DE69900567T2

DE69900567T2 - Stechschneideinsatz

Info

Publication number: DE69900567T2
Application number: DE69900567T
Authority: DE
Inventors: Paer Taegtstroem; Joergen Wiman
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: AU4661899A; EP0958873B1; SE9801800L; US6238147B1; KR100614958B1; WO1999061187A1; SE512094C2; CN1116140C; JP3803549B2; CA2332285A1; CN1302240A; AU745207B2; JP2002516185A; ATE210525T1; CA2332285C; DE69900567D1; KR20010025083A; SE9801800D0; EP0958873A1; ES2169578T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatz zum Nutenschneiden. Insbesondere ist der vorliegende Schneideinsatz gemäß der Erfindung für das radiale Nutenschneiden geeignet, obwohl er auch für verschiedenes axiales Nutenschneiden und Abstechen verwendet werden kann sowie für axiales und radiales Längsdrehen. Ein Schneideinsatz mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 ist aus der US-A-4,992,008 bekannt.
Während einer solchen maschinellen Bearbeitung sind das Spanbrechen und die Spanbildung oft von entscheidender Bedeutung für eine ungestörte Produktion. Moderne, hochproduktive Maschinen stellen sehr hohe Ansprüche an einen guten Spantransport. Lange, nicht kontrollierbare Späne können leicht Maschinenunterbrechungen und Anhalten hervorrufen. Der Spansteuerung muß deshalb hohe Priorität gegeben werden und bestimmt zu einem hohen Grad die Werkzeuggestaltung.
Schneideinsätze zum Nutenschneiden und Abstechen werden gewöhnlich in einem Halter festgeklemmt, der klingenförmig ist, um in dem erzeugten Schlitz nützlich zu sein. Der Ausdruck "Halter vom Klingentyp" soll auch Nutenfräser einschließen. Solche Schneideinsätze sind zum Beispiel aus US-A-4,778,311, US-A-4,992,008, US-A-5,135,336 und US-A-5,423, 639 bekannt. Gleichzeitig besteht heutzutage ein Bedürfnis, möglichst in der Lage zu sein, eine verbesserte Oberflächenendbearbeitung in den erzeugten Schlitzen zu erhalten. Ein erster Zweck ist die Herstellung eines Schneideinsatzes, der gut geeignet ist, in einem hergestellten Schlitz in einem Werkstück eine verbesserte Endbearbeitung der Oberflächen zu geben.
Es ist ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz herzustellen, der für ein wiederholtes radiales Nutenschneiden gut geeignet ist.
Es ist dritter Zweck, einen Schneideinsatz herzustellen, welcher die Möglichkeit gibt, eine gute Oberflächenrauhigkeit in Kombination mit einem hohen Vorschub und einer guten Spansteuerung zu erhalten.
Vierter Zweck bei der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Schneideinsatzes, der auch für das Längsdrehen insbesondere auf der Bodenoberfläche eines geweiteten Schlitzes benutzt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese und andere Zwecke erreicht man durch einen Metallschneideinsatz mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Ein solcher Schneideinsatz hat ein Schaftteil und einen Schneidkopf. Der Schaftteil bestimmt eine Längsachse, und der Schneidkopf ist an einem Längsende des Schaftteils angeordnet. Der Schneidkopf weist eine obere Fläche, eine Bodenfläche, zwei Seitenfreiflächen, deren jede sich zwischen der oberen und der Bodenfläche erstreckt, und eine vordere Freifläche auf, die zwischen den Seitenfreiflächen angeordnet ist und sich zwischen der oberen und der Bodenfläche erstreckt. Ein Schnitt zwischen der oberen Fläche und der vorderen Freifläche bildet eine Hauptschneidkante, die sich im allgemeinen senkrecht zu der Längsachse erstreckt, wobei die Hauptschneidkante gerade ist, wenn man in Richtung senkrecht zu der oberen Fläche blickt. Der Schnitt zwischen der oberen Fläche und jeder Seitenfreifläche bestimmt eine Seitenkante mit einem Freiwinkel. Die obere Fläche weist ein Paar von Rippen auf, die sich im allgemeinen längs auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse erstrecken und im Abstand voneinander angeordnet sind, um eine Spanbildungsausnehmung zwischen einander zu bestimmen. Der Schneideinsatz weist ferner Eckenschneidkanten auf, die sich zwischen entsprechenden Seitenkanten und der Hauptschneidkante erstrecken. Jede Eckenschneidkante weist eine primäre gekrümmte Kante mit konstantem Radius auf, die sich von der Hauptschneidkante erstreckt, und weist eine gekrümmte Planschneide von konstantem Radius auf, die sich von der primären gekrümmten Kante zu der Seitenkante erstreckt. Die primäre gekrümmte Kante hat einen kleineren Krümmungsradius als die gekrümmte Planschneide. Die Seitenkante hat einen Krümmungsradius, der kleiner ist als der Krümmungsradius der Planschneide. WO 95/00 272 beschreibt im allgemeinen einen Wendeeinsatz mit einer Vielzahl von gekrümmten Segmenten, die zu einer gewünschten glatten Oberfläche beitragen sollen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Zwecks Veranschaulichung, nicht aber zwecks Begrenzung, werden jetzt bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die anschließenden Zeichnungen beschrieben. Diese werden wie folgt kurz dargestellt:
Fig. 1 zeigt einen Schneideinsatz nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht, wenn man ihn schräg von oben sieht.
Fig. 2a zeigt denselben Schneideinsatz wie in Fig. 1, wenn man gerade von seinem vorderen Ende auf ihn blickt.
Fig. 2b zeigt eine Ausführungsform eines Schneideinsatzes.
Fig. 3 zeigt denselben Schneideinsatz wie in Fig. 1, wenn man gerade von oben blickt.
Fig. 4 zeigt denselben Schneideinsatz wie in Fig. 1, wie man ihn von oben und in Eingriff mit einem Werkstück sieht.
Fig. 5 zeigt eine vergrößere Einzelheit einer Schneidecke des Schneideinsatzes, der in Fig. 4 gezeigt ist.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung

Die Fig. 1-3 zeigen einen Schneideinsatz zum Nutenschneiden gemäß der Erfindung, einschließlich einem Körper mit parallelepipedischer Gestalt mit einer oberen Fläche 1, einer Bodenfläche 2, einer vorderen Endfläche 3, einer hinteren Endfläche 4 sowie gegenüberliegenden ebenen, parallelen Seitenflächen 5, 6. Der Schneideinsatz ist im allgemeinen aus beschichtetem oder manchmal nicht beschichtetem Sinterkarbid hergestellt; die obere Fläche 1 und die Bodenfläche 2 sind jeweils mit einer länglichen, konkaven, V-förmigen Keilnut 1a und 2a geformt. Alternativ kann der Schneideinsatz wie die Ausführungsform nach Fig. 2b sein, wo die Bodenstützflächen 2b, 2c auf entsprechenden Seiten der zentralen, konkaven Nut 2a eine Neigung haben und dafür vorgesehen sind, sich gegen entsprechend geneigte Stützflächen in einem Klingenhalter auf diejenige Weise abzustützen, wie in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9703434-2 beschrieben ist, deren Inhalt durch diesen Bezug hier eingeschlossen ist. Der zentrale Teil des Schneideinsatzes ist ein Schaftteil, welches eine Längsachse bestimmt. Ein Schneidkopf ist an jedem Längsende des Schaftteils gebildet. Jeder Schneidkopf hat eine Endfläche, die aus einer vorderen Freifläche 7 besteht, welche durch ein Schneiden mit der oberen Fläche 1 eine Querschneidkante 8a bildet, die sich über eine Ecke 15, 16 zu den Seitenkanten 8b erstreckt. Die Freifläche 7 schneidet über eine Querbruchlinie oder Absatzlinie 9 eine untere Vorderfläche 10, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Bodenfläche 2 hin erstreckt. Jeder der Schneidköpfe hat zwei Seitenfreiflächen 11, 12, die quer nach auswärts bezüglich der Längsachse angeordnet sind und die über eine Absatz- oder Bruchlinie 13 in entsprechende Seitenflächen 5 münden.
Die obere, neben der Schneidkante 8 angeordnete Fläche ist eine Spanfläche, die sich von der Schneidkante 8 einwärts erstreckt und mit einem Spanbildner 14 in der Gestalt einer Ausnehmung gebildet ist, welche die Schneidkante schneidet und zwischen zwei getrennten Rippen 20 und 21 hindurchgeht. Auf diese Weise wird die Schneidkante 8 bezüglich der oberen Fläche 1 konkav und ist mit einem Spanwinkel gebildet, der längs der Schneidkante des Einsatzes derart variiert, daß der Spanwinkel an dem mittleren Teil 8a positiver ist als an den Endteilen 8c und 8d der Hauptschneidkante. D. h., der zwischen der Freifläche 7 und der Mittenausnehmung 14a des Spanbildners gebildete Spanwinkel ist kleiner als Spanwinkel, die zwischen der Freifläche 7 und den Rippen 20, 21 gebildet sind.
Die inneren Seitenflächen 14b und 14c, welche die Seiten des Spanbildners 14 bestimmen, bilden zwischen sich einen Winkel a und überspannen bzw. umgehen die mittlere, sich axial erstreckende Ausnehmung 14a des Spanbildners, wobei sich diese Ausnehmung axial längs der oberen Fläche 1 erstreckt. Die Tiefe der Ausnehmung 14a nimmt zuerst von der Schneidkante zu und beginnt in einem gewissen Abstand von der Schneidkante 8 abzunehmen. Der Winkel a erstreckt sich gleichmäßig in der axialen Richtung, in einer Richtung von der Schneidkante 8 fort. Gleichzeitig ist die Ausgestaltung derart, daß die schräg nach unten geneigten inneren Seitenflächen 14b und 14c der Rippen 20 und 21 eine Breite haben, die von einem Breitenbereich nahe der Schneidkante gleichmäßig zu einem Minimalbereich auf der Höhe der erhabenen Teile 14d, 14e abnimmt, welche über der Schneidkante 8 liegen.
Die Breite der inneren Seitenflächen 14b, 14c bleibt im wesentlichen in einer Richtung nach hinten konstant, nachdem sie an den Teilen 14d und 14e vorbeigegangen sind. Die Seitenflächen 14b und 14c haben Abschnitte, die nach rückwärts in einen konkav geformten Endabschnitt 14f konvergieren.
In den Fig. 4-5 ist ein Schneideinsatz gemäß den Fig. 1-3 im Eingriff mit einem Werkstück A gezeigt.
Jeder Eckenabschnitt auf der oberen Seite 1 des Einsatzes hat einen sich verändernden konvexen Krümmungsradius. D. h., jede Ecke hat eine primär gekrümmte Kante 15, die sich zu dem benachbarten Endabschnitt 8c der Hauptschneidkante 8 erstreckt, sowie eine sekundäre Schneidkante 16 oder "Planschneide". Um die Schneidkante zu verstärken, könnte diese Planschneide 16 möglicherweise mit einer primäre Abfasung oder einem primären Anschnitt ausgestattet sein. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Planschneide 16 mit einem Radius R2 gebildet, der erheblich größer ist als der Radius R1 der primären Kante 15, wodurch die Kante 16 in Fig. 5 fast gerade erscheint. Die Planschneide 16 erstreckt sich nach rückwärts zur Seitenkante 8b, deren Radius R3 wesentlich kleiner ist als R2. Die gekrümmte Kante 8b erstreckt sich nach rückwärts mit einem Seitenfreiwinkel von etwa 1-5º, vorzugsweise 2-3º
Der Radius R2 der Planschneide 16 ist so gewählt, daß die Kante 16 wie ein runder Einsatz wirkt. Die Planschneide kann folglich betrachtet werden, als sei sie analog einem Segment eines imaginären, kreisrunden Einsatzes. Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem runden Einsatz besteht darin, daß die primäre Kante 15 und die Planschneide 16 erheblich schmalere und dickere Späne erzeugen als im Vergleich ein runder Einsatz unter denselben Betriebsparametern, der eine gute Spansteuerung gibt. Da der Radius R2 erheblich größer als R1 gewählt ist, wird eine günstige "Planschneide"- oder "Rakel" ("wiper")-Wirkung erhalten, durch welche eine erheblich verbesserte Oberflächenendbearbeitung gegeben ist. Als weitere Konsequenz kann eine nachfolgende Endbearbeitung eliminiert werden.
Um eine optimale Spansteuerung zu erhalten, sollten die unterschiedlichen Radien der verschiedenen gekrümmten Kanten in den folgenden Bereichen ausgewählt werden:
R1 : 0,1-12 mm, vorzugsweise 0,2-2,0
R2 : 2,5-20 mm, vorzugsweise 2,5-5,0
R3 : 0,1-2 mm, vorzugsweise 0,2-0,5.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihrer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht es sich für den Fachmann, daß Merkmale hinzugefügt, gestrichen, modifiziert und ersetzt werden können, welche nicht speziell beschrieben sind, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszufallen, wie in dem anliegenden unabhängigen Anspruch 1 bestimmt ist.

Claims

1. Metallschneideinsatz mit;

einem Schaftteil und einem Schneidkopf, wobei der Schaftteil in einer Richtung länglich ist, welche eine Längsachse des Schaftes bestimmt, der Schneidkopf an einem Längsende des Schaftteils angeordnet ist und eine obere Fläche (1), eine Bodenfläche (2), zwei Seitenfreiflächen (11, 12), deren jede sich zwischen der oberen und der Bodenfläche erstreckt, und eine vordere Freifläche (7) aufweist, die zwischen den Seitenfreiflächen angeordnet ist und sich zwischen der oberen und der Bodenfläche erstreckt, wobei durch ein Schneiden zwischen der oberen Fläche und der vorderen Freifläche eine Hauptschneidkante (8) gebildet wird, die sich im allgemeinen senkrecht zu der Längsachse erstreckt, die Hauptschneidkante gerade ist, wenn man in einer Richtung senkrecht zu der oberen Fläche blickt, wobei durch das Schneiden zwischen der oberen Fläche und jeder Seitenfreifläche eine Seitenkante mit einem Freiwinkel bestimmt wird;

wobei die obere Fläche ein Paar von Rippen (20, 21) aufweist, die sich im allgemeinen auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse erstrecken und im Abstand angeordnet sind, um eine spanbrechende Ausnehmung (14) zwischen sich zu bestimmen;

wobei der Schneideinsatz ferner Eckenschneidkanten einschließt, die an entsprechenden Enden der Hauptschneidkante angeordnet sind und sich zwischen entsprechenden Seitenkanten der Hauptschneidkante erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eckenschneidkante eine primäre gekrümmte Kante (15) mit konstantem Radius (R1), welche sich von der Hauptschneidkante erstreckt, und eine gekrümmte Planschneide (16) von konstantem Radius (R2) aufweist, die sich von der primären gekrümmten Kante zu der Seitenkante erstreckt, wobei die primäre gekrümmte Kante einen kleineren Krümmungsradius hat als die gekrümmte Planschneide und wobei die Seitenkante einen kleineren Krümmungsradius (R3) hat als der Krümmungsradius (R2) der Planschneide.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei die Seitenkante (8b) einen Freiwinkel im Bereich zwischen 1 und 5º bildet.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, wobei der Krümmungsradius (R1) der primären gekrümmten Kante (15) im Bereich von 0,1 bis 12,0 mm liegt.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Krümmungsradius (R2) der Planschneide (16) im Bereich von 2, 5 bis 20,0 mm liegt.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Krümmungsradius (R3) der Seitenkante (8b) im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm liegt.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Krümmungsradius (R1) der primären gekrümmten Kante (15) im Bereich von 0,1 bis 12,0 mm liegt.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 6, wobei der Krümmungsradius (R1) der primären gekrümmten Kante (15) im Bereich von 0,2 bis 2,0 mm liegt.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Krümmungsradius (R2) der Planschneide (16) im Bereich von 2, 5 bis 20,0 mm liegt.

9. Schneideinsatz nach Anspruch 8, wobei der Krümmungsradius (R2) der Planschneide (16) im Bereich von 2, 5 bis fi,0 mm liegt.

10. Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Krümmungsradius (R3) der Seitenschneidkante (8b) im Bereich von 0,1 bis 2,0 mm liegt.

11. Schneideinsatz nach Anspruch 10, wobei der Krümmungsradius (R3) der Seitenkante (8b) im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm liegt.