DE9007745U1

DE9007745U1 - Schneideinsatz für ein Fräswerkzeug

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Publication number: DE9007745U1
Application number: DE9007745U
Authority: DE
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2000-04-05

Description

Iscar Ltd., Tefen, IL

& PARTNER PATENTANWÄLTE StEBERTSTR. 4

Schneideinsatz für ein Fräswerkzeug

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen rotierenden Umfangsfräser mit einem im wesentlichen zylindrischen Halter, in dem eine oder mehr Umf angsvertief ungen ausgebildet sind, in denen eine entsprechende Anzahl austauschbarer Hartmetallschneideinsätze jeweils lösbar angebracht ist, wobei die oder jede Vertiefung ferner einen Spanraum vor jedem Einsatz vorsieht. HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Der in Fräswerkzeugen verwendete Schneideinsatz besteht im allgemeinen aus einem Prismenkörper mit einer ebenen Basis, von der aus Seitenflächen - Freiflankenflächen - verlaufen, die durch die obere Fläche - die Schneidspanfläche - geschnitten werden. Der Schneideinsatz hat mindestens eine Schneidkante, die als eine Kante definiert ist, die durch den Schnitt der Schneidspanfläche mit der Freiflanke entsteht.

Der Einsatz wird so im Werkzeug gehalten, daß sich die Schneidkante im kreisförmigen Schneidweg des Werkzeugs befindet und zur Drehachse um einen Winkel geneigt ist, der als der axiale Spanwinkel bezeichnet wird.

Bei bekannten rotierenden Fräsern mit austauschbaren, in einem Winkel zur Werkzeugdrehachse angeordneten Einsätzen sind die Einsätze mit geraden Schneidkanten ausgebildet. Bei Verwendung solcher Werkzeuge zum Fräsen einer Fläche parallel zur Drehachse ist die gefräste Fläche nicht glatt und besteht aus konkaven Abschnitten. Natürlich beeinträchtigt das die Fräsqualität und ergibt sich aus der Tatsache, daß die Berührungspunkte zwischen Schneidkante und Werkstück nicht alle in der gleichen Radialentfernung von der Achse liegen.

Der Wert des axialen Spanwinkels hat direkten Einfluß auf die Stabilität des Werkzeugs während des Betriebs und auch auf die Haltbarkeit der Schneidkante. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, die Einsätze in großen axialen Spanwinkeln

anzuordnen. Bei Werkzeugen mit austauschbaren Einsätzen ruft die Schaffung solcher großen axialen Spanwinkel eine Strukturschwächung des Werkzeugs hervor. Folglich sind die meisten üblichen Fräswerkzeuge für eine Verwendung mit relativ geringen axialen Spanwinkeln aufgebaut.

Bekanntlich sind bei Einsätzen für Fräswerkzeuge die verwendeten Freiwinkel im Vergleich zu den bei stationären Schneidwerkzeugen verwendeten Winkeln relativ groß, was besonders für Fräswerkzeuge mit Schneidwegen gilt, die einen geringen Durchmesser haben. Eine Erhöhung des Freiwinkels führt zu einer Schwächung der Schneidkante, wodurch der Wert des Freiwinkels begrenzt ist. Der Wert des Freiwinkels wird entsprechend dem Werkstoff des Werkstücks, dem Werkstoff, aus dem die Schneidkante ausgebildet ist, und dem Schneidwegdurchmesser des Werkzeugs bestimmt. Im allgemeinen liegt bei Werkstücken aus harten und zähen Werkstoffen der Freiwinkel zwischen 6° und 8° mit Werkzeugen aus Schnelldrehstahl und zwischen 5° und 7° mit Karbidwerkzeugen. Andererseits kann der Freiwinkel bei Werkstücken aus weichen unlegierten Stählen, Gußeisen usw. bis 20° betragen.

Eine Spanfläche des Einsatzes ist die Fläche, auf die sich die Späne bei ihrem Abtrennen stützen. Wo die Neigung der Spanfläche so ist, daß die Schneidkante schärfer oder spitzer wird, ist der Spanwinkel als positiv definiert. Wo dagegen die Neigung der Spanfläche so ist, daß die Schneidkante weniger scharf oder stumpfer wird, ist der Spanwinkel als negativ definiert. Bekanntlich verringert sich bei Erhöhung des Spanwinkels in positiver Richtung normalerweise sowohl die erforderliche Schnittkraft als auch die erzeugte Schneidtemperatur. Ferner erhöht sich die Standzeit für einen solchen Einsatz mit einem relativ hohen positiven Spanwinkel normalerweise bis zu einem bestimmten Optimalwert des Spanwinkels. Andererseits ist die Größe des Spanwinkels durch die Eigenschaften des Einsatzwerkstoffs begrenzt. Daher ist es nicht möglich, den Spanwinkel über einen bestimmten Höchstwert hinaus zu erhöhen.

Zum Erreichen einer optimalen Schneidleistung und Standzeit ist es daher wünschenswert, daß sowohl für den Freiwinkel als auch für den Spanwinkel an allen Punkten entlang der Länge der Schneidkante ein möglichst großer Wert beibehalten wird.

Festgestellt wurde jedoch, daß bei rotierenden Umfangsfräsern als Ergebnis der Anordnung der Einsätze, um einen axialen Spanwinkel zur Fräserlängsachse zu bilden, der durch die Schneidkante an ihrem vorderen Ende gebildete Freiwinkel sehr viel größer ist als der durch die Schneidkante an ihrem entgegengesetzten hinteren Ende gebildete Freiwinkel. Unter der Annahme, daß der durch den Einsatz an seinem hinteren Ende gebildete relativ kleinere Freiwinkel tatsächlich der zu verwendende Mindestfreiwinkel ist, wird deutlich, daß der Freiwinkel am vorderen Ende übermäßig groß ist und dadurch zu einer erhöhten Schwächungsgefahr für die Schneidkante an diesem Punkt und einer daraus folgenden kürzeren Standzeit führt. Zwar ist der durch den Einsatz an seinem hinteren Ende gebildete Spanwinkel im erforderlichen Grad positiv; andererseits ist der durch den Einsatz an seinem vorderen Ende gebildete Spanwinkel übermäßig negativ, was die Ausübung hoher Schnittkräfte auf die Schneidkante an diesem vorderen Ende erfordert, wobei solche hohen Schnittkräfte zu Werkzeugrattern, Einsatzbruch und einer allgemeinen Standzeitverkürzung führen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen neuen und verbesserten rotierenden Umfangsfräser mit mindestens einem Schneideinsatz und einer geeignet gekrümmten Schneidkante zu schaffen, um so eine im wesentlichen glatt gefräste Oberfläche herstellen zu können, bei dem einige oder alle der vorstehend genannten Nachteile im wesentlichen verringert oder überwunden sind.

Erfindungsgemäß ist ein Schneideinsatz zur Verwendung in einem rotierenden Umfangsfräser mit einem zylindrischen Halter und mindestens einem austauschbaren, am Umfang angeordneten Schneideinsatz vorgesehen, wobei der Schneideinsatz mit

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mindestens einer Schneidkante ausgebildet ist, die zwischen einer Schneidspanfläche und einer Freiflankenfläche des Einsatzes definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante gekrümmt ist und einen Teil der gekrümmten Seite einer Ebene bildet, die einen Zylinder schneidet, der eine ümdrehungsflache der Schneidkante in einem Winkel bildet, der dem axialen Spanwinkel der Schneidkante im Fräser entspricht.

Durch eine solche gekrümmte Schneidkante wird die Herstellung einer glattwandigen Bearbeitungsfläche gewährleistet.

Vorzugsweise sind die Schneidspanfläche und die Freiflankenfläche kontinuierlich so gekrümmt, daß die Einsatzspan- und -freiwinkel, die in bezug auf den zylindrischen Halter definiert sind, im wesentlichen entlang der Länge der Schneidkante unverändert bleiben.

Indem auf diese Weise gewährleistet wird, daß die Einsatzspan- und -freiwinkel zum zylindrischen Halter im wesentlichen entlang der Länge der Schneidkante und bei jedem gewählten axialen Spanwinkel unverändert bleiben, kann die Schneidkante entlang ihrer gesamten Länge die gleichen optimal wirksamen Frei- und Spanwinkel haben, was zu einer längeren Standzeit und zu geringeren Schnittkräften führt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die oder jede Schneidkante zur Sitzebene geneigt.

Auf diese Weise kann folglich ein erhöhter axialer Spanwinkel erreicht werden, ohne gleichzeitig den Winkel der Einsat zbasis zur Längsachse des Halters zu beeinflussen. Anders ausgedrückt, wird der größere axiale Spanwinkel nicht zu Lasten einer Strukturschwächung des Halters erreicht. KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ZEICHNUNGEN

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Darstellung ihrer praktischen Durchführung wird nachstehend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines vereinfachten Fräsers zum Darstellen des Anbringens eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes daran;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts

eines vereinfachten Fräsers zur Veranschaulichung der Anordnung eines bekannten Schneideinsatzes am und in bezug auf den Fräserhalter gemäß Fig. 5;

Fig. 3 eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III des Einsatzes gemäß Fig. 2, die einem zugehörigen kreisförmigen Schneidweg überlagert ist;

Fig. 4 eine ähnliche Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV;

Fig. 5 eine Perspektivansicht einer bekannten Form eines Fräsers, auf den die Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 6 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes;

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Schneideinsatz gemäß Fig. 6;

Fig. 8 und 9 eine Seiten- bzw. Vorderansicht des Schneideinsatzes gemäß Fig. 6;

Fig. 10 eine schematische Perspektivansicht eines Teils eines vereinfachten Fräsers der in Fig. 5 gezeigten Art zum Darstellen des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes gemäß Fig. 6, 7, 8 und 9 im vergrößerten Maßstab und in übertriebener Form;

Fig. 11, 12 und 13 jeweils Querschnittansichten des Fräsers und Schneideinsatzes gemäß Fig. 1 entlang den Linien XI-XI, XII-XII und XIII-XIII, die dem zugehörigen kreisförmigen Schneidweg überlagert dargestellt sind;

Fig. 14 und 15 jeweils Querschnittansichten des Schneideinsatzes gemäß Fig. 6 entlang den Linien XIV-XIV und XV-XV;

Fig. 16 eine vordere Draufsicht auf einen Fräser zum Darstellen einer Stirnfläche eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes, die einem kreisförmigen Schneidweg überlagert ist; und

Fig. 17 eine schematische Veranschaulichung einer Form der Bestimmung der Schneidkantenkrümmung eines Einsatzes gemäß Fig. 6, 7, 8 und 9.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 5 zeigt einen rotierenden Fräser der Art, auf den sich die Erfindung bezieht. Darstellungsgemäß weist der Fräser einen zylindrischen Halter 1 auf, in dem im wesentlichen gleichwinklig verteilte Vertiefungen 2 ausgebildet sind, wobei jede Vertiefung eine Einsatzstützbasis 3 aufweist, an der ein austauschbarer Hartmetallschneideinsatz 4 lösbar angebracht ist. Der Rest der Vertiefung 2 bildet einen Spanraum 5. Der Halter ist auf geeignete Weise an einer Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) so angebracht, daß er um eine Längsachse 6 gedreht werden kann.

Vor einer näheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zunächst auf Fig. 2, 3 und 4 der Zeichnungen Bezug genommen, die einige der relevanten geometrischen Merkmale eines Fräsers der Art veranschaulichen, auf den die Erfindung angewendet wird, bei dem jedoch herkömmliche Schneideinsätze verwendet werden. Die schematische Seitenansicht gemäß Fig. 2 wurde zur Erläuterung so vereinfacht, daß hier nur das Anbringen eines einzelnen Schneideinsatzes gezeigt ist.

Gemäß Fig. 2 ist ein Schneideinsatz 11 in einer geeigneten Ümfangsvertiefung des zylindrischen Halters 1 angebracht, wobei der Schneideinsatz 11 eine verlängerte Schneidkante 12 parallel zur entsprechenden Kante 13 der Basis des Einsatzes 11 hat. Die Schneidkante 12 definiert einen Winkel CCq zur Achse 6.

Fig. 3 und 4 zeigen jeweils Querschnittansichten eines Abschnitts des Einsatzes 11 entlang den Linien III-III und IV-IV (die dem vorderen und hinteren Abschnitt des Einsatzes entsprechen), die jeweils dem kreisförmigen Weg überlagert dargestellt sind, der durch den jeweiligen Punkt auf der Schneidkante 12 beschrieben wird, der auf der jeweiligen Schnittlinie liegt. Gemäß Fig. 3 und 4 ist der Einsatz 11 mit einer Flankenfläche 14 und mit einer Spanfläche 15 ausgebildet, die Teil einer verlängerten Spanbildungsnut 16 bildet. Die Schneidkante 12 wird am Schnittpunkt der Flanke 14 und der Spanfläche 15 definiert, und die jeweiligen Schnittlinien

IH-111 und IV-IV schneiden die Schneidkante 12 an den Punkten 12^f und 12" gemäß Fig. 3 bzw. 4 der Zeichnungen. Bei Drehung des Schneidwerkzeugs beschreibt der Punkt 12' entlang der Schneidkante 12 einen kreisförmigen Weg 17' gemäß Fig. 3, während der Punkt 12" einen Weg 17" gemäß Fig. 4 beschreibt.

Gemäß Fig. 3 ist ein radialer Spanwinkel ß¹ zwischen der Spanfläche 15 und einem Radius 18' definiert, der vom Mittelpunkt des Kreises 17' zum Punkt 12' verläuft. Ferner ist ein Freiwinkel &ggr;¹ zwischen der Flanke 14 und einer Tangente 19' zum Kreis 17· am Punkt 12' definiert. Auf ähnliche Weise ist gemäß Fig. 4 der Zeichnungen ein radialer Spanwinkel ß" zwischen der Spanfläche 15 und einem Radius 18" des Kreises 17" definiert, während ein Freiwinkel &ggr;" zwischen der Flankenfläche 14 und einer Tangente 19" definiert ist.

Unter Beachtung der vorgenannten Überlegungen zu optimalen Freiwinkeln und radialen Spanwinkeln dürfte aus Fig. 3 und 4 der Zeichnungen leicht ersichtlich sein, daß zwar der Freiwinkel &ggr;" (in Fig. 4 gezeigt und im hinteren Bereich des Einsatzes dargestellt) wahrscheinlich einen wirksamen optimalen Mindestwert hat, der entsprechende Winkel &ggr;¹ (in Fig. 3 gezeigt und am vorderen Abschnitt des Einsatzes dargestellt) aber einen übermäßig großen Wert hat, und dies an einer Stelle des Einsatzes, die den größten Schnittkräften ausgesetzt ist. Zuvor wurde bereits erwähnt, daß solche übermäßig großen Freiwinkel zu einer Schwächung der Schneidkante führen können, was eine Bruchgefahr bei schwerer Schnittbeanspruchung hervorruft.

Während der radiale Spanwinkel ß^! gemäß Fig. 3 an der vorderen Kante des Einsatzes ausgeprägt negativ ist, dürfte andererseits ersichtlich sein, daß der radiale Spanwinkel ß" gemäß Fig. 4 an der hinteren Kante des Einsatzes auf geeignete Weise positiv ist. In Anbetracht der Tatsache, daß negative radiale Spanwinkel erhöhte Schnittkräfte und einen höheren Einsatzverschleiß mit sich bringen, ist das Vorhandensein eines solchen negativen radialen Spanwinkels an der vorderen Kante des Einsatzes, wo die größte Schnittbeanspruchung auf den Einsatz wirkt, unerwünscht. Bei einem bekannten Einsatz

der in Fig. 2 der Zeichnungen gezeigten Art muß sich ferner ein erreichter erhöhter axialer Spanwinkel unweigerlich im Sitzwinkel· im Fräserhalter widerspiegeln, an dem der Einsatz angebracht ist. Daraus wird leicht ersichtlich, daß eine solche Neigungserhöhung zwangsläufig ein strukturschwächendes Element in den Fräserhalter einführt.

Nach dieser Beschreibung der Geometrie und der innewohnenden Nachteile bekannter Schneideinsätze in rotierenden Fräsern der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, wird nunmehr mit einer näheren Betrachtung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fortgefahren; in diesem Zusammenhang wird nachstehend auf Fig. lund 6-17 der Zeichnungen Bezug genommen/ die den Aufbau und die Geometrie eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes zur Verwendung in einem rotierenden Fräser 20 mit einem zylindrischen Halter 20a veranschaulichen.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Einsatz 21 an einem Sitz 20b angebracht, der in einer innerhalb des Halters 20a befindlichen Vertiefung 20c ausgebildet ist. Der Einsatz 21 ist mit einer verlängerten Schneidkante 22 ausgebildet, die im Gegensatz zu den bekannten Einsätzen nicht parallel zur entsprechenden Kante der Einsatzbasis liegt, sondern in einem spitzen Winkel a^! zur entsprechenden Kante 21a der Einsatzbasis ausgerichtet ist. Andererseits ist die Einsatzbasis in einem Winkel &agr;" zur Längsachse 6 des rotierenden Fräsers ausgerichtet. Dieser Winkel &agr;" entspricht dem axialen Spanwinkel eines herkömmlichen bekannten Einsatzes mit parallel verlaufender Schneidkante und Basiskante. Der axiale Spanwinkel a^ der Schneidkante 22 ist daher gleich &agr;' +&agr;".

Daraus dürfte ersichtlich sein, daß aufgrund der Erfindung die Schneidkante 22 mit einem erhöhten axialen Spanwinkel versehen ist, ohne daß auf irgendwelche Weise ein Einsatzsitz vorgesehen werden muß, der in einem Winkel zur Drehachse 6 des Fräsers ausgerichtet sein muß, der größer als der Winkel a^! ist, bei dem es sich um den normalen Sitzwinkel bei Verwendung bekannter Einsätze handelt. Folglich kann ein erhöhter axialer Spanwinkel erreicht werden, ohne ein zusatzIi-

ches strukturschwächendes Element in den rotierenden Fräserhalter einzuführen.

Nachfolgend wird auf Fig. 6 bis 9 der Zeichnungen Bezug genommen, die einen speziellen Schneideinsatz veranschaulichen. Darstellungsgemäß hat der Einsatz 21 eine Parallelepipedform und ist mit zwei verlängerten Seitenschneidkanten 22a und 22b sowie einer vorderen und hinteren Schneidkante 23a und 23b ausgebildet. Die Schneidkante 22a ist zwischen einer Seitenflanke 24 und einer abwärts geneigten Spanfläche 25a definiert, wobei die Schneidkante 22a von der Spanfläche 25a durch eine schmale Stegfläche 26a getrennt ist. Auf ähnliche Weise ist die Schneidkante 22b zwischen einer ähnlichen Seitenflankenflache (nicht gezeigt) und einer abwärts geneigten Spanfläche 25b definiert, wobei eine schmale verlängerte Stegfläche 26b zwischen der Schneidkante 22b und der Spanfläche 25b angeordnet ist. Die vordere Schneidkante 23a ist zwischen einer vorderen Flankenfläche 27 und einer abwärts geneigten Spanfläche 28a definiert, von der sie durch eine vordere Stegfläche 29a getrennt ist. Auf ähnliche Weise ist die hintere Schneidkante 23b zwischen einer hinteren Flankenfläche (nicht gezeigt) und einer hinteren Spanfläche 28b definiert, von der sie durch eine hintere Stegfläche 29b getrennt ist.

Wie der unter Bezug auf Fig. 1 der Zeichnungen beschriebene Einsatz ist der Einsatz 21 gemäß Fig. 6 und Fig. 8 mit Seitenschneidkanten 22a uns 22b ausgebildet, die in entgegengesetzter Richtung geneigt sind, um spitze Winkel mit den entsprechenden Kanten der Basis des Einsatzes 21 zu definieren, wodurch die entgegengesetzten Seiten des Einsatzes erhöhte, aber entgegengesetzt ausgerichtete axiale Spanwinkel erhalten. Somit ist die Höhe des Einsatzes an seinen diametral entgegengesetzten, zu den Zähnen 30a und 30b gehörigen Ecken größer als die Höhe des Einsatzes an dem anderen Paar diametral entgegengesetzter Ecken 31a und 31b. Daraus folgt, daß die vordere und hintere Schneidkante 23a und 23b in entgegengesetzter Richtung geneigt sind und spitze Winkel mit

der entsprechenden vorderen und hinteren Kante der Basis des Einsatzes 21 definieren.

Die Seitenflanke 24 des Einsatzes 21 ist an der Linie 32 in einen schmalen oberen Seitenflankenabschnitt 24a und einen unteren breiteren Seitenflankenabschnitt 24b aufgeteilt. Die entgegengesetzte Seitenflanke des Einsatzes 21 (nicht gezeigt) ist auf ähnliche Weise aufgeteilt. Erfindungsgemäß sind der Seitenflankenabschnitt 24a und die Spanfläche 25a kontinuierlich so gekrümmt, daß der an jedem Punkt der Schneidkante 22a gemessene Freiwinkel bezüglich der Tangente an diesem Punkt zum jeweiligen kreisförmigen Schneidmantel entlang der Länge der Schneidkante unverändert bleibt, was auch für den radialen Spanwinkel in bezug auf jeden Punkt entlang der Schneidkante 22a gilt. Daraus folgt, daß der zwischen der Spanfläche 25a und dem Flankenabschnitt 24a definierte Winkel entlang der Länge der Schneidkante konstant bleibt. Während der obere schmale Flankenflächenabschnitt 24a gemäß der vorstehenden Beschreibung kontinuierlich gekrümmt ist, bleibt der untere breitere Flankenabschnitt 24b im wesentlichen eben, was das leichte Anbringen und Einspannen des Schneideinsatzes am Einsatzhalter erleichtert. Die soeben beschriebene Form und Konfiguration der Seitenflanke 24 und der Spanfläche 25a spiegelt sich in der Form und Konfiguration der Spanfläche 25b und der zugehörigen Flankenfläche (nicht gezeigt) wider.

Der soeben unter Bezug auf Fig. 6 bis 9 der Zeichnungen beschriebene Aufbau und die Krümmung der jeweiligen Flächen des Einsatzes ist bildlich in Fig. 10 veranschaulicht, die eine schematische vereinfachte Perspektivansicht des Fräsers ist, in der zur Vereinfachung der Fräser nur mit einem Schneideinsatz gezeigt ist. Es sollte betont werden, daß die in dieser Zeichnung dargestellten Krümmungen zur Verdeutlichung stark übertrieben sind.

Nachstehend wird nunmehr auf Fig. 11, 12 und 13 der Zeichnungen Bezug genommen, bei denen es sich jeweils um Querschnittansichten eines Abschnitts des Einsatzes 21 entlang den Linien XI-XI, XII-XII und XIII-XIII gemäß Fig. 1

handelt, die jeweils den kreisförmigen Wegen überlagert sind, die durch die jeweiligen Punkte auf der Schneidkante 22 beschrieben werden, die auf den jeweiligen Schnittlinien liegen.

Gemäß Fig. 11 ist ein radialer Spanwinkel ß_A zwischen der Spanfläche 25a und einem Radius 34a definiert, der vom Mittelpunkt des kreisförmigen Wegs 35a zum Punkt 22a auf der Schneidkante verläuft. Ferner ist ein Freiwinkel &ggr;^ zwischen der Flanke 24 und einer Tangente 36a zum kreisförmigen Weg 35a am Punkt 22a definiert. Auf ähnliche Weise ist in Fig. 12 der Zeichnungen, die sich auf einen Zwischenpunkt 22b entlang der Schneidkante 22 bezieht, ein radialer Spanwinkel ßg zwischen der Spanfläche 25b und einem Radius 34b des kreisförmigen Wegs 35b definiert, während ein Freiwinkel yg zwischen der Flankenfläche 24 und einer Tangente 36b definiert ist. Schließlich ist am Punkt 22c an der hinteren Kante der Schneidkante 22 ein radialer Spanwinkel ßc zwischen der Spanfläche 25c und einem Radius 34c des kreisförmigen Wegs 35c definiert, während ein Freiwinkel yc zwischen der Flankenfläche 24 und einer Tangente 36c definiert ist.

Aufgrund der geeigneten kontinuierlichen Krümmungen der Flankenfläche 24 und der Spanfläche 25 wird gemäß Fig. 11, 12 und 13 der Zeichnungen gewährleistet, daß die Freiwinkel y_A, y-Q und ye im wesentlichen gleich sind und im wesentlichen entlang der Länge der Schneidkante 22 unverändert bleiben. Auf ähnliche Weise wird gewährleistet, daß die radialen Spanwinkel ßä, ßg und ßc im wesentlichen gleich sind und entlang der Länge der Schneidkante 22 im wesentlichen unverändert bleiben. Folglich entspricht an allen Punkten entlang der Länge der Schneidkante der Freiwinkel dem optimal wirksamen Mindestfreiwinkel, was eine effektive Standzeit ohne wesentliche Schwächung der Schneidkante gewährleistet. Ebenso bleibt der radiale Spanwinkel &bgr; entlang dem Hauptabschnitt der Länge der Schneidkante positiv, und auch an der hinteren Kante ist sein Negativitätsgrad nur minimal. Dadurch wird ein optimaler radialer Spanwinkel &bgr; beibehalten.

Gemäß Fig. 14 und 15 der Zeichnungen, die Querschnittansichten des eigentlichen Einsatzes an seiner vorderen bzw. hinteren Kante zeigen, gewährleisten die Krümraungen der Flanke 24 und der Spanfläche 25 in allen Stufen die Beibehaltung eines im wesentlichen konstanten Winkels &dgr; zwischen der Spanfläche 25 und der Flankenfläche 24. Andererseits erhöht sich der Winkel &phgr; zwischen der Flanke 24 und einer senkrecht zur Einsatzbasis verlaufenden Linie von einem Mindestwert &phgr;^ an der vorderen Kante des Einsatzes auf einen Höchstwert (&rgr;&sfgr; an der hinteren Kante des Einsatzes. Gleichzeitig ändert sich der zwischen der Spanfläche 25 und der Ebene der Einsatzbasis definierte Winkel von einem Höchstwert &THgr;& an der vorderen Kante des Einsatzes auf einen Mindestwert &thgr;^ an der hinteren Kante des Einsatzes.

Nunmehr wird auf Fig. 9 und 16 der Zeichnungen für eine Beschreibung der Geometrie und Funktion der vorderen und hinteren Stirnfläche des Einsatzes Bezug genommen. Aus diesen Zeichnungen geht hervor, daß sich die vordere Schneidkante 23a und die hintere Schneidkante 23b abwärts zur Einsatzbasis in jeweils entgegengesetzter Richtung neigen. Aus Fig. 16 wird deutlich, daß die Neigung der vorderen Schneidkante 23a so ist, daß sie mit einem Radius des kreisförmigen Schneidwegs zusammenfällt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der radiale Spanwinkel an jedem Punkt entlang der Schneidkante 23a nicht positiv wird (wie bei bekannten Einsätzen der Fall) und folglich die erzeugten Schnittkräfte, z. B. beim Stirnflächenfräsen, niedrig gehalten werden.

Erfindungsgemäß ist die Schneidkante 22 des Einsatzes 21 gekrümmt, um zu gewährleisten, daß durch den Fräser eine im wesentlichen glatte Bearbeitungsfläche erzeugt wird. Die spezielle Krümmung der Schneidkante 22 wird unter Bezug auf Fig. 17 der Zeichnungen gemäß der nachfolgenden Beschreibung bestimmt. In dieser Figur ist eine zylindrische Fläche 41 als Mantel definiert, der als Ergebnis der Drehung der Schneidkante 22 um die Drehachse 6 erzeugt wird. Wird nun eine Schnittebene 42 innerhalb der zylindrischen Fläche 41 ausgebildet und in einem Winkel zur Drehachse 6 angeordnet, der

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dem axialen Spanwinkel ct^ entspricht, so hat die Kante 43 dieser Ebene 42 eine Krümmung/ die der gewünschten Krümmung der Schneidkante 22 entspricht. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist bei Ausbildung der Schneidkante 22 mit einer solchen Krümmung die durch sie erzeugte Bearbeitungsfläche im wesentlichen glatt. Es läßt sich zeigen, daß die Krümmung der Schneidkante 22 durch die folgende Beziehung dargestellt werden kann:

	r D	I D²	—	*Q ·*	sin²a.
		-		*—*
Ji]	2		2	k

\ 2

D²

£2

— sin²a.

worin sind:

D =

«&Agr; ^&bgr;

Krümmungsradius der Schneidkante; Länge einer die Enden der gekrümmten Schneidkante verbindenden Sehne; Durchmesser der zylindrischen Einhüllenden der Schneidkante; axialer Spanwinkel.

Während die Erfindung speziell im Hinblick auf eine bevorzugte Ausführungsform mit zwei Hauptseitenschneidkanten beschrieben wurde, ist die Erfindung gleichermaßen auf Einsätze mit einer einzelnen Schneidkante sowie auf Einsätze mit dreikantiger Form und drei Schneidkanten anwendbar. Ferner ist die Erfindung genauso auf Einsätze mit Linkskrümmung sowie auf Einsätze mit Rechtskrümmung anwendbar.

Erfindungsgemäße Schneideinsätze können leicht mit rotierenden Fräsern mit einem oder mehreren solcher Einsätze sowie mit Fräsern verwendet werden, bei denen die Einsätze in einer gewundenen Reihenfolge angeordnet sind.

Claims

G 791 GM-DE/D

Iscar Ltd., Tefen, IL

Schutzansprüche

Schneideinsatz für einen rotierenden Umfangsfräser (20) mit einem zylindrischen Halter (20a) und mehreren austauschbaren, am Umfang angeordneten Schneideinsätzen (21), wobei der Schneideinsatz (21) mit mindestens einer Schneidkante (22) ausgebildet ist, die zwischen einer Schneidspanfläche (25) und einer Freiflankenfläche (24) des Einsatzes (21) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (22) gekrümmt ist und einen Teil der gekrümmten Seite (43) einer Ebene (42) bildet, die einen Zylinder (41) schneidet, der eine Umdrehungsfläche der Schneidkante (22) in einem Winkel (a_A) bildet, der dem axialen Spanwinkel des Einsatzes (21) in dem Fräser (20) entspricht.

Schneideinsatz für einen rotierenden Umfangsfräser (20) mit einem zylindrischen Halter (20a) und mehreren austauschbaren, am Umfang angeordneten Schneideinsätzen (21), wobei eine Freiflankenfläche (24) des Einsatzes so geformt ist, daß der Krümmungsradius der Schneidkante (22) gegeben ist durch die Beziehung

«&ngr; • D
2 |2· £ Z &zgr;
S in*a_A 2 &Ggr; - sin² D
2 IE·
\ k I²
k ius ^&sgr;&Agr; Schneid worin sind: r = Kr ümmun &zgr;
3srad der

kante;

Länge einer die Enden der gekrümmten Schneidkante verbindenden Sehne;

D = Durchmesser der zylindrischen

Einhüllenden der Schneidkante; cc_A = axialer Spanwinkel.

3. Schneideinsatz für einen rotierenden ümfangsfraser (20) mit einem zylindrischen Halter (20a) und mehreren austauschbaren, am Umfang angeordneten Schneideinsätzen (21), wobei der Schneideinsatz (21) mit mindestens einer gekrümmten Schneidkante (22) ausgebildet ist, die zwischen einer Schneidspanfläche (25) und einer Freiflankenfläche (24) des Einsatzes (21) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (22) elliptisch gekrümmt ist und einen Teil einer elliptisch gekrümmten Seite (43) einer Ebene (42) bildet, die einen Zylinder (41) schneidet, der eine ümdrehungsflache der Schneidkante (22) in einem Winkel <cc_A) bildet, der dem axialen Spanwinkel des Einsatzes (21) in dem Fräser (20) entspricht.

4. Schneideinsatz, insbesondere für einen rotierenden ümfangsf raser (20) mit einem zylindrischen Halter (20a) und mehreren austauschbaren, am Umfang angeordneten Schneideinsätzen (21), wobei der Schneideinsatz (21) mit mindestens einer gekrümmten Schneidkante (22) ausgebildet ist, die zwischen einer Schneidspanfläche (25) und einer Freiflankenfläche (24) des Einsatzes (21) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (22) elliptisch gekrümmt ist und daß ihr Krümmungsradius gegeben ist durch die Beziehung

r D D

■!-

- - - sin²a

2 ^ k k

"A

I D² Z sin²a. D 2

worin sind: r = Krümmungsradius der Schneidkante ;

/ = Länge einer die Enden der ge

krümmten Schneidkante verbindenden Sehne;

D = Durchmesser der zylindrischen Einhüllenden der Schneidkante;

a_A = axialer Spanwinkel.

5. Schneideinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidspanfläche und die Freiflankenfläche (25, 24) kontinuierlich so gekrümmt sind, daß die Einsatzspan- und -freiwinkel (ß, &ggr;), die in bezug auf den zylindrischen Halter (20a) definiert sind, im wesentlichen entlang der Länge der Schneidkante (22) unverändert bleiben.

6. Schneideinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Freiflankenfläche (24) einen kontinuierlich gekrümmten oberen Abschnitt (24a) und einen im wesentlichen ebenen unteren Abschnitt (24b) aufweist.

7. Schneideinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer im wesentlichen Parallelepipedform, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Paar der Schneidkanten (22a, 22b) versehen ist, das Seitenschneidkanten an gegenüberliegenden Seiten des Einsatzes bildet und zwischen jeweiligen Freiflankenflächen (24a, 24b) und der Schneidspanfläche definiert ist, und wobei eine vordere und hintere Schneidkante (23a, 23b) radial zu jeweiligen kreisförmigen Schneidwegen der vorderen und hinteren Schneidkante ausgerichtet ist.

8. Schneideinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (22) gegenüber der entsprechenden Kante (21a) der Einsatzbasis geneigt ist.