DE69936178T2

DE69936178T2 - Ein Schneideinsatz mit einem Spanformer

Info

Publication number: DE69936178T2
Application number: DE69936178T
Authority: DE
Inventors: Thomas Norström
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: EP1002604A3; SE9803966D0; JP2000254808A; SE9803966L; SE513951C2; DE69936178D1; EP1002604A2; US6241430B1; EP1002604B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einsatz zum Drehen für die schneidende Bearbeitung von metallischen Werkstücken gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche und entsprechend der Darstellung in US-A-3,751,782 . Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung einen Einsatz zum Drehen mit einem Spanformer, der zuerst entwickelt ist, um beim Drehen von innen benutzt zu werden.
Stand der Technik
Spezielle Anforderungen hat man beim Drehen von inneren Flächen im Vergleich zum Längsdrehen außen an das Werkzeug gestellt, wie z.B. niedrige Schneidkräfte infolge langer Momentenarme und ein gesteuertes Spanformen, um die erzeugte Oberfläche nicht zu beschädigen. EP-A2-0 422 586 betrifft einen einseitigen Schneideinsatz mit einem elliptischen Spanbrecher, welcher den Span in einer gewünschten Richtung führt, während er jedoch die Gefahr mit sich bringt, die erzeugte Oberfläche zu beschädigen. Durch die US-A-4,681,487 ist ein zweiseitiger Schneideinsatz bekannt für das Außendrehen mit einem Spanbrecher sowohl für das Fein- als auch Vordrehen. US-A-3,751,782 offenbart einen Schneideinsatz mit einem geraden Prisma aus Hartmaterial, wobei jede Endfläche des Prismas mindestens zwei identische Schneidecken hat und mit einer Vielzahl von verjüngt zulaufenden Ausnehmungen V-förmigen Querschnittes gebildet ist.
Aufgaben der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes, der auch beim Drehen von innen stabil bleibt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes, welcher Späne erzeugt, welche die erzeugte Oberfläche nicht beschädigen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes, der niedrige Schneidkräfte hat.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes mit kräftigen Schneidecken.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes, der eine gesteuerte Spanbildung hat.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden bei einem Schneideinsatz gelöst, welcher die Merkmale der nachfolgenden Ansprüche hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Beispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die eingeschlossenen Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
1 eine Draufsicht eines Einsatzes zum Drehen gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 einen Querschnitt entsprechend der Linie II-II in 1,
3 eine Seitenansicht entlang des Pfeils III in 1,
4 eine vergrößerte Schneidecke der 1,
5A einen Querschnitt entlang der Linie A in 1,
5B einen Querschnitt gemäß Linie B in 1,
5C einen Querschnitt entlang der Linie C in 1,
5D einen Querschnitt entsprechend der Linie D in 1,
6 eine perspektivische Ansicht des Einsatzes zum Drehen und
7 den Einsatz zum Drehen während des Drehens eines Werkstückes von innen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 wird ein zweiseitiger Einsatz 10 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Spanformer oder Spanbrecher 23 gezeigt, der entwickelt ist, um zumeist während des Innendrehens metallischer Werkstücke benutzt zu werden. Der Schneideinsatz kann selbstverständlich auch für das Außendrehen verwendet werden, dann aber wird der Vorteil der guten Spansteuerung weniger wichtig. Der Einsatz 10 zum Drehen hat einen polygonalen Körper aus hartem, abriebfestem Material, wie z.B. Sinterkarbid, d.h. gepreßtes und gesintertes Wolframkarbid, oder Keramik oder dergleichen. Der Körper hat eine obere Fläche 11 und eine untere Fläche 12, die in getrennten, im wesentlichen parallelen Ebenen vorgesehen sind, und verschiedene Seitenflächen 13, 14, welche diese Oberflächen verbinden. Der gezeigte Schneideinsatz 10 hat eine rhombische Grundgestalt und weist ein mittiges Befestigungsloch 15 auf. Der Schneideinsatz hat zwei bogenförmige, gewinkelte Schneidecken 18 sowohl auf der oberen als auf der unteren Fläche. In der gezeigten Ausführungsform beträgt der spitze Winkel 55°, kann aber alternativ auch 60° oder 80° betragen. Auch Schneideinsätze mit 90°-Ecken sind in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Ein vertiefter Raum 15A ist um das Loch 15 herum gebildet. Ein im wesentlichen am Umfang befindlicher Fasenabschnitt 16 mit einer ebenen Stützfläche oder Grenzfläche 17 ist gebildet, um das Widerlager zwischen dem Schneideinsatz und dem Halter zu verbessern. Dies bedeutet, daß möglicher Schmutz auf der Stützfläche des Halters die Position des Schneideinsatzes nur zu einem geringen Maße oder überhaupt nicht beeinflußt. Die Grenzfläche 17 bildet einen Teil des endlosen Fasenabschnittes 16, der bei dem Beispiel im wesentlichen ringförmig rhombisch ist. Dadurch, daß der Fasenabschnitt 16 endlos und ringförmig ist, umgibt er den vertieften Raum 15A vollständig, welcher Verbindung zu dem Loch 15 hat. In der dargestellten Ausführungsform sind beide Teilflächen 15A, 17 im wesentlichen eben und parallel zueinander und erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse des Loches 15.
Jede Schneidecke 18 weist einen vertieften Abschnitt 19, 4, auf, der zur Oberfläche 17 vertieft ist. Die Schnittlinie zwischen dem vertieften Abschnitt 19 und der Kantenfläche 13 bildet eine Hauptschneidkante 20, und die Schnittlinie zwischen dem vertieften Abschnitt 19 und einem Zwischenabschnitt zwischen den Seitenflächen 13 und 14 bildet eine nasenförmige Schneidkante 21. Die nasenförmige Schneidkante 21 besteht aus einer Anzahl gerader Abschnitte 22 und bildet zusammen eine im wesentlichen teilkreisförmige Schneidkante, deren Radius mit R bezeichnet ist und deren Radiusmittelpunkt mit Z bezeichnet ist.
Mindestens ein Spanbrecher 23 ist in jeder der unteren Fläche 12 und der oberen Fläche 11 derart vorgesehen, daß beide Seiten des Schneideinsatzes ökonomisch benutzt werden können. Die Flächen 11 und 12 sind in der bevorzugten Ausführungsform identisch aber spiegelbildlich, derart, daß wenn der Schneideinsatz so herumgedreht wird, daß die untere Fläche 12 in die Position zum Drehen kommt, er ein Aussehen hat, welches mit der oberen Fläche 11 identisch ist. Die Seitenflächen oder die Flanken 13, 14 der Schneidecke 18 schließen einen Winkel ein, dessen Mittelabschnitt eine Winkelhalbierende Y definiert. Der Spanbrecher 23 ist relativ zu der Winkelhalbierenden Y asymmetrisch, d.h. er ist im wesentlichen in dem Teil der oberen Seite der Schneidecke 18 vorgesehen, welche nicht die Hauptschneidkante 20 enthält. Die Bodenfläche 24 ist in zwei im wesentlichen parallelen Teilflächen 24A, 24B vorgesehen, welche durch einen Absatz 24C in Ebenen getrennt sind. Die Bodenfläche 24 verbindet sich mit einer Spanfläche 25 in einer Richtung zu den Schneidkanten 20, 21 hin. Die Spanfläche 25 schließt sich ferner an eine Schräge 26 an, die dafür vorgesehen ist, die zugehörige Schneidkante 20, 21s zu verstärken. Die Schräge 26 bildet einen Winkel α zwischen 0–15°, vorzugsweise etwa 5–10°, relativ zu einer Ebene P, welche zu der Grenzfläche 17 parallel ist, siehe 5D. Die Hauptschneidkante 20 verläuft im wesentlichen parallel zu der Ebene P und setzt sich gerade in eine zweite Schneidkante 27 in einer Draufsicht fort, wobei sich diese Kante nach oben in der Ebene der Kantenfläche 13 zu der nasenförmigen Schneidkante 21 hin erhebt. Auf diese Weise wird der Abstand in der Höhenrichtung zwischen der Schneidkante und der Spanfläche im Bereich der Schneidecke 18 im wesentlichen konstant gehalten. Die Hauptschneidkante 20 ist niedriger vorgesehen als die nasenförmige Schneidkante 21, um niedrige Schneidkräfte zu erhalten. Hierdurch wird während des Drehens insbesondere die radiale Schneidkraft verringert. Die Schneidkante 27 und der Oberflächenabschnitt 24C können konkav oder gerade sein.
Der Spanbrecher 23 besteht aus einer geneigten Wand, welche gemäß den 5B und 5C von der Grenzfläche 17 nach unten zu einer Bodenfläche 24 hin schräg abfällt. Die Wand besteht aus einer Vielzahl von Abschnitten, einschließlich einem im wesentlichen teilkonischen ersten Abschnitt 28, der sich von der Kantenfläche 13 im wesentlichen senkrecht in den Schneideinsatz hinein erstreckt, dann an der Winkelhalbierenden Y vorbei abbiegt und sich dann wieder in Richtung zu der nasenförmigen Schneidkante 21 hin der Winkelhalbierenden nähert. Ein zweiter Abschnitt 29 schließt sich an den ersten Abschnitt 28 an und schneidet die Winkelhalbierende Y an zwei Stellen A und B und schließt sich an den ansteigenden Flächenabschnitt 24C an. Der Abschnitt 29 schließt sich ferner an einen dritten Abschnitt 30 an, der sich an den Flächenabschnitt 246 an dem Teil anschließt, der von der Hauptschneidkante 20 weggerichtet ist. Der Abschnitt 20 erreicht den Mittelpunkt Z des Radius R nicht, ist aber im wesentlichen in einem Kreis vorgesehen, der von dem Radius R definiert wird. Ein vierter Abschnitt 31 schließt sich an den dritten Abschnitt 30 an, wobei der Abschnitt 31 die nachlaufende Kantenfläche 14 längs einer geneigten Schnittlinie 32 schneidet. Die Schnittlinie 32 schließt sich an einen passiven Teil einer geraden Verlängerung 33 der nasenförmigen Schneidkante 21 an. Der Abschnitt 31 schließt sich nach unten an die Spanfläche 25 und die Schräge 26 an.
7 zeigt, daß der Spanbrecher 23 derart geformt ist, daß der Span 34 in einer Richtung geführt wird, in welcher er die erzeugte Fläche 35 nicht beschädigt. Die geschnittenen Späne müssen auch in einer Richtung geführt werden, in welcher sie die nachfolgende Bearbeitung nicht beeinflussen. Um eine Richtung des Spanformungsverfahrens zu erhalten, welche die erzeugte Fläche nicht zerstört, und um zu verhindern, daß die Späne, nachdem sie aus dem Werkstück 36 herausgeschnitten sind, die Bearbeitung nicht stören, ist es wichtig, daß die Späne so gebildet werden, daß sie nicht gegen das Werkstück stoßen, sondern statt dessen zu der Kantenfläche 13 des Schneideinsatzes hin geführt werden. Um dies zu erreichen, ist der Spanbrecher 23 in einem relativ großen Abstand zu der Hauptschneidkante 20 derart vorgesehen, daß eine Kante 34A des Spanes 34 mit einem großen Radius gebildet wird, d.h. der Abschnitt 28 kommt während des Drehens von innen mit dem Span nicht in Berührung. Dadurch wird es möglich, den Span so zu formen, daß er eine Neigung bzw. Steigung erhält. Um Späne mit dieser Steigung zu bilden, welche es ermöglicht, die Späne an dem Werkstück vorbei und nach unten auf die Kantenfläche 13 auf dem Schneideinsatz zu führen, erfolgt der Kontakt zwischen dem Spanbrecher und dem Span an der Kante 34B des Spanes, die dem Werkstück am nächsten ist, während die andere Kante 34A des Spanes von dem Spanbrecher nicht versperrt ist sondern frei geformt werden kann. Um dies zu erreichen, werden die vorderen Abschnitte 29, 30 des Spanbrechers 23 dicht sowohl an der nasenförmigen Schneidkante 21 als auch der Schneidkante 27 vorgesehen.
Ferner erzeugt während des Innendrehens und durch die langen Momentenarme an dem Drehwerkzeug ein Schneideinsatz 10 gemäß der vorliegenden Erfindung niedrige Schneidkräfte, wodurch eine stabile Bearbeitung erhalten wird.
Vom Standpunkt der Stabilität her ist es auch wichtig, daß Kontaktflächen zwischen dem Werkzeughalter und dem Schneideinsatz derart gebildet werden, daß eine ausreichende Abstützung nahestmöglich am Schneidprozeß erhalten wird. Dies hat man dadurch erreicht, daß man die obere Seite oder Stützfläche 17A des Spanbrechers in Verbindung mit der nachlaufenden Kantenfläche 14 nur auf einer Seite der Winkelhalbierenden Y vorsieht. Der Abstand zwischen der Stützfläche 17A und der Winkelhalbierenden hat im wesentlichen dieselbe Größe wie der Abstand zwischen der Stützfläche 17A und dem Mittelpunkt Z des Radius R. Dadurch wird eine gute Abstützung z. B. zwischen einem Abstandsstück und dem Schneideinsatz 10 relativ dicht an der nasenförmigen Schneidkante erhalten, d.h. dicht an dem Schneidprozeß.
Die Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sondern kann frei in den Grenzen der nachfolgenden Ansprüche variiert werden.

Claims

Zweiseitiger Schneideinsatz zum Drehen vorzugsweise zur Bearbeitung von innen, mit einem polygonalen Körper aus einem harten verschleißfesten Material, welcher eine obere Fläche (11) und eine untere Fläche (12), die in getrennten, im wesentlichen parallelen Ebenen vorgesehen sind, und eine Anzahl von diese Flächen verbindenden Seitenflächen (13, 14) aufweist, wobei während der Bearbeitung eine erste Kantenfläche (13) eine vordere Kantenfläche ist, und eine zweite Kantenfläche (14) eine nachlaufende Kantenfläche ist, mit mindestens einem Spanformer (23), der zumindest in der unteren oder der oberen Fläche vorgesehen ist, mit mindestens einer gerundeten Schneidecke (18), welche Schneidkanten (20, 21, 27) aufweist, die in dem Schnittbereich der zwei Kantenflächen gebildet werden, wobei die Schneidecke (18) eine nasenförmige Schneidkante (21) aufweist, welche durch einen Radius (R) definiert ist, die Schneidecke eine Winkelhalbierende (Y) definiert, der Spanformer (23) asymmetrisch relativ zu der Winkelhalbierenden angeordnet ist, der Spanformer eine Stützfläche (17A) aufweist, die in der Ebene der oberen Seite (11) vorgesehen ist, und wobei der Spanformer (23) angrenzende Flächen (29, 28) aufweist, die von der Winkelhalbierenden (Y) mindestens zweimal in dieser Fläche geschnitten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (17A) in einem kreisförmigen Bereich, der durch den Radius (R) definiert ist, auf nur einer Seite der Winkelhalbierenden (Y) vorgesehen ist.
Zweiseitiger Schneideinsatz zum Drehen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spanformer (23) von der nachlaufenden Kantenfläche (14) in einer Richtung hin zu der vorderen Kantenfläche (13) erstreckt.
Zweiseitiger Schneideinsatz zum Drehen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanformer (23) einen konkaven Abschnitt (28) und einen konvexen Abschnitt (29, 30, 31) aufweist, wovon nur der konvexe Abschnitt (29, 30, 31) dafür vorgesehen ist, während des Drehens mit einem Span in Eingriff zu treten.
Zweiseitiger Schneideinsatz zum Drehen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) einen Mittelpunkt (Z) aufweist und sich der konvexe Abschnitt von der nachlaufenden Kantenfläche (14) in eine Richtung hin zu der vorderen Kantenfläche (13) erstreckt.
Zweiseitiger Schneideinsatz zum Drehen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nasenförmige Schneidkante (21) in einer Ebene vorgesehen ist und mit einer Hauptschneidkante (20), die in einer anderen Ebene vorgesehen ist, über eine geneigte Schneidkante (27) verbunden ist, wobei die geneigte Schneidkante in der gleichen Ebene vorgesehen ist wie die Hauptschneidkante (20) und die vordere Kantenfläche (13).
Zweiseitiger Schneideinsatz zum Drehen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand zwischen dem konkaven Abschnitt (28) und der Ebene der vorderen Kantenfläche (13) mindestens dreimal größer ist als der kleinste Abstand zwischen dem konvexen Abschnitt (29, 30, 31) und der Ebene der vorderen Kantenfläche.