben, wie für eine Verankerungsschraube (nicht gezeigt). Ein mittiges Loch als solches ist jedoch nicht erforderlich im Hinblick auf die Tatsache, daß der Schneideinsatz auch durch andere Einrichtungen befestigt werden kann, wie beispielsweise durch eine Klammer oder einen Keil. In Übereinstimmung mit modernen Geometrien von Wendeschneideinsätzen hat die obere Oberfläche des Schneideinsatzes einen eingesinterten Spanbrecher 9, der zu einer positiveren und leichter schneidenden Geometrie führt. Dies kann beispielsweise in der Form einer ununterbrochenen ringsumlaufenden Vertiefung geschehen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. In Nachbarschaft zu der Hauptschneidkante 10 liegt die Primärfläche 11, deren Breite b geringer als 1 mm, zweckmäßig 0,5 mm und insbesondere 0,2 mm ist. Eine abgerundete Eckschneidkante 18 befindet sich zwischen zwei benachbarten Hauptschneidkanten 10. Nach innen von der Spanbrechervertiefung 9 ist eine Fläche 12, die das mittige Loch 8 umgibt. Da der Schneideinsatz quadratisch ist, ist die Fläche 12 zweckmäßig auch quadratisch, obwohl es möglich wäre, eine andere geometrische Form, wie ein regelmäßiges Achteck oder eine abgerundete Oberfläche zu haben.
• Um das mittige Loch 8 herum kann die Bodenfläche 6 eine Vertiefung oder einen Hohlraum 13 haben, deren Aufgabe darin besteht, einerseits das erforderliche Schleifen zu vermindern und andererseits Raum für mögliche Verunreinigungsteilchen zu bieten, die aus dem Loch und von der Schraube stammen. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll, wenn der Schneideinsatz keine solche Vertiefung hat, die Schleiffläche auf der oberen Oberfläche des Schneideinsatze mit dem entsprechenden Umfang vergrößert werden, wie nachfolgend erklärt wird.
• Sowohl die obere als auch die untere Oberfläche haben Oberflächen mit Schleifspiel, was in Fig. 2 durch gestrichelte Oberflächen erläutert ist. Auf der oberen Oberfläche ist es die Primärfläche 11, die ein Schleifspiel 14 hat, und die Fläche 12, die ein Schleifspiel 15 hat, wobei die Primärfläche 11 und die Fläche 12 sowie die Schleifspiele 14 und 15 jeweils in der gleichen Ebene liegen. Auf der Bodenfläche 6 befindet sich ein Schleifspiel 16. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Gesamtbereiche der schleifenden Oberflächen auf der Oberseite etwa die gleiche Größenordnung wie der Gesamtbereich der Oberflächen hat, die an der Unterseite geschliffen werden sollen. Unter dem Begriff "etwa die gleiche Größenordnung" versteht man, daß der Gesamtbereich, der auf einer der Hauptflächen geschliffen werden soll, zwischen 80 und 120% des Gesamtbereiches beträgt, der auf der anderen Hauptfläche geschliffen werden soll, vorzugsweise zwischen 85 und 115%. Auf diese Weise bekommt man ein abgeglichenes Schleifen der oberen und unteren Flächen, da die gesamte Schleifarbeit etwa die gleiche auf beiden Seiten wird, wodurch die beiden Schleifplatten 1 und 2 mit etwa der gleichen Geschwindigkeit gedreht werden können, um gleich viel Material wegzuschleifen. Infolge dieses Abgleichs wurde erreicht, daß die schmale Primärfläche 11 mit großer Präzision geschliffen werden kann, was bisher unmöglich war. Die Herstellungskosten werden durch die Tatsache wesentlich vermindert, daß durch dieses gleichzeitige Schleifen der Oberseite und des Bodens man ein schnelles, wirksames und sehr genaues Schleifen bekommt. Außerdem erhält die gleiche Schneidkantenschärfe wie durch herkömmliches Schleifen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen eines Schneideinsatzes zum spanabhebenden, spanbrechenden Bearbeiten von Metall mit den Schritten:

A) Sintern von Karbidpulver zur Bildung eines vorgeschliffenen Einsatzes, der eine obere Spanfläche, eine Bodenstützfläche, die im wesentlichen planparallel zu letzterer Oberfläche ist, und Seitenflächen (7) aufweist, welche die zwei Flächen verbinden, wobei die Seitenflächen mindestens teilweise längs Hauptschneidkanten (10) an die obere Fläche angrenzen, wobei die obere Fläche (5) eine spanbrechende Vertiefung (9) und längliche Primärfasen (11) hat, die sich zwischen der Vertiefung und den Hauptschneidkanten (10) erstrecken, sowie mindestens eine innere Fase, die einwärts der Vertiefung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Primärfasen und die mindestens eine innere Fase zusammen einen Flächenbereich bestimmen, der in einer ersten Ebene liegt, wobei die Stützfläche einen zweiten Flächenbereich bestimmt, der in einer zweiten Ebene liegt, die parallel zu der ersten Ebene angeordnet ist, wobei der erste Flächenbereich zwischen 80 und 120 Prozent des zweiten Flächenbereiches beträgt,

B) Anordnen des vorgeschliffenen Einsatzes zwischen ein Paar von Schleifplatten derart, daß die Schleifplatten den ersten bzw. zweiten Flächenbereich berühren und

c) gleichzeitiges Rotieren der Schleifplatten in entgegengesetzten Richtungen um eine gemeinsame Achse zum Schleifen der ersten und zweiten Flächenbereiche.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt A das Sintern von Karbidpulver aufweist, um einen vorgeschliffenen Einsatz zu bilden, dessen Primärfase eine Breite von weniger als 1,0 mm hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt A) das Sintern eines Karbidpulvers aufweist, um einen vorgeschliffenen Einsatz zu bilden, auf welchem der gesamte Ebenenbereich, der auf der oberen Seite zu schleifen ist, sich auf zwischen 85 und 115% des Gesamtbereiches beläuft, der auf der Bodenfläche zu schleifen ist.