WO1994027768A1 - Cutting insert - Google Patents

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WO1994027768A1
WO1994027768A1 PCT/DE1994/000564 DE9400564W WO9427768A1 WO 1994027768 A1 WO1994027768 A1 WO 1994027768A1 DE 9400564 W DE9400564 W DE 9400564W WO 9427768 A1 WO9427768 A1 WO 9427768A1
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José AGUSTIN PAYA
Dirk Retzkowski
Klaus Mader
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Widia Gmbh
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/04Cutting-off tools
    • B23B27/045Cutting-off tools with chip-breaking arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/141Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B2200/12Side or flank surfaces
    • B23B2200/123Side or flank surfaces curved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B2200/00Details of cutting inserts
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    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2200/00Details of cutting inserts
    • B23B2200/32Chip breaking or chip evacuation
    • B23B2200/321Chip breaking or chip evacuation by chip breaking projections

Definitions

  • the invention relates to a cutting insert for chip-forming processing, in particular for turning, milling, piercing and drilling, the at least one-sided top surface of which forms the rake face and the peripheral side surfaces of which form the free surfaces.
  • Cutting inserts of this type usually have a flat free area at a clearance angle between 0 C to 30 °.
  • EP 0 457 488 A1 describes a cutting insert for a drill with four cutting corners, which has two open areas lying on opposite sides of the cutting insert, each with a projection adjoining the cutting corner, a falling flank and a part set back relative to the projection.
  • This recessed part consists of a first area adjoining the cutting edge at a first positive angle of 7 ° to 20 °, a second area adjoining the lower bottom edge and which is inclined at a second positive but significantly smaller angle and a third area connecting the areas mentioned.
  • the second, lower area is large and serves as an abutment on the side wall of the tool support of the drill.
  • the cutting inserts are arranged at an angle to the longitudinal axis of the borehole, i.e. tilted slightly, in order to achieve greater drill stabilization and to prevent vibrations.
  • the cutting insert should preferably be able to be produced by powder metallurgy by sintering and / or hot isostatic pressing without post-processing.
  • a cutting insert according to claim 1 which according to the invention has a free surface which is curved as seen in a cutting edge normal.
  • the term free surface is not only to be interpreted as meaning the surface which faces the cutting surfaces on the tool, but that - with the exception of a wear zone which is caused by wear and tear and which forms after a long cutting operation - everyone on a normal to the cutting edge point lying in the open area has a (positive) distance from the workpiece with increasing distance from the cutting edge, which distance increases essentially with increasing distance from the cutting edge.
  • the cutting insert is provided with a spherical free surface, which is preferably convex and / or concave, the curvature of the free surface being essentially circular, parabolic, elliptical or descriptive of a first or second order curve can.
  • a spherical free surface which is preferably convex and / or concave, the curvature of the free surface being essentially circular, parabolic, elliptical or descriptive of a first or second order curve can.
  • a kon ⁇ kave open area will be preferable when cutting aluminum as a material for cutting optimization example.
  • a convex free-space section it is also possible for a convex free-space section to be connected to the cutting edge and for this to be followed by a concave free-space piece for the edge delimiting the base surface.
  • the free ⁇ is surface in a plurality of regions divided, namely a first adjoining flank surface region, when viewed over its height is planar and forms a first positive free angle and a subsequent thereto the second region at a second positive clearance angle, which connects to this.
  • This positive clearance angle is between 5 ° and 30 °, preferably it is 2 ° to 5 ° smaller than the first clearance angle.
  • Said height of said first free surface area is 0.05 mm to 1 mm, before ⁇ preferably 0.05 mm to 2 mm.
  • several successive als ⁇ free surface areas different Ausge ⁇ staltonne such as planar, curved portions having identical or different radii union under ⁇ own.
  • FIG. 1 shows a first cutting insert according to the invention with four cutting edges and its variants
  • FIG. 3a shows a side view of the tool according to FIG. 3 when piercing a shaft
  • FIGS. 4 to 11 are side views showing different ⁇ free surface shapes
  • FIG. 12 A rhombic cutting insert in a top ⁇
  • the cutting inserts that come into consideration in the sense of the present invention can have different shapes when viewed from the top, such as, in particular, rectangular-square 20, rhombic 21, triangular 22, round 23 or hexagonal 24. Likewise, designs as piercing tools 25 (see Fig. 3) possible.
  • Each of the cutting inserts mentioned has at least one cutting edge 26, which can be designed either as a straight line 261, as a convex curve 262 or concave curve 263 or in wave form 264.
  • the cutting edge is laterally delimited by cutting corners 27 and is also the boundary line between the rake face 28 and the free face 29, which in the sense of the invention is curved in a direction perpendicular to the cutting edge.
  • the cutting inserts 20 to 25 can have chip form elements in the form of grooves or raised chip form elements 30 on their rake face.
  • the rake face can be lowered towards its center or can be designed as a raised central part 31.
  • the raised central part 31 is mirror-symmetrical to a rake diagonal longitudinal ribs 30 which point in the direction of the cutting edge 26.
  • the formation of these longitudinal ribs and wedges 30 is the subject of DE-P 41 36 417.1, to which reference is made here.
  • the lancing insert 25 according to FIG. 3 has a spherical open area.
  • the machining of a Maschinen ⁇ piece 36 at a speed n in the direction of arrow 37 is rotated, the cutting insert is located only with its cutting edge on the workpiece 36, whereas the spherical free ⁇ surface thereof - depending on the distance from the cutting edge - protrudes with increasing distance from the cutting edge.
  • a wear zone 47 of height k forms on the cutting tool as a result of the wear.
  • the cutting insert has secondary cutting edges 38 which converge at an acute angle.
  • the cutting insert can also be provided with a chamfer or, as shown, have rib-shaped chip-forming elements 30, of which only one is arranged here, which points perpendicularly to the center of the main cutting edge.
  • Behind the chamfer 39 which has a greatest width in the cutting corners and initially tapers both towards the main cutting edge center and in the direction of the secondary cutting edges, a chip-forming trough 40 is provided.
  • the lancing insert 25 is moved with the feed f.
  • the wear zone 47 on the workpiece 36 forms a sliding zone 41 when a groove is inserted.
  • the height k of the wear zone 47 increases with increasing wear of the open area.
  • the different possible Freiflä ⁇ show chenformen.
  • the spherical shape 291 according to FIG. 4 has already been mentioned above.
  • the flank has a convex, uniform curvature as seen in the direction perpendicular to the cutting edge, the angles of inclination 292, 293 and 294 being tangential angles of the flank in the region adjacent to the cutting edge, so that the cutting conditions differ in each case optimally adjusted clearance angle results.
  • the curved free surface can also have a convex curvature 295 (FIG. 6). If necessary, alternating curvatures are also possible, for example as shown in FIG. 7, from convex to concave or concave to convex (curvatures 296 and 297 according to FIGS. 7 and 8).
  • the cutting inserts according to FIGS. 9 to 10 each have the same size top surfaces 31 and bottom surfaces 42, so that there is a negative clearance angle (as tangential angle 43) in the crowned free area 298 according to FIG. 9.
  • a positive clearance angle can be achieved if, as shown in FIG. 10, the clearance surface 299 is concave.
  • the cutting insert can also have a flank chamfer 44 (see FIG. 11), which in the present case is perpendicular to the rake face. This chamfer 44 can be followed by a convex or concave curved or wavy free surface.
  • 9 to 11 can be used as indexable inserts in such a way that both the roof surface 31 and the bottom surface 42 can be used as a rake surface.
  • the curvature of the free surface 29 along the cutting edge can also vary or bevels of different widths or be different during turning operations wear zones which adjust after wear can be provided. It can be seen from FIGS. 12a to 12c that the width h ⁇ , h_2, I13 of the chamfer or wear zone grows continuously towards areas away from the cutting corner. In the same Measurements take the clearance angle to 45 and the curvature of Freiflä ⁇ che from.
  • 13a to 13c illustrate different constructions of a cutting insert.
  • the theoretical center line is denoted by 46 from an imaginary center point.
  • the cutting edge forms at the same time the tangent point to Tangentialkewin ⁇ kel.
  • 13b illustrates the enlarged tangential clearance angle for the machining of aluminum by displacing the center line (tangential point) above the cutting edge.
  • Fig. 13c illustrates the stable, soothing shape of the open area by displacing the center line (tangent point) below the cutting edge, e.g. for cast machining.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

The invention concerns a cutting insert designed for machining, in particular turning, milling, engraving and drilling, the top surface of the insert on at least one side forming the cleavage plane and the surfaces surrounding it forming the flanks. In order to improve the cutting efficiency, the flank (29) is designed so that it extends in a curve at right angles to the cutting edge (26).

Description

Beschreibung description
SchneideinsatzCutting insert
Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz zur spanbildenden Bearbeitung, insbesondere zum Drehen, Fräsen, Stechen und Boh¬ ren, dessen mindestens einseitige Deckfläche die Spanfläche und dessen umlaufenden Seitenflächen die Freiflächen bilden.The invention relates to a cutting insert for chip-forming processing, in particular for turning, milling, piercing and drilling, the at least one-sided top surface of which forms the rake face and the peripheral side surfaces of which form the free surfaces.
Schneideinsätze dieser Art haben zumeist eine ebene Freifläche unter einem Freiwinkel zwischen 0C bis 30°.Cutting inserts of this type usually have a flat free area at a clearance angle between 0 C to 30 °.
Die EP 0 457 488 AI beschreibt einen Schneideinsatz für einen Bohrer mit vier Schneidecken, der zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Schneideinsatzes liegende Freiflächen mit jeweils einem sich an die Schneidecke anschließenden Vorsprung, einer abfallenden Flanke und einem gegenüber dem Vorsprung zurückge¬ setzten Teil aufweist. Dieser zurückgesetzte Teil besteht aus einem ersten sich an die Schneidkante anschließenden Bereich unter einem ersten positiven Winkel von 7° bis 20°, einem zwei¬ ten Bereich, der sich an die untere bodenseitige Kante anschließt und der unter einem zweiten positiven aber deutlich kleineren Winkel geneigt ist und einem dritten, die genannten Bereiche verbindenden Bereich. Der zweite, untere Bereich ist großflächig und dient als Anlage an der Seitenwand der Werk¬ zeugauflage des Bohrers. Mit dieser Ausbildung soll bei kleine¬ rem Freiwinkel eine sicherere Abstützung gegeben sein.EP 0 457 488 A1 describes a cutting insert for a drill with four cutting corners, which has two open areas lying on opposite sides of the cutting insert, each with a projection adjoining the cutting corner, a falling flank and a part set back relative to the projection. This recessed part consists of a first area adjoining the cutting edge at a first positive angle of 7 ° to 20 °, a second area adjoining the lower bottom edge and which is inclined at a second positive but significantly smaller angle and a third area connecting the areas mentioned. The second, lower area is large and serves as an abutment on the side wall of the tool support of the drill. With this design a more secure support should be given in small ¬ rem relief angle.
Beim Bohren mit Schneideinsätzen werden die Schneideinsätze gegenüber der Bohrlochlängsachse in ihren Auflagen unter einem Winkel angeordnet, d.h., leicht gekippt, um so eine größere Bohrerstabilisierung zu erzielen und Vibrationen zu verhindern.When drilling with cutting inserts, the cutting inserts are arranged at an angle to the longitudinal axis of the borehole, i.e. tilted slightly, in order to achieve greater drill stabilization and to prevent vibrations.
Zur Schneidkantenstabilisierung ist die Anordnung einer negati¬ ven Phase auf der Spanfläche oder die Minimierung des Freiwin¬ kels vorgeschlagen worden. In der DE 38 39 804 AI ist eine insbesondere für Schlichtmes¬ serköpfe bestimmte Wendeschneidplatte dargestellt und beschrie¬ ben, mit der besonders glatte rillen- und riefenfreie Oberflä¬ chen beim Fräsen erzielt werden sollen. Diese Wendeschneidplat¬ te besitzt gekrümmte Schneidkanten mit einem wesentlich größe¬ ren Radius als die Schneidkantenlänge mit entsprechend gewölb¬ ten Schneidenflächen sowie ebenen Anlageflächen, deren Kontur parabel- oder hyperbelähnlich ist.To stabilize the cutting edge, the arrangement of a negative phase on the rake face or the minimization of the free angle has been proposed. In DE 38 39 804 Al a serköpfe particular for Schlichtmes ¬ certain indexable insert is illustrated and beschrie ¬ ben, chen with the particularly smooth groove and groove-free Oberflä ¬ are to be achieved during the milling. This Wendeschneidplat ¬ te has curved cutting edge having a substantially size ¬ ren radius than the cutting edge length with correspondingly gewölb¬ th cutting surfaces and flat contact surfaces whose contour is parabolic or hyperbelähnlich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den eingangs genannten Schneideinsatz in seiner Geometrie zu optimieren, daß seine Schneidwirkung verbessert wird. Insbesondere soll sein Schnitt¬ verhalten durch eine bessere Führung und weitere Minderung der Vibration beruhigt werden. Der Schneideinsatz soll möglichst auf pulvermetallurgischem Wege durch Sintern und/oder heiß- isostatisches Pressen ohne Nachbearbeitung herstellbar sein.It is therefore an object of the invention to optimize the geometry of the cutting insert mentioned at the outset so that its cutting effect is improved. In particular, its cutting behavior should be calmed down by better guidance and a further reduction in vibration. The cutting insert should preferably be able to be produced by powder metallurgy by sintering and / or hot isostatic pressing without post-processing.
Diese Aufgabe wird durch einen Schneideinsatz nach Anspruch 1 gelöst, der erfindungsgemäß eine in einer Schneidkantennormalen gesehen gekrümmt ausgebildete Freifläche aufweist. Der Begriff Freifläche ist im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht nur so auszulegen, daß die Fläche gemeint ist, die den Schnittflächen am Werkzeug zugekehrt ist, sondern daß - mit Ausnahme einer verschleißbedingten Verschleißzone, die sich nach längerer Schneidoperation ausbildet - jeder auf einer Normalen zur Schneidkante in der Freifläche liegende Punkt mit wachsender Entfernung von der Schneidkante einen (positiven) Abstand vom Werkstück hat, der im wesentlichen mit zunehmendem Abstand von der Schneidkante größer wird.This object is achieved by a cutting insert according to claim 1, which according to the invention has a free surface which is curved as seen in a cutting edge normal. For the purposes of the present invention, the term free surface is not only to be interpreted as meaning the surface which faces the cutting surfaces on the tool, but that - with the exception of a wear zone which is caused by wear and tear and which forms after a long cutting operation - everyone on a normal to the cutting edge point lying in the open area has a (positive) distance from the workpiece with increasing distance from the cutting edge, which distance increases essentially with increasing distance from the cutting edge.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schneideinsatz mit einer balligen Freifläche versehen, die vorzugsweise konvex und/oder konkav gekrümmt ist, wobei die Krümmung der Freifläche im wesentlichen kreisförmig, parabelförmig, elliptisch oder eine Kurve 1. oder 2. Ordnung beschreibend ausgebildet sein kann. Dies schafft einen größeren Freiraum im Auflagebereich mit Vorteilen bei der sogenannten Innenbearbeitung. Eine kon¬ kave Freifläche wird z.B. beim Schneiden von Aluminium als Werkstoff zur Schnittoptimierung vorzuziehen sein. Es ist jedoch auch möglich, daß sich an die Schneidkante ein konvexer Freiflächenabschnitt und hieran zur die Bodenfläche begrenzen¬ den Kante ein konkaves Freiflächenstück anschließt.According to one embodiment of the invention, the cutting insert is provided with a spherical free surface, which is preferably convex and / or concave, the curvature of the free surface being essentially circular, parabolic, elliptical or descriptive of a first or second order curve can. This creates more space in the support area with advantages in so-called internal machining. A kon ¬ kave open area will be preferable when cutting aluminum as a material for cutting optimization example. However, it is also possible for a convex free-space section to be connected to the cutting edge and for this to be followed by a concave free-space piece for the edge delimiting the base surface.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Frei¬ fläche in mehrere Bereiche geteilt, nämlich einen ersten angrenzenden Freiflächenbereich, der über seine Höhe gesehen eben ist und einen ersten positiven Freiwinkel bildet und einen sich hieran anschließenden zweiten Bereich unter einem zweiten positiven Freiwinkel, der sich hieran anschließt. Dieser posi¬ tive Freiwinkel liegt zwischen 5° und 30°, vorzugsweise ist er 2° bis 5° kleiner als der erste Freiwinkel. Die genannte Höhe des ersten Freiflächenbereiches beträgt 0,05 mm bis 1 mm, vor¬ zugsweise 0,05 mm bis 2 mm. Im Sinne der Erfindung sind auch solche Ausführungsformen eingeschlossen, bei denen mehrere auf¬ einanderfolgende Freiflächenbereiche unterschiedliche Ausge¬ staltungen, wie ebene, gewölbte Teile mit gleichen oder unter¬ schiedlichen Radien besitzen.According to a further embodiment of the invention, the free ¬ is surface in a plurality of regions divided, namely a first adjoining flank surface region, when viewed over its height is planar and forms a first positive free angle and a subsequent thereto the second region at a second positive clearance angle, which connects to this. This positive clearance angle is between 5 ° and 30 °, preferably it is 2 ° to 5 ° smaller than the first clearance angle. Said height of said first free surface area is 0.05 mm to 1 mm, before ¬ preferably 0.05 mm to 2 mm. In the context of the invention also such embodiments are included in which several successive auf¬ free surface areas different Ausge¬ staltungen such as planar, curved portions having identical or different radii union under ¬ own.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar¬ gestellt. Es zeigenExemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. Show it
Fig. 1 einen ersten Schneideinsatz nach der Erfindung mit vier Schneidkanten sowie dessen Varianten,1 shows a first cutting insert according to the invention with four cutting edges and its variants,
Fig. 2 eine Teilkantenseitansicht auf die Freifläche,2 is a partial edge side view of the open area,
Fig. 3 ein Stechwerkzeug mit balliger Freifläche,3 a lancing tool with a spherical free surface,
Fig. 3a eine Seitenansicht auf das Werkzeug nach Fig. 3 beim Einstechen einer Welle, Fig. 4 bis 11 jeweils Seltenansichten unterschiedlicher Frei¬ flächenformen,3a shows a side view of the tool according to FIG. 3 when piercing a shaft, FIGS. 4 to 11 are side views showing different ¬ free surface shapes,
Fig. 12 eine rhombische Schneidplatte in einer Drauf¬ sicht,Figure 12 view. A rhombic cutting insert in a top ¬,
Fig. 12a einen Schnitt längs Linie A - A nach Fig. 12,12a shows a section along line A - A of FIG. 12,
Fig. 12b einen Schnitt längs Linie B - B nach Fig. 12,12b shows a section along line B - B of FIG. 12,
Fig. 12c einen Schnitt längs Linie C - C nach Fig. 12,12c shows a section along line C - C of FIG. 12,
Fig. 13a bis c jeweils geschnittene Seitenansichten unter¬ schiedlicher Freiflächenformen,13a to c each cut side views of different open space shapes,
Die im Sinne der vorliegenden Erfindung in Betracht kommenden Schneideinsätze können in der Draufsicht gesehen unterschiedli¬ che Formgestaltungen haben, wie insbesondere rechtwinklig-vier¬ eckig 20, rhombisch 21, dreieckig 22, rund 23 oder sechs¬ eckig 24. Ebenso sind Ausbildungen als Stechwerkzeuge 25 (siehe Fig. 3) möglich. Jeder der genannten Schneideinsätze besitzt mindestens eine Schneidkante 26, die entweder als Gerade 261, als konvexe Kurve 262 oder konkave Kurve 263 oder in Wellen¬ form 264 ausgebildet sein kann. Die Schneidkante wird seitlich durch Schneidecken 27 begrenzt und ist ferner die Grenzlinie zwischen der Spanfläche 28 und der Freifläche 29, die im Sinne der Erfindung in einer senkrechten Richtung zur Schneidkante gekrümmt verlaufend ausgebildet ist. Die Schneid¬ einsätze 20 bis 25 können auf ihrer Spanfläche Spanformelemente in Form von Nuten oder erhabenen Spanformelementen 30 besitzen. Die Spanfläche kann zu ihrem Zentrum hin abgesenkt oder als erhabenes Mittelteil 31 ausgebildet sein. Nach Fig. 1 gehen von dem erhabenen Mittelteil 31 spiegelsymmetrisch zu einer Spanflächendiagonalen Längsrippen 30 aus, die in Richtung der Schneidkante 26 weisen. Die Ausbildung dieser Längsrippen und Keile 30 ist Gegenstand der DE-P 41 36 417.1, auf die hier Bezug genommen wird. Die Schnittansicht nach Fig. 2 zeigt eine abgewinkelte Freiflä¬ che mit einem ersten Freiflächenbereich 33 über eine Höhe h und eine sich hieran anschließende zweite Zone 33' unter einem zweiten Freiwinkel ot2• Auch bei dieser Freiflächengestaltung mit zwei ebenen Bereichen, die im Übergangsbereich über eine abgerundete Kante ineinander übergehen, ist auf einer Schneid¬ kantennormalen in jedem Freiflächenbereich die Bedingung erfüllt, daß mit größerem Abstand von der Schneidkante auch der Abstand der Schneidkantennormalen vom zu bearbeitenden Werk¬ stück bzw. der Schnittebene wächst.The cutting inserts that come into consideration in the sense of the present invention can have different shapes when viewed from the top, such as, in particular, rectangular-square 20, rhombic 21, triangular 22, round 23 or hexagonal 24. Likewise, designs as piercing tools 25 (see Fig. 3) possible. Each of the cutting inserts mentioned has at least one cutting edge 26, which can be designed either as a straight line 261, as a convex curve 262 or concave curve 263 or in wave form 264. The cutting edge is laterally delimited by cutting corners 27 and is also the boundary line between the rake face 28 and the free face 29, which in the sense of the invention is curved in a direction perpendicular to the cutting edge. The cutting inserts 20 to 25 can have chip form elements in the form of grooves or raised chip form elements 30 on their rake face. The rake face can be lowered towards its center or can be designed as a raised central part 31. According to FIG. 1, the raised central part 31 is mirror-symmetrical to a rake diagonal longitudinal ribs 30 which point in the direction of the cutting edge 26. The formation of these longitudinal ribs and wedges 30 is the subject of DE-P 41 36 417.1, to which reference is made here. The sectional view of FIG. 2 shows an angled Freiflä ¬ surface with a first flank surface region 33 h over a height and a subsequent thereto second zone 33 'at a second clearance angle ot2 • Also in this open space design with two flat areas in the transition region through a If the rounded edge merges into one another, the condition is met on a cutting edge normal in each free space area that the greater the distance from the cutting edge, the greater the distance between the cutting edge normals and the workpiece or the cutting plane to be machined.
Der Stecheinsatz 25 nach Fig. 3 besitzt eine ballige Freiflä¬ che. Zu Beginn der Drehoperation, der Bearbeitung eines Werk¬ stückes 36, das mit einer Drehzahl n in Richtung des Pfeiles 37 gedreht wird, liegt der Schneideinsatz nur mit seiner Schneidkante am Werkstück 36 an, wohin gegen die ballige Frei¬ fläche hiervon - je nach Abstand von der Schneidkante - mit zunehmendem Abstand von der Schneidkante wachsend absteht. Nach einer gewissen Bearbeitungszeit bildet sich infolge des Ver¬ schleißes am Schneidwerkzeug eine Verschleißzone 47 der Höhe k aus.The lancing insert 25 according to FIG. 3 has a spherical open area. At the start of the turning operation, the machining of a Werk¬ piece 36, at a speed n in the direction of arrow 37 is rotated, the cutting insert is located only with its cutting edge on the workpiece 36, whereas the spherical free ¬ surface thereof - depending on the distance from the cutting edge - protrudes with increasing distance from the cutting edge. After a certain machining time, a wear zone 47 of height k forms on the cutting tool as a result of the wear.
Der Schneideinsatz besitzt Nebenschneidkanten 38, die in spit¬ zem Winkel aufeinander zulaufen. Der Schneideinsatz kann noch mit einer Fase vorgesehen sein oder, wie dargestellt, rippen- förmige Spanformelemente 30 besitzen, wovon hier nur eines angeordnet ist, was senkrecht auf die Hauptschneidkantenmitte zuweist. Hinter der Fase 39, die in den Schneidecken eine größte Breite besitzt und sich sowohl zur Hauptschneidkanten¬ mitte als auch in Richtung der Nebenschneiden zunächst ver¬ jüngt, ist eine Spanformmulde 40 vorgesehen. Der Stechein¬ satz 25 wird mit dem Vorschub f bewegt. Wie dargestellt, bildet die Verschleißzone 47 auf dem Werkstück 36 eine Gleitzone 41 beim Einstechen einer Nut. Die Höhe k der Verschleißzone 47 wächst mit zunehmendem Verschleiß der Freifläche. Fig. 4 bis 11 zeigen die unterschiedlichen möglichen Freiflä¬ chenformen. Die ballige Form 291 nach Fig. 4 ist bereits oben angesprochen worden. Hierbei besitzt die Freifläche in senk¬ rechter Richtung zur Schneidkante gesehen eine konvexe gleich¬ mäßige Krümmung, wobei die Neigungswinkel 292, 293 und 294 als Tangentialwinkel der Freifläche im an die Schneidkante angren¬ zenden Bereich unterschiedlich sein können, so daß sich ein jeweils den Schnittbedingungen optimal angepaßter Freiwinkel ergibt. Die gekrümmte Freifläche kann jedoch auch eine konvexe Krümmung 295 (Fig. 6) besitzen. Gegebenenfalls sind auch wech¬ selnde Krümmungen möglich, etwa wie in Fig. 7 dargestellt, von konvex zu konkav oder konkav zu konvex (Krümmungen 296 und 297 nach Fig. 7 und Fig. 8).The cutting insert has secondary cutting edges 38 which converge at an acute angle. The cutting insert can also be provided with a chamfer or, as shown, have rib-shaped chip-forming elements 30, of which only one is arranged here, which points perpendicularly to the center of the main cutting edge. Behind the chamfer 39, which has a greatest width in the cutting corners and initially tapers both towards the main cutting edge center and in the direction of the secondary cutting edges, a chip-forming trough 40 is provided. The lancing insert 25 is moved with the feed f. As shown, the wear zone 47 on the workpiece 36 forms a sliding zone 41 when a groove is inserted. The height k of the wear zone 47 increases with increasing wear of the open area. FIGS. 4 through 11, the different possible Freiflä ¬ show chenformen. The spherical shape 291 according to FIG. 4 has already been mentioned above. Here, the flank has a convex, uniform curvature as seen in the direction perpendicular to the cutting edge, the angles of inclination 292, 293 and 294 being tangential angles of the flank in the region adjacent to the cutting edge, so that the cutting conditions differ in each case optimally adjusted clearance angle results. However, the curved free surface can also have a convex curvature 295 (FIG. 6). If necessary, alternating curvatures are also possible, for example as shown in FIG. 7, from convex to concave or concave to convex (curvatures 296 and 297 according to FIGS. 7 and 8).
Die Schneideinsätze nach Fig. 9 bis 10 besitzen jeweils gleich große Deckflächen 31 und Bodenflächen 42, so daß sich bei der balligen Freifläche 298 nach Fig. 9 ein negativer Freiwinkel (als Tangentialwinkel 43) ergibt. Ein positiver Freiwinkel kann erzielt werden, wenn - wie in Fig. 10 dargestellt - die Frei¬ fläche 299 konkav ist. Zusätzlich kann der Schneideinsatz auch eine Freiflächenfase 44 (siehe Fig. 11) besitzen, die im vor¬ liegenden Fall senkrecht zur Spanfläche steht. An diese Fase 44 kann sich eine konvex oder konkav gekrümmte oder auch wellig ausgebildete Freifläche anschließen. Die Schneideinsätze nach Fig. 9 bis 11 sind als Wendeschneidplatten derart verwendbar, daß sowohl die Dachfläche 31 als auch die Bodenfläche 42 als Spanfläche benutzbar sind.The cutting inserts according to FIGS. 9 to 10 each have the same size top surfaces 31 and bottom surfaces 42, so that there is a negative clearance angle (as tangential angle 43) in the crowned free area 298 according to FIG. 9. A positive clearance angle can be achieved if, as shown in FIG. 10, the clearance surface 299 is concave. In addition, the cutting insert can also have a flank chamfer 44 (see FIG. 11), which in the present case is perpendicular to the rake face. This chamfer 44 can be followed by a convex or concave curved or wavy free surface. 9 to 11 can be used as indexable inserts in such a way that both the roof surface 31 and the bottom surface 42 can be used as a rake surface.
Anhand der rhombischen Schneidplatte 21 nach Fig. 12 und der Schnitt A - A, B - B und C - C wird deutlich, daß die Krümmung der Freifläche 29 entlang der Schneidkante betrachtet auch va¬ riieren kann oder unterschiedlich breite Fasen bzw. sich bei Drehoperationen nach Verschleiß einstellende Verschleißzonen vorgesehen sein können. So ist aus Fig. 12a bis 12c erkennbar, daß die Breite h^, h_2, I13 der Fase bzw. Verschleißzone kontinu¬ ierlich zu schneideckenferneren Bereichen wächst. In gleichem Maße nehmen die Freiwinkel 45 zu und die Krümmung der Freiflä¬ che ab.With reference to the rhombic cutting plate 21 according to FIG. 12 and the section A - A, B - B and C - C, it is clear that the curvature of the free surface 29 along the cutting edge can also vary or bevels of different widths or be different during turning operations wear zones which adjust after wear can be provided. It can be seen from FIGS. 12a to 12c that the width h ^, h_2, I13 of the chamfer or wear zone grows continuously towards areas away from the cutting corner. In the same Measurements take the clearance angle to 45 and the curvature of Freiflä ¬ che from.
Fig. 13a bis 13c verdeutlichen unterschiedliche Konstruktionen eines Schneideinsatzes. Mit 46 ist die theoretische Mittellinie von einem imaginären Mittelpunkt bezeichnet. Die Schneidkante bildet gleichzeitig den Tangentenpunkt zum Tangentialfreiwin¬ kel.13a to 13c illustrate different constructions of a cutting insert. The theoretical center line is denoted by 46 from an imaginary center point. The cutting edge forms at the same time the tangent point to Tangentialfreiwin ¬ kel.
Fig. 13b verdeutlicht den vergrößerten Tangentialfreiwinkel für die Bearbeitung von Aluminium durch das Versetzen der Mittel¬ linie (Tangentialpunkt) oberhalb der Schneidkante.13b illustrates the enlarged tangential clearance angle for the machining of aluminum by displacing the center line (tangential point) above the cutting edge.
Fig.13c verdeutlicht die stabile beruhigende Freiflächenform durch Versetzen der Mittellinie (Tangentenpunkt) unterhalb der Schneidkante, z.B. für die Gußbearbeitung. Fig. 13c illustrates the stable, soothing shape of the open area by displacing the center line (tangent point) below the cutting edge, e.g. for cast machining.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Schneideinsatz zur spanbildenden Bearbeitung, insbesondere zum Drehen, Fräsen, Stechen und Bohren, dessen mindestens einseitige Deckfläche die Spanfläche (28) und dessen um¬ laufenden Seitenflächen die Freiflächen (29) bilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Freifläche (29) in einer senkrechten Richtung zur Schneidkante (26; 34) gekrümmt verlaufend ausgebildet ist.1. Cutting insert for chip-forming processing, in particular for turning, milling, piercing and drilling, the at least one-sided top surface of the rake face (28) and the ¬ running side surfaces form the free surfaces (29), characterized in that the free surface (29) in a vertical Direction to the cutting edge (26; 34) is curved.
2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freifläche (29) konvex und/oder konkav gekrümmt ist.2. Cutting insert according to claim 1, characterized in that the free surface (29) is convex and / or concave.
3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Krümmung der Freifläche (29) im wesent¬ lichen kreisförmig, parabelförmig, elliptisch oder eine Kurve 1. oder 2. Ordnung beschreibend ausgebildet ist.3. Cutting insert according to claim 1 or 2, characterized labeled in ¬ characterized in that the curvature of the free surface (29) in Wesent ¬ union circular, parabolic, elliptical or curve 1st or 2nd order is formed descriptive.
4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Schneidkante (26) angren¬ zende Freiflächenbereich (33) im wesentlichen über seine Höhe h gesehen eben ist und einen ersten positiven Frei¬ winkle (o-i) bildet und daß sich an diesen Freiflächenbe¬ reich (33) eine zweite Zone (33') unter einem zweiten positiven Freiwinkel, ggf. als variablen Tangentialwin¬ kel (0-2) anschließt, der zwischen 5° und 30° liegt, vor¬ zugsweise 2° bis 5° kleiner als der erste Freiwinkel ist.4. Cutting insert according to one of claims 1 to 3, characterized in that the on the cutting edge (26) angren¬ free space area (33) is seen substantially over its height h and forms a first positive angle (oi) and that at these Freiflächenbe¬ rich (33) a second zone (33 ') at a second positive clearance angle, if necessary as a variable Tangentialwin¬ kel (0-2) connects, which lies between 5 ° and 30 °, preferably before ¬ 2 Is up to 5 ° smaller than the first clearance angle.
5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) 0,05 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,05 mm bis 2 mm, beträgt. 5. Cutting insert according to claim 4, characterized in that the height (h) is 0.05 mm to 1 mm, preferably 0.05 mm to 2 mm.
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