DE7224185U - Schneidplatte - Google Patents

Description

28. Juni 1972 Uns. Zeichen: A 140 72 - B/gb

Firma SANDVIK AB, Fack, 811 01 Sandviken, Schweden

Werkzeug für spanabhebende Bearbeitung

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung. Bei einer solchen Bearbeitung sind das Brechen der Späne und die Spanform oft von wesent licher Bedeutung für eine unterbrechungslose Bearbeitung. Moderne Maschinen hoher Arbeitsgeschwindigkeit stellen hohe Anforderungen an eine einwandfreie Entfernung der entstehenden Späne. Lange unkontrollierte Späne können leicht zu Betriebsunterbrechungen und zu Ausschuß führen. Sie rufen oft die Gefahr von Unfällen hervor. Deshalb muß der Spanbrechung besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, weshalb der Formgebung der Werkzeuge eine große Bedeutung zukommt.

Es ist bereits bekannt, daß bei der spanabhebenden Bearbeitung gute Ergebnisse mit Hilfe von in unterschiedlicher Weise geformten Spanbrechern erreicht werden können. Bei solchen Spanbrechern (ältere Arten bestehen aus Einschnitten im Werkzeug oder aus abnehmbaren Spanbrechern, während neue Arten z. B. aus geeigneten Spanbrechern in Haitmetalleinsätzen bestehen,) besteht oft die Forderung, daß sie die Späne kontrollieren und in zufriedenstellender Weise unter wechselnden Schnittbedingungen brechen sollen. In vielen Fällen ist Jedoch die Spanbrechung oder die Spanbildung nicht zufriedenstellend, weshalb sonst geeignete und wirtschaftlich iu-beitende Werkzeuge unbrauchbar werden.

Die Erfindung bezieht f.ich auf elw Schneidwerkzeug, das mit wenigstens einer Sehnfiirilainte und mit verbindenden Span- b/w. Freiflächen vergehen 1.«t. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oin Werkzeug der angegebenen Art zu sohaffen, ('as eine gute Spanbrechung auch unter sijh ändernden Bedingungen bewirkt. Das Werkzeug ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfläche mit einer oder mehreren Hohlkehlen oder Aushöhlungen verseilen ist, die an der tatsächlichen Sohneid-

kante beginnen, d. h., daß auch die Schneidkante mit den erwähnten Hohlkehlen versehen ist. Dabei sollte die Längsrichtung der Aushöhlungen einen im wesentlichen rechten Winkel, vorzugsweise einen Winkel von 90° + ^ zur Schneidkante bilden.

Der durch das erfindungsgemäße Werkzeug gebildete Span erhält eine Versteifung mit Hilfe eines oder mehrerer Wulste oder dergleichen, die an dem Span während des Schneidvorganges durch Mithilfe der erwähnten Hohlkehlen oder Aushöhlungen gebildet werden.

Es ist bereits seit sehr langer Zeit bekannt, daß eine dünne Platte versteift wird , in dem men eine Hohlkehle oder einen Wulst, eine sogenannte Palte, in die Platte einbringt. Man kann sagen, daß die Hohlkehle des Werkzeuges oder des Einsatzes die_selbe Aufgabe hat, wie z. B. die Nutenrolle eines Paltwerkzeuges. Beim spanabhebenden Bearbeiten wird jedoch im Gegensatz zu den normalen Arbeitsvorgängen beim Palten lein zusätzliches Werkzeug für die Formung benötigt„ sondern es wird der Span durch die Schneidkräfte beim Schneidvorgang gegen die Hohlkehle gedrückt, und es wird ein

Wulst oder eine Falte durch plastische Verformung hervorgerufen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einigen Beispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schneideinsatz mit Spanbrechern gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schneideinsatz gemäß den Fig. und ?. beim Fräsen zusammen mit einem entstehenden Span;

Fig. 4- ein Abstechwerkzeug mit einer Hohlkehle in der Schneidkante und mit einer Spanfläche gemäß der Erfindung.

Die Figuren Λ und 2 zeigen einen Schneideinsatz 10, bei welchem die an der Oberseite des Einsatzes vorgesehenen Spanbrecher 11 sich entlang den die Schneidkanten darstellenden Kanten des Einsatzes erstrecken. Gemäß der Erfindung ist der Einsatz mit Hohlkehlen 12 versehen, die in der Nähe der Ecken des Einsatzes ge~

legen bind. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Hohlkehle 12 mit einer Querschnittsfläche eines Segmentes oder eines Kreises auszubilden, wie es in Fig. gezeigt ist. Die Hohlkehle kann einen gleichmäßigen Qurschnitt entlang ihrer HaupterStreckung oder ihrer Längsrichtung aufweisen.

In Fig. 3 ist ein Einsatz 13 der gleichen Art wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, der in einem schematisch angedeuteten Fräswerkzeug zum Stirnfräsen eines Werkstückes 14 befestigt ist. Die Schneidtiefe entspricht dem Abstand t. Ein durch ein solches Fräsen erhaltener Span 15 ist gekennzeichnet durch den Wulst l6, der an der Hohlkehle 17 des Einsatzes IJ> im Span gebildet wird. Infolge der dem Span gegebenen zylindrischen Form kann dieser leichter durch die begrenzten Spanräume hindurchtreten, die oft z. B. bei Fräswerkzeugen vorhanden sind. Es sind somit größere Schnitttiefen und Schnittgeschwindigkeiten möglich.

In Fig. 4 ist ein Abstechwerkzeug l8 gezeigt, in welchem die Schneidkanten 19 bzw. die Spanfläche 20 mit einer Hohlkehle 21 gemäß der Erfindung versehen ist. Der dem Span (üblicherweise in dessen unterem Teil ) ver-

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liehene Wulst, beispielsweise In einem Fräswerkzeug gemäß der Erfindung, wird durch plastische Verformung des Materials an der Spanfläohe des Einsatzes gebildet. Die Spanverformung 1st oft am Boden des Wulstes geringer als in dem Teil 22 des Spanes, der oberhalb des Wulstes liegt. Die gemessene Materialreduktion hat normalerweise 5 bis 25 % betragen>und zwar abhängig von den Schnittdaten und dem Material des Werkstückes. Der Teil des Spanes, der unter dem Wulst liegt, ist normalerweise ausgeweitet und erhält oft ein keilförmiges Aussehen, wobei er in einem Punkt 23 endet. Pel einem vergrößerten Vorschub ( dickerer Span ) ist dies noch deutlicher zu sehen.

Es ist manchmal als vorteilhaft festgestellt worden, die Hohlkehle, welche den Span verfestigt, so nah wie möglich an den Ecken des Einsatzes oder den äußeren Ctenzen der Schneidkante anzubringen und bei einem Stirnfräser oder dergleichen die Hohlkehle so weit wie möglich nach unten in Richtung auf die Sekundär-Schneidkanten, d. h. auf die Boden- oder Feinbearbeitungssohneidkanten des Einsatzes, anzubringen. Mit Rücksicht auf die Beanspruchung der Einsatzecken

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ist es als vorteilhaft festgestellt worden, ζ. B. beim Fräsen die Hohlkehle etwa 2 mm vorzugsweise 2 + 0.5 mm ,von den Sekundär- oder Feinbearbeitungs-Schneidkanten des Einsatzes entfernt anzubringen.

Es tritt also mit der Materialreduktion eine plastische Verformung auf, die erklärt, daß das Werkzeug nicht mehr ermüdet oder beschädigt wird als ein entsprechendes Standardwerkzeug, und zwar trotz der scheinbaren Schwächung des Werkzeuges in Folge der Hohlkehle für die Verfestigung des Spanes. Durch ausgeführte Schneidteste 1st bestätigt worden, daß die Werkzeuge gemäß der Erfindung oft eine höhere Lebensdauer und Brauchbarkeit haben als entsprechende Standardwerkzeuge. Der Leistungsverbrauch hat sich als im wesentlichen der gleiche erwiesen oder er ist sogar niedriger im Vergleich mit der Situation bei Standardwerkzeugen.

Die Beschreibung wird sich im folgenden im wesentlichen mit Anwendungen der Erfindung beim Stirnfräser von Stahl mit wendbaren Schneideinsätzen und in Abstechwerkzeugen befassen. Wie bereits früher erahnt, kann die Erfindung auch mit Vorteil in anderen Arten

von Schneidwerkzeugen zum spanabhebenden Bearbeiten von verschiedenen Materialen verwendet werden, z. B. für Metalle und für Kunststoffe. Dabei können die Werkzeuge unter anderem aus Hartmetall, Schnellstahl oder Kohlenstoffstahl bestehen.

Beispiel I

Ein wendbarer Standardeinsatz für eine Fräsmaschine zum Stirnfräsen mit positiven Schneidwinkeln hatte die folgenden empfohlenen Schneiddaten:

Schnittiefe a = 6 8 10 Vorschub/Einsatζ S₂ = °'^{5 0}^ 0.3 mm

Die Aufgabe bestand darin, das Schnittgebiet zu vergrößern durch die Anwendung des Einsatzes mit Spanbrechern.

Untersuchungen mit üblichen gesinterten Spanbrechern zeigen, daß die gewünschten Ergebnisse nicht auf dem gesamten Arbeitsgebiet erreicht werden konnten, welches einen Schnitcbereich von Vorschub/Einsatz S_z = 0,1 0,2 0,3 0,4 und 0,5 mm für jede

der oben angegebenen Schnittiefen. Das Ergebnis zeigte eine zu große Streuung der Form der Späne. Es wurde festgestellt, daß in dem erwähnten Arbeitegebiet wenigstens zwei oder mehr Profilierungen des Äpanbrechers notwendig waren.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Schneideinsätze mit Hohlkehlen zur Verfestigung des sich ergebenden Spanes konnte das Untersuchungsprogramm mit sehr zufriedenstellenden Ergebnissen ausgeführt werden.

Die üblichen Schneideinsätze zeigten nur bei den niedrigsten Vorschüben (S„ = 0.1 und 0.2 mm) annehmbare Ergebnisse, während ein mit Hohlkehlen versehener Einsatz gemäß der Erfindung günstige Spanformen im gesamten untersuchten Arbeitsbereich ergaben. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes nimmt der Durchmesser des Spanes mit zunehmendem Vorschub S,_z ab im Gegensatz zu der Situation bei Anwendung eines üblichen

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Einsatzes. Die letztgenannte Tatsaohe, beziehungsweise das Ergebnis des erfindungsgemäßen Einsatzes ist äußerst vorteilhaft und von besonderer Wichtigkeit in Bezug auf die bisher bestehenden Schwierigkeiten bei der Herstellungg eines ausreichenden Spanraumes für die Späne in einem Fräserkörper, insbesondere bei großen Schnittiefen und Vorschüben.

DeJ mit dem erfindungsgemäßen Schneideinsatz erhaltene Span hatte in diesem Falle eine im wesentlichen zylindrische Form nach der Abtrennung. Während der Trennung wurde ein kleinerer ziemlich Konstanter Krümmungsradius erhalben und eine größere verhältnismäßig konstante Steigung.

Die eigentliche Hohlkehj.fj f-'jr die Yevfestigung des Spcaies war in dem genannten Brisriel vorteilhafterweise so geformt, daß ihre Tiefe, gemofaen von der Spanfläche, etwa 0.1 bis 1.0 mm, vorzugsweise 0.5 mm, betrug. Bei einein Querschnitt in For.ii eines Kreie segment es betrug der Hadias

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zwischen 0.5 bis 5 mm * ζ. B. etwa 2.5 mm, und es betrug die größte Breite der Hohlkehle 0.5 bis 5 mm, z. B. 2.J.mm. Ihre Länge, gemessen von der Schneidkante, betrug zwischen 0.5 bis 5 mm, z. B. etwa 2 mm. Die innere Begrenzung der Hohlkehle auf der Spanfläche war auch mit einem Radius von etwa 0.5 bis 5 mm ausgebildet, z. B. etwa mit 2.5 mm . Ferner bildete die Hohlkehle einen Winkel von ' + 15° $ z. B. etwa + 5°* mit der gefrästen Oberfläche. Ihr Abstand von der nächsten Einsatzecke oder Sekundärschneidkante, gemessen von der Längsmittelachse der Hohlkehle, betrug 0.5 bis 5 mm, vorzugsweise etwa 1.5 bis 3 mm.

BEISPIEL II

Ein Abstech-oder Einstechwerkzeug mit einem verhältnismäßig schmalen und dünnen Einsatz, das mechanisch in einem Halter eingeklemmt war,, wurde mit einer zentrisch angeordneten Hohlkehle auf der Spanfläche des Werkzeuges rechtwinklig zur Schneidkante versehen.

Die Länge der Schneidkante betrug etwa k mm, und es war die Hohlkehle hergestellt mit Hilfe einer kugelförmigen Schleifstelle, so daß der Querschnitt

im wesentlichen die Form eines Kreissegmentes mit einer Tiefe unter der Spanfläche von etwa O.O5 bis 0.5 mm an der Schneidkante, normalerweise 0.1 bis 0.2 mm, und eine Breite von 0.5 bis 2 mm, vorzugsweise etwa 1.0 bis 1.5 mm, hatte. Die Hohlkehle hatte etwa einen Schneidwinkel . von +25° bis +15° und hatte bei der Herstellung auch eine Aufweitung der Breite nach einwärts gemessen von der Schneidkante erfahren. Die Länge der Hohlkehle betrug zwischen 0.5 bis 5 mm, vorzugsweise etwa 2 mm, und ihre breiteste Stelle an ihrem inneren Teil betrug 0.5 bis J> mm, vorzugsweise etwa 2 mm. Die innere Begrenzung der Hohlkehle war abgerundet in Folge der Herstellungweise (der Radius der Schleifkugel betrug im Ausführungsbeispiel 2 mm).

Aufgrund dieser Werkzeugform wurde eine andere und besonders vorteilhafte Spanform erreicht im Vergleich zu früheren Werkzeugen mit normaler Schneidkante und üblichem Spanbrecher,

Beim Abstechen oder Einstechen von dicken Werkstücken wurde früher eine zufriedenstellende Spanform nur im Anfangszustand der Bearbeitung erreicht. Nach

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einem Vorschub von etwa 5 "bis 6 nun in das Werkstück hinein trat ungenügende Spanbrechung und auch Unterbrechung und Aufrichtung der Späne auf.

Bei Anwendung der Erfindung auf Werkstücke mit einem Durchmesser von etwa 60 bis 70 mm und mehr konnte der Schnitt ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden. Zufriedenstellende Spanbiegung und Spantrennung konnte während der gesamten Bearbeitung festgestellt werden.

Unter anderem kann als Grund für diese günstige Wirkung angegeben werden, daß neben der Versteifung desSpanes eine Abnahme der Spanbreite beobachtet wurde, in diesem Falle etwa 0.01 bis 0.02 mm infolge der geänderten Spanbildung. Es wurde festgestellt, daß der Span (seine Breite ist bei üblichen Werkzeugen etwas größer als die Breite des Schnittes) eine *twas geringere Breite erhielt als der Schnitt bei einem Werkzeug gemäß der Erfindung. Durch diese Mittel wurde eine größere Ausdehnung und eine geringere Reibung zwischen Span und Werkstück erreicht, wodurch eine günstige Spanentfernung erreicht wurde. Der Span erhielt in diesem Fall.-· eine erhöhte Aufrollung (geringerer Krüm-

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mungsradius), und er erhielt eine Ringform oder eine federähnliche Form.

Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird also die Versteifung des Spanes normalerweise dadurch erreicht, daß der Span einen Wulst oder eine Ausbauchung an der Seite erhält, die der Schneidkante zugewandt ist, und vorzugsweise eine Vertiefung in der gegenüberliegenden Seite. Jedoch wurde in gewissen Fällen eine Versteifung dadurch erreicht, daß man dem Span eine Ausbauchung in der von der Schneidkante abgewandten Seite und vorzugsweise eine Vertiefung in der gegenüberliegenden Seite gab. Im leite t_genannten Fall war die Spanfläche des Werkzeuges an Stelle von Hohlkehlen mit einer oder mehreren Erhebungen versehen, die sich zur Schneidkante erstreckten.

Die erfindungsgemäßen Werkzeuge sollen vorzugsweise eine gerade Schneidkante haben, damit eine günstige Spanform erreicht wird. Unter anderen Vorteilen, die mit dem erfindungygemäßen Werkzeug erreicht wurden, kann erwähnt werden, daß eine geringere

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Neigung zu ungünstiger Belagbildung und zum Lösen der Sohneidkante am Werkzeug auftritt. Ein anderer Vorteil ist die abnehmende Reibung gegen die umgebenden Oberflächen, die du^ch die Spanbildung gemäß der Erfindung erreicht wird, und zwar auch unter anderen Bedingungen als in dem zuwletzt erwähnten Beispiel. Hier kann hingewiesen werden auf das Fräsen mit begrenzten Spanräumen., wo für einen gemäß der Erfindung gebildeten Span der Kontakt mit dem Spanraum auf den Wulst oder die Ausbauchungen an_stelle mit dem ganzen Span gegen den Spanraum begrenzt ist.

Durch die Erfindung ist es somit möglich, beim Fräsen einen größeren Vorschub als früher anzuwenden und größere Schnittiefen (z. B. 0.5 mm/Einsatz bei 12 mm bei Schnittiefe im Vergleich mit nur 0.2 mm/Einsatz mit bekannten Werkzeugen) vorzusehen, ohne irgendeine Änderung in der Konstruktion des Fräswerkzeuges.

Eine wesentliche Forderungen beim Stirnfräsen ist, wie früher schon erwähnt, genügend Raum für die Späne im Fräserkörper zu erhalten. Große Räume ergeben eine

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geringere Anzahl von Einsätzen, während kleine Räume viele Einsätze ermöglichen. Mit Hilfe von Kompromiaaen und Behelfsmaßnahmen hat man versucht, optimale Bedingungen von Fall zu Fall zu erreichen. Andererseits ist nun festgestellt worden, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Werkzeugs oft mehr als zweimal so viele Späne durch die Spantaschen des Fräswerkzeuges ohne Probleme hindurchtreten können, als es früher· möglich gewesen ist.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung und die erwähnten Beispiele haben sich im wesentlichen mit dem Fräsen bei positiven Schnittwinkeln und Einsätzen mit Spanbrechern befaßt. Es soll deshalb noch erwähnt werden, daß auch negative Einsätze zum Fräsern und zu anderen Operationen, oft ohne Anwendung von Spanbrechen!, geeignet sind, gute Spanform und ein beträchtliches Anwachsen des Arbeitsbereiches durch Anwendung der Erfindung zu erreichen.

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Claims (6)

• ♦ » ·« · t < t 4 »ft * * la · · ■ - 17 - SCHÜTZANSPRÜCHE

1. Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung mit wenigstens einer vorzugsweise geraden, verbindende Span- und Freiflächen (20) aufweisenden Schneidkante, wobei die Freifläche mit einer oder mit mehreren Hohlkehlen versehen isi;, deren Längsachsen einen spitzen Winkel mit der Schneidkante bilden, und wobei diese Hohlkehlen mit einer inneren Begrenzung auf der Spanfläühe versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkehle (12, 17, 21) so ausgebildet ist, daß ihre Tiefe in Bezug auf die Spanfläche (20) im wesentlichen konstant ist oder einwärts in Richtung auf die genannte Bggrenzung hin zunimmt, daß die Hohlkehle (12, IT„ 21) die Schneidkante (19) in einem vorbestimmten nicht unbedeutenden Abstand von den Enden der Schneidkante oder der Stoßstelle der Schneidkante (19) mit der verbindenden Sekundärschneidkante durchbricht.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrichtung der Hohlkehle mit der Schneidkante einen im wesentlichen rechten Winkel, vorzugsweise einen Winkel von 90 + 45° bildet.

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3· Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Einsatz mit wenigstens einer Ecke mit einer oder mit mehreren verbindenden Schneidkanten besteht.

4. Werkzeug für einen Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkehle (12, 17) zwischen 0.5 bis 5 mm, vorzugsweise 1.5 bis 5 mm von der nächsten Ecke oder Sekundärschneidkante angebracht ist.

3. Werkzeug für einen Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrecher (11) mit den die Schneidkante durchsetzenden Hohlkehlen (12) verbunden sind, wobei die Breite und Tiefe der Spanbrecher von den Hohlkehlen (12) angerechnet zunehmen.

6. Werkzeug zum Einstechen oder Abstechen nach einem der Ansprüche 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der SpanfDäche (20) vorgesehene Hohlkehle (21) im Mittelteil der Schneidkante (19) angeordnet ist.