WO2005065874A1 - Schneidelement und werkzeug mit wenigstens einem schneidelement - Google Patents

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Bernhard Bellmann
Helmut Glimpel
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EMUGE-Werk Richard Glimpel GmbH & Co. KG Fabrik für Präzisionswerkzeuge
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Definitions

  • the invention relates to a cutting element and a tool with at least one cutting element.
  • the cutting surface of the cutting part is the surface on which the chip runs during the material removal process.
  • the free surfaces are the surfaces that face or face the cut surfaces created on the workpiece.
  • the cutting lines or one-dimensional structures in which the rake faces and the free faces intersect form the cutting or cutting edges of the tool. When viewed in a working plane of the tool, the so-called main cutting edges point in the feed direction, but the secondary cutting edges do not.
  • the main cutting edges and secondary cutting edges meet the rake face on a cutting edge. It is often provided with a rounded corner or chamfer.
  • the so-called tool angles are determined by the position or location of the surfaces on the cutting part relative to one another and are measured in the so-called tool reference system.
  • the tool angles therefore characterize the geometry of the cutting part and are important for the manufacture and maintenance of the tools.
  • the tool angles must be differentiated from the effective angles measured in the so-called active reference system for the representation of the machining process.
  • a tool reference plane which is placed as perpendicular as possible to the assumed cutting direction by the cutting point under consideration, but is aligned to a plane, axis or edge of the tool, in the end mill of the axis of rotation, there is also a cutting plane that contains the cutting edge and one wedge measuring plane.
  • the tool reference plane In the knitting reference system, the tool reference plane must be replaced by the knitting reference plane that is perpendicular to the knitting direction. is sought.
  • the three levels of each of the two reference systems are perpendicular to each other.
  • the most important angles for machining are the rake angle ⁇ , which corresponds to the angle between the rake surface and the tool reference plane, the wedge angle ß, which corresponds to the angle between the rake surface and the flank surface, and the clearance angle, which corresponds to the angle between the flank surface and the cutting edge plane.
  • the sum of the three angles, ß and ⁇ is 90 °.
  • the setting angle ⁇ which is measured between the tool cutting edge plane and the working plane in the tool reference plane
  • the corner angle ⁇ which is measured between the cutting edge planes of related main and minor cutting edges in the tool reference plane.
  • the angle of inclination ⁇ in the tool cutting edge plane is defined as the angle between the cutting edge and the tool reference plane.
  • cutting elements or: cutting plates, cutting inserts
  • the so-called cutting elements which have two or more cutting regions that are essentially identical or congruent to one another and can be used several times by turning or rotating relative to the carrier body, depending on the number of identical ones present To cut.
  • the cutting edges are arranged according to a predefined rotational speed or n-fold rotational symmetry, whereby this symmetry means that the cutting part merges into itself when it is rotated by a predetermined rotational angle or an integral multiple of the rotational angle.
  • a rotation angle of 180 ° is generally selected, with three cutting edges a rotation angle of 120 °, with four cutting edges a rotation angle of 90 ° etc., that is to say generally a rotation angle of 360 ° / n, n being the is the integer toughness of the symmetry.
  • An indexable insert with an n-fold symmetry can be used n times by turning it before it is finally replaced. Depending on the application, very different forms of such inserts are known.
  • indexable inserts with curved cutting edges of the tool are also known or also curved shape of the rake faces and open faces, as known for example from US 4,294,565 A, EP 1 075 889 A, DE WO 52 963 A, DE 99 56 592 A1 or EP 260 298 AI.
  • a cutting insert for machining (or: finishing) for a milling tool is known with two mutually parallel flat surfaces or flat sides and cutting edges on the front flat side.
  • Trapezoidal side surfaces are formed between the two flat sides, which make an acute angle relative to a normal plane to the flat side of the cutting insert.
  • This inclination of the side surfaces allows a clearance angle in the case of an arrangement at a positive axial inclination angle, that is to say in the case of an inclination in the direction of rotation seen in the direction of rotation of the tool on the radial outside of the cutting insert.
  • the front and rear flat sides have a polygonal shape with the same side lengths, in particular a square shape, that is to say four-fold rotational symmetry with four main cutting edges.
  • the main cutting edges are shaped like a circular arc with a radius that is several times larger than the width of the front flat side of the cutting insert.
  • This circular convex curvature of the cutting edges results in a corner drop x which is measured between an end point of the cutting edge and a tangent to the center point (d) of the cutting edge.
  • convexly curved incisions are provided for attaching the insert to its seat on the tool body.
  • this known cutting insert according to US 4,294,565 A it is not a corner region of the cutting plate that is used for milling or cutting, but rather the edge region of the square basic shape around the center of the cutting edge.
  • a face milling cutting tool is known with several disposable cutting plates which are detachably fastened in cutting plate receptacles to an elongated main tool body.
  • the disposable inserts are polygonal inserts which have a corner cutting edge provided in at least a part thereof, an arc cutting edge arranged on one side of the corner cutting edge at the front end part of the tool main body, and an outer cutting edge located on another side of the corner -
  • the cutting edge is arranged on an outside of the main body of the tool, the arc cutting edge starting from the corner cutting edge on the front end part of the tool main body protrudes forward and the outer cutting edge starts from the corner cutting edge in the direction of an axis of the tool main body.
  • the arc cutting edge has a fixed radius of curvature and thus a constant curvature.
  • the corner cutting edge also has a fixed radius of curvature and thus a constant curvature.
  • the radius of curvature of the corner cutting edge is smaller than that of the arch cutting edge.
  • the outer edge is straight.
  • DE 199 56 592 A1 discloses a cutting insert for ball track milling cutters with a main cutting edge which runs essentially in a radial plane and is to be arranged on the end face and a secondary cutting edge which runs predominantly axially to the rear and partially radially outward and is rounded off with a top view of the upper surface of the cutting insert Corner cutting edge at the transition between main cutting edge and secondary cutting edge with a radius, the secondary cutting edge having a radius which is significantly larger than the radius of the corner cutting edge and which is smaller than twice the milling cutter diameter for which the cutting insert is intended.
  • the radii of curvature and thus the curvatures of the cutting edges are always constant.
  • a cutting insert is known from EP 1 075 889 A1 with two opposing main cutting edges and two secondary cutting edges each adjoining the main cutting edges, the cutting edge angle being between 3 ° and 35 °.
  • the main cutting edge is arch-shaped
  • the secondary cutting edge is arch-shaped or straight and is tilted back with respect to the central axis of the cutting insert.
  • This known cutting insert has two corner areas with the circular arc-shaped main cutting edges and thus a two-fold symmetry or double usability.
  • a cutting insert with a three-fold symmetry or with three corner areas with main cutting edges and thus with three uses is also disclosed.
  • Hitachi EP 1 260 298 A1 is considered the closest prior art for the subject of the application.
  • This document EP 1 260 298 A1 discloses an exchangeable cutting insert for a cutting, rotating tool.
  • the cutting insert has a square front flat side and a square rear flat side as well as a curved flank rich on the side surfaces between the front and the back flat side.
  • This known cutting insert has a so-called positive-type shape, with an outwardly curved edge line between the front flat side and the flank area serving as the cutting edge.
  • a positive type is called a cutting insert if it already has a clearance angle on the cutting edge for the cutting process.
  • Each flank area has a flat-shaped area in the middle for fitting into the associated seat on the rotating tool body, which extends to the lower or rear flat side without touching the cutting edge.
  • a major cutting edge which is formed by the outwardly curved edge hnee, extends circularly from its lowermost point to the periphery of the tool when the cutting insert is attached to the tool at a negative radial rake angle.
  • the radius of the outwardly curved edge line is 0.6 to 1.6 times the diameter of an inscribed circle in the cutting insert and '11 mm to 15 mm.
  • the invention is based on the object of specifying a cutting element which is further improved with respect to the cutting forces compared to the cutting element known from EP 1 260 298 A1 and a cutting tool with at least one such cutting element.
  • the cutting element (or: insert, cutting insert) according to claim 1 comprises a first surface, in particular an end face, and at least one side face, the side face and the first surface meeting in an edge region and at least one cutting edge (or: cutting edge) being formed on this edge region ,
  • each cutting edge is now essentially convexly curved with respect to the axis of rotation, such that the curvature of the cutting edge increases strictly monotonously in the predetermined direction of rotation about the axis of rotation.
  • the strictly monotonous increase in the curvature means that the curvature at a second cutting point following a first cutting point in the given direction of rotation is always greater than the curvature at the first cutting point.
  • the engagement length of the working or cutting edge ie its length in contact with the workpiece during cutting, is shorter than due to the increasing curvature of the cutting edges in the cutting element known from EP 1 260 298 A1.
  • the effective cutting or cutting forces, the heat input and the tendency to vibrate are further reduced in comparison to EP 1 260 298 A1 and the service life is further increased.
  • the cutting edge is effective in a region with little curvature or almost a linear course, which enables a minimal length of engagement and a high surface quality and smoothness of the surface in the workpiece or a good compensation of the feed marks and even at high feed speeds. Due to its increasing curvature, the cutting edge is also effective at large engagement depths, such as pre-finishing or rough machining, and allows greater engagement depths with the same outer dimensions of the cutting element or smaller dimensions of the cutting element at the same engagement depths as the cutting element known from EP 1 260 298 A1. Thus, the cutting element according to the invention is excellently suitable for both finishing and roughing.
  • At least two cutting edges are formed on the edge region, which are designed identically (or: congruently) to one another such that when the cutting element rotates about the axis of rotation and about a predetermined angle of rotation Cutting can be converted into one another.
  • the cutting element can now be used several times by removing the cutting element and rotating it around the axis of rotation and reassembling it, namely by using the cutting edge that replaced the previous cutting edge to remove material.
  • the cutting edges which are identical to one another are generally provided as main cutting edges.
  • the edge region between the cutting edges each comprises intermediate regions which are not intended as cutting edges (main cutting edges) and / or in particular comprise or are corner regions.
  • the cutting edges and the adjacent intermediate areas merge continuously (or: meet at one point), preferably continuously differentiable (or: smooth, or: meet at one point under the same slope from both sides).
  • the edge region comprises at least two successive, continuously, preferably continuously differentiable, mutually merging and mutually identical curve sections, each of the identical curve sections with respect to the The axis of rotation is essentially convexly curved and the curvature of each of the identical curve sections increases strictly monotonously in a common predetermined direction of rotation about the axis of rotation.
  • one of the identical cutting edges is now arranged in each curve section or each curve section essentially corresponds to a cutting edge.
  • the convex, monotonically increasing curvature of the cutting edges or curve sections comprising the cutting edges can be achieved with elementary functions at least in a coordinate plane perpendicular to the axis of rotation or in a projection onto a projection plane orthogonal to the axis of rotation, which functions at least in a specific definition range and value range show such behavior, or be composed, for example interpolated, from individual sub-curves or functions at partial intervals, preferably continuously differentiable, so that an overall curve with the desired variable curvature is obtained.
  • spiral functions in particular a logarithmic spiral, a hyperboH spiral or an Archimedean spiral;
  • inverse functions such as e.g. Logarithm to exponential function, square root function to parabola, arctangent to tangent, or shifted functions such as cosine to sine etc..
  • n an odd number n greater than or equal to one, in particular three or five, of identical cutting edges or identical curve sections can be provided at the edge region.
  • an even number greater than or equal to two, in particular four or six, identical cutting edges or identical curve sections can be provided at the edge region.
  • the rotation angle is then 360 ° / n, for example 90 ° for four-toughness or 60 ° for six-toughness.
  • At least the edge region is at least approximately mirror-symmetrical with respect to a plane of symmetry containing the axis of rotation or at least approximately with respect to the axis of rotation. tens approximately axially symmetrical.
  • the cutting edges or the curve sections of the edge region are designed to be smooth or continuously differentiable.
  • the smooth shape of the individual cutting edges or curve sections, as well as their at least continuous and preferably smooth transitions, ensure low wear of the cutting element.
  • the cutting edges or the curve sections of the edge region can also be composed of individual partial curves which merge into one another continuously, preferably continuously differentiable.
  • an edge region is also formed on a second surface facing away from the first surface by the intersection or line of intersection of the second surface with the side surface.
  • this further edge region now also has at least one cutting edge or at least two curve sections, each cutting edge or each curve section being essentially convexly curved with respect to an axis of rotation running through the cutting element, and the curvature of each cutting edge or each curve section being predetermined Direction of rotation around the axis of rotation increases strictly monotonously.
  • cutting on the other edge area can also be used and the cutting element can be used correspondingly more often.
  • this further edge area is now preferably essentially identical to the edge area formed by the first surface and the side surface, in particular it has the same number, arrangement and design of identical cutting edges or curve sections as the first edge area. This doubles the number of cutting edges and thus the number of times the cutting element is used.
  • the further edge region is a mirror image of the first edge region with respect to a mirror symmetry plane lying between the first surface and the second surface and directed perpendicular to the axis of rotation.
  • the direction of rotation in which the curvature of the cutting edge (s) or curve sections on the further edge region formed by the second surface and the side surface is the same as the direction of rotation on the edge region formed by the first surface and the side surface.
  • the further edge region formed by the second surface and the side surface passes by mirroring the first edge region with respect to a first mirror plane of symmetry between the first surface and the second surface and perpendicular to the axis of rotation and subsequent further reflection with respect to a second one containing the axis of rotation Mirror plane of symmetry and / or by rotating the first edge region about an axis of symmetry directed perpendicular to the axis of rotation by 180 °.
  • the direction of rotation in which the curvature of the cutting edge (s) or curve sections on the further edge region formed by the second surface and the side surface, is opposite to the direction of rotation on the edge region formed by the first surface and the side surface.
  • the entire cutting element can also be essentially mirror-symmetrical with respect to a mirror symmetry plane lying between the first surface and the second surface and oriented perpendicular to the axis of rotation.
  • the cutting element has at least one contact surface, preferably a number of contact surfaces corresponding to the number of cutting edges or curve sections, with which it can be fitted to a NEN or in a seat on a support body of the tool.
  • each contact surface is formed with cutting edges on both edge regions or surfaces between the two edge regions on the side surface.
  • each contact surface can be spaced apart from the edge area on the first surface and can extend to the second surface or open into the edge area thereof.
  • each contact surface consists of one or more flat surfaces. If the side surface is curved and its curvature at least predominantly follows the curvature of the edge region on the first surface or on the second surface, curved contact surfaces can also be provided.
  • each contact surface is preferably formed in a recess in the side surface that is offset inward relative to the surrounding side surface.
  • the edge area in particular its cutting edge, lies on the first surface as a curve essentially in one plane.
  • the further edge area if present, can be flat on the second surface.
  • Each edge area can have a chamfer on the first surface and / or on the second surface, in particular for increasing the wedge angle or reducing the load on the cutting edges.
  • the cutting element in one development has a central through opening or bore through which the axis of rotation runs, preferably for carrying out a fastening means, in particular a fastening screw.
  • the insert can also be clamped additionally or alternatively by means of one or more clamping wedges from the outside.
  • the first surface and / or the second surface extends in the area adjoining the edge area into an inward or toward the second or first surface space angularly or is correspondingly inclined to the side face in the edge area by an acute angle.
  • the edge region is formed with a corresponding acute-angled cutting burr.
  • the first surface and / or the second surface has between the edge region and the support. surface a circumferential recess or groove for guiding chips or as a chip guide.
  • the first surface is provided as a rake surface and the side surface as a free surface on the edge region between the first surface and the side surface.
  • the second surface is generally provided as the rake surface and the side surface as the free surface on the edge region between the second surface and the side surface.
  • the cutting element can now be of the positive type or have a clearance angle between the rake face and the clearance surface.
  • the cutting element can also be of the negative type, that is to say have no clearance angle (0 °) between the rake face and the clearance surface, a clearance angle then generally being set by installing the cutting element on the tool.
  • the cutting elements according to the invention can consist of different cutting materials or materials.
  • Preferred materials for the cutting elements are high-speed steels or high-alloy tool steels with carbon, tungsten, molybdenum, vanadium and / or cobalt as alloying elements.
  • the hardness of these high-speed steels or HSS steels is increased by the formation of carbides between the carbon and the carbide-forming alloy metals.
  • Hard materials for example titanium carbide or titanium nitride, can also be applied as a coating to the cutting element in order to increase its wear resistance.
  • Another material that can be used is a hard metal, which usually consists of sintered material systems with metal carbides as hardness carriers and the toughness-determining binder metal.
  • Hardness carriers are, for example, tungsten carbide, titanium carbide and tantalum carbide as well as niobium carbide. Binding metals can be cobalt, nickel or molybdenum. Low-tungsten carbide hard metals under the name Cermets based on titanium carbonitride can also be used. A coating for increasing its wear resistance can also be provided for a cutting element made of hard metal. Basically, a cutting ceramic, a boron nitride, in particular cubic crystalline boron nitride (CBN), or diamond, in particular polycrystalline diamond (PCD) is also possible for the cutting insert. Polycrystalline Hn-cubic boron nitride or po- lykristalhner diamond can be used as a coating for a hard metal body.
  • CBN cubic crystalline boron nitride
  • PCD polycrystalline diamond
  • One or more cutting elements according to the invention are generally used in a tool, in particular a chip-producing tool, with a support body which can be rotated or rotated about a tool axis and has a seat for each cutting element, the cutting element preferably being detachably fastened, in particular when used repeatedly several cutting edges, but also permanently attached, for example soldered.
  • the tool is preferably a milling tool, in particular an end mill.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a cutting element with cutting edges on only one surface in a perspective view
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment for an edge region of a cutting element with four elliptical cutting edges in a plan view
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of an edge region for a cutting element with hyperbolic cutting edges 4 shows a further exemplary embodiment for an edge region of a cutting element with par egg-shaped curve sections in a plan view
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of an edge region of a cutting element with spiral cutting edges in a plan view
  • FIG. 6 shows a cutting element with cutting edges on two surfaces with the same direction of rotation in a perspective view
  • FIG. 7 shows a further cutting element with cutting on two surfaces with the same direction of rotation in a perspective view
  • FIG. 8 shows a cutting tool with two mounted cutting elements in a perspective view
  • FIG. 9 shows the tool according to FIG. 8 in a perspective view rotated by 90 ° about its axis of rotation
  • 10 shows the tool according to FIGS. 8 and 9 in a perspective view from below or from the front.
  • FIG. 11 shows a cutting element with five cutting edges in a perspective view
  • FIG. 12 shows a cutting element with cutting edges on two surfaces with an opposite direction of rotation in a perspective view
  • FIGS. 1 to 12 are each shown schematically. Corresponding parts and sizes are given the same reference numerals in FIGS. 1 to 12.
  • FIG. 1 shows a cutting element 2 with a first surface 20 shown above in FIG. 1 and a second surface 21 arranged on a side facing away from it, the underside in FIG. 1, and a side surface 23 running all around.
  • the side surface 23 together with the first surface 20 has an edge region 24, which corresponds to the cut line between the surface 20 and the side surface 23.
  • this edge region 24, which has an approximately square basic shape four cutting edges 11, 12, 13 and 14 are provided as main cutting edges, each of which is separated from one another by intermediate regions 15, 16, 17 and 18 comprising corner regions of the edge region 24.
  • the cutting edges 11, 12, 13 and 14 have a four-fold rotational symmetry with respect to an axis of rotation A, which runs through an opening 50 arranged in the center of the cutting element 2, so that the cutting edge 11 is congruent with the cutting edge 12, the cutting edge, when rotated through 90 ° 12 is congruent with the cutting edge 13, the cutting edge 13 is congruent with the cutting edge 14 and the cutting edge 14 is congruent with the cutting edge 11.
  • the cutting element 2 can be used four times by rotating about the axis of rotation A.
  • Each cutting edge 11 to 14 is convexly curved with respect to the axis of rotation A, the curvature increasing continuously or monotonously around the axis of rotation A in the direction of rotation denoted by D.
  • the curvature of the cutting edge 11 increases from the intermediate area 18 to the intermediate area
  • the curvature of the cutting edge 12 increases from the intermediate area 15 to the intermediate area 16, etc.
  • an annular groove or recess 25 is provided following the edge region 24, through which the edge region 24 runs upwards to a point and can thereby form a sharp cutting edge.
  • the opening 50 is enclosed by an adjoining the recess 25 and upwardly projecting and flat border surface 26.
  • the opening 50 tapers inwards, for example conically or in the shape of a trumpet, and thus serves to rest or press on a screw head of a fastening screw (not shown in FIG. 1) which is guided through the opening 50 to fasten the cutting element 2 to a tool.
  • the cutting element 2 furthermore has four recesses or incisions on the side surface 23 below the edge region 24, by means of which four contact surfaces are formed under each of the cutting edges 11 to 14.
  • the contact surfaces 33 and 34 can be seen.
  • Each of the contact surfaces, in particular 33 and 34 extends down to the second surface 21, so that the cutting element can be inserted in a downward direction from the first surface 20 to the second surface 21 into a seat on the tool body.
  • the contact surfaces, in particular 33 and 34 run flat and preferably parallel to the axis of rotation A.
  • FIGS. 2 to 5 For the reaction of the convex and monotonously increasing curvature of the cutting edges 11 to 14, some examples are shown in FIGS. 2 to 5 for representation by means of elementary functions.
  • the edge area 24 is composed of four curve sections 41 to 44, which are each identical to one another and are smoothly placed at transition points P1 to P4.
  • the curve sections 41 to 44 are each chosen to be elliptical, in the example of FIG. 3 shaped according to a hyperbola, in the example of FIG. 4 according to a parabola and in the example of FIG. 5 according to a hyperbolic spiral.
  • transition points P1 to P4 are preferably placed in the vicinity of the vertex S1 to S4 of the parabolas, that is to say the point at which the curvature is at a maximum.
  • 6 and 7 each show an embodiment of a modified cutting element 6 with likewise four cutting edges 71 to 74 on an edge region 64, in which a first surface 60 and a side surface 63 meet, and additionally with a further four cutting edges 81 to 84 on the second Surface 61.
  • the two surfaces 60 and 61 with the edge regions 64 and 67 are essentially symmetrical or identical and, in addition to the cutting edges, have a recess 65 or 68 adjoining the edge region, as well as in FIG.
  • a bearing surface 66 or 69 around the opening 90 Between the two surfaces 60 and 61 approximately in the middle in the side surface 63, four contact surfaces are formed corresponding to the number of cutting edges, which in the example of FIG. 6 are each formed from two oblique cut surfaces with a V-shaped cross section (Only contact surfaces 93 and 94 can be seen) and in the example of FIG. 7 as a plane, pointing outwards e contact surfaces are formed on cut surfaces or recesses which are offset inwards parallel to the tangential direction on the side surface 63, only the contact surfaces 92 and 93 of the four contact surfaces being shown in FIG.
  • FIG. 8 to 10 show a cutting or cutting tool, for example an end mill, with two cutting elements 6 and 8 fastened to the tool head at the front end, which are designed according to FIG.
  • the cutting elements 6 and 8 are offset from one another by approximately 180 ° with respect to the axis of rotation R of the tool in an associated seat 5 or 7 of the carrier body 3 of the tool by means of associated fastening screws 36 and 38.
  • a projection 55 or 75 of the carrier body 3 projects into the recesses with the contact surface for fixing and fitting to the seat 5 or 7.
  • the setting angle ⁇ is shown in FIG. 8, the rake angle ⁇ and the clearance angle oc in FIG. 9 and the radial angle ⁇ in FIG.
  • FIG. 11 shows a five-edged cutting element 9 with five curve sections 95 to 99 on a flat, continuous surface 100 as a rake face and with an opposing surface 101 as a bearing surface and a side surface 102 in between.
  • the cutting element 9 according to FIG. 11 is of the positive type, thus has a clearance angle ⁇ between surface 100 the cutting edges 95 to 99 and side surface 102.
  • the cutting element 9 has no opening for a screw and is clamped by means of a wedge (s) for attachment to a seat on the tool, in particular on the surface 100 and the surface 101.
  • FIG. 12 shows a cutting element 10 which has two flat surfaces 110 and 120, which are connected to one another via a side surface 115, and a central opening 190 for a fastening screw.
  • a cutting element 10 which has two flat surfaces 110 and 120, which are connected to one another via a side surface 115, and a central opening 190 for a fastening screw.
  • four identical cutting edges 111 to 114 are formed, the convex curvature of which increases in the clockwise direction D shown.
  • four identical cutting edges are formed, of which only two cutting edges 122 and 123 can be seen and whose convex curvature increases in the illustrated direction of rotation D ', which is opposite to the direction of rotation D, that is to say in the counterclockwise direction.
  • the edge area with the cutting edges 111 to 114 merges into the edge area with the cutting edges 122 and 123, and two further cutting edges, not shown, by rotating through 180 ° about a rotation axis directed perpendicular to the rotation axis A or by double mirroring on mutually perpendicular mirror planes, so that with the same direction of rotation of the tool, in particular according to FIGS. 8 to 10, about its tool axis, the cutting element 10 can be used again four times by rotating through 180 °.
  • the cutting element according to FIG. 12 is preferably designed for a left-turning tool.
  • the cutting edges would be reversed in such a way that the sense of rotation D and D 'would just be twisted.

Abstract

Das Schneidelement umfasst a) eine ersten Oberfläche (20) und b) wenigstens eine Seitenfläche (23), c) wobei die Seitenfläche und die erste Oberfläche in einem Randbereich (24) zusammentreffen, d) wobei an dem Randbereich wenigstens eine Schneide (11 bis 14) gebildet ist, e) wobei jede Schneide in Bezug auf eine durch das Schneidelement verlaufende Drehachse (A) im Wesentlichen konvex gekrümmt ist und f) wobei die Krümmung jeder Schneide in einem vorgegebenen Drehsinn (D) um die Drehachse streng monoton zunimmt.

Description

Schneidelement und Werkzeug mit wenigstens einem Schneidelement
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Schneidelement und ein Werkzeug mit wenigstens einem Schneidelement.
Bei einem Schneidteil oder Schneidelement eines spanenden oder spanabhebenden Werkzeugs sind zur Beschreibung von dessen Geometrie einige Bezeichnungen allgemein üblich, die im Folgenden kurz wiedergegeben werden sollen und deren Definitionen auch der vorliegenden Anmeldung zugrunde gelegt werden und weitgehend dem Buch von Λ. Herbert Fritt und Günter Schulde, „Fertigungstechnik ", 5. Auflage, 200 , Springer Verlag/ VDI, entnommen.
Die Spanfläche des Schneidteils ist die Fläche, auf der der Span beim Material- abtragungsprozess abläuft. Die Freiflächen sind die Flächen, die den am Werk- stück entstehenden Schnittflächen zugekehrt oder zugewandt sind. Die Schnittlinien oder eindimensionalen Strukturen, in denen sich die Spanflächen und die Freiflächen schneiden, bilden die Schneiden oder Schneidkanten des Werkzeugs. Die sogenannten Hauptschneiden weisen bei Betrachtung in eine Arbeitsebene des Werkzeugs in Vorschubrichtung, die Nebenschneiden dagegen nicht. An einer Schneidenecke treffen Hauptschneiden und Nebenschneiden mit der Spanfläche zusammen. Sie ist vielfach mit einer Eckenrundung oder Eckenfase versehen.
Die sogenannten Werkzeugwinkel werden durch die Stellung oder Lage der Flä- chen am Schneidteil zueinander bestimmt und werden im sogenannten Werkzeugbezugsystem gemessen. Die Werkzeugwinkel kennzeichnen also die Geometrie des Schneidteils und sind für die Herstellung und Instandhaltung der Werkzeuge von Bedeutung. Zu unterscheiden sind die Werkzeugwinkel von den im sogenannten Wirkbezugsystem gemessenen Wirkwinkeln für die Darstellung des Zerspanungsvorganges. Das Werkzeugbezugssystem enthält neben einer Werkzeugbezugsebene, die durch den betrachteten Schneidenpunkt möglichst senkrecht zur angenommenen Schnittrichtung gelegt wird, jedoch nach einer Ebene, Achse oder Kante des Werkzeugs, beim Schaftfräser der Rotationsachse, ausgerichtet wird, weiterhin eine Schneidenebene, die die Schneide enthält, sowie eine Keilmessebene. Im Wirkbezugssystem ist die Werkzeugbezugsebene durch die Wirkbezugs ebene zu ersetzen, die senkrecht zur Wirkrichtung be- trachtet wird. Die drei Ebenen jedes der beiden Bezugssysteme stehen jeweils senkrecht aufeinander.
Im Werkzeugbezugssystem sind die für die Zerspanung wichtigsten Winkel der Spanwinkel γ, der dem Winkel zwischen Spanfläche und Werkzeugbezugsebene entspricht, der Keilwinkel ß, der dem Winkel zwischen Spanfläche und Freifläche entspricht, und der Freiwinkel , der dem Winkel zwischen Freifläche und Werkzeugschneidenebene entspricht. Die Summe der drei Winkel , ß und γ ist 90°. Ferner sind der Einstellwinkel κ, der zwischen der Werkzeugschneidenebe- ne und der Arbeitsebene in der Werkzeugbezugsebene gemessen wird, und der Eckenwinkel ψ, der zwischen den Schneidenebenen von zusammengehörigen Haupt- und Nebenschneiden in der Werkzeugbezugsebene gemessen wird, von Interesse. Schließlich wird noch der Neigungswinkel λ in der Werkzeugschneidenebene als Winkel zwischen Schneide und Werkzeugbezugsebene definiert.
In der Zerspantechnik, insbesondere in der Frästechnik, sind nun eine Vielzahl von Geometrien und Formen der Schneidteile bekannt. Insbesondere sind mehrfach verwendbare auswechselbare Schneidelemente bekannt, die sogenannten Schneidelemente (oder: Schneidplatten, Schneideinsätze), die zwei oder mehrere zueinander im Wesentlichen gleiche oder kongruente Schneidenbereiche aufweisen und durch Wenden oder Drehen relativ zu dem Trägerkörper mehrfach verwendet werden können entsprechend der Anzahl der vorhandenen identischen Schneiden. In der Regel werden die Schneiden dabei gemäß einer vorgegebenen Drehzähligkeit oder n-zähligen Drehsymmetrie angeordnet, wo- bei durch diese Symmetrie das Schneidteil bei einer Drehung um einen vorgegebenen Drehwinkel oder ein ganzzahliges Vielfaches des Drehwinkels in sich selbst übergeht. Bei zwei Schneiden wird in der Regel ein Drehwinkel von 180° gewählt, bei drei Schneiden ein Drehwinkel von 120°, bei vier Schneiden ein Drehwinkel von 90° usw., das heißt allgemein ein Drehwinkel von 360°/n, wo- bei n die ganzzahlige ZähHgkeit der Symmetrie ist. Eine Wendeschneidplatte mit einer n-zähligen Symmetrie kann durch Wenden um den Drehwinkel n mal verwendet werden, bevor sie endgültig ausgetauscht wird. Abhängig vom Anwendungsfall sind sehr unterschiedliche Formen solcher Wendeschneidplatten bekannt. Neben Wendeschneidplatten mit geradlinig verlaufenden Schneidkan- ten, die sich in spitzen Eckbereichen treffen, sind auch Wendeschneidplatten bekannt mit gekrümmten Schneiden des Werkzeugs, entsprechend einer ebenen oder ebenfalls gekrümmten Gestalt der Spanflächen und Freiflächen, wie beispielsweise aus US 4,294,565 A, EP 1 075 889 A , DE WO 52 963 A , DE 99 56 592 A1 oder EP 260 298 AI bekannt.
Aus US 4,294,565 A ist ein Schneideinsatz zum SchHchten (oder: finishing) für ein Fräswerkzeug bekannt mit zwei zueinander parallelen flachen Oberflächen oder Flachseiten und Schneidkanten an der vorderen Flachseite. Zwischen den beiden Flachseiten sind trapezförmige Seitenflächen gebildet, die einen spitzen Winkel relativ zu einer Normalenebene zur Flachseite des Schneideinsatzes ein- nimmt. Diese Neigung der Seitenflächen erlaubt einen Freiwinkel bei einer Anordnung unter einem positiven axialen Neigungswinkel, das heißt bei einer in Drehrichtung des Werkzeugs gesehenen Neigung in Drehrichtung an der radialen Außenseite der Schneidplatte. Die vordere und hintere Flachseite haben polygonale Gestalt mit gleichen Seitenlängen, insbesondere eine quadratische Gestalt, also vierzählige Drehsymmetrie mit vier Hauptschneiden. Die Hauptschneiden sind kreisbogenförmig geformt mit einem Radius, der mehrere Male größer ist als die Breite der vorderen Flachseite des Schneideinsatzes. Durch diese kreisförmige konvexe Krümmung der Schneiden ergibt sich an den Ecken der Schneidplatte ein Versatz (corner drop x), der zwischen einem Endpunkt der Schneide und einer Tangente an den Mittelpunkt (d) der Schneidkante gemessen wird. An den Seitenflächen dieses bekannten Schneideinsatzes sind konvex gekrümmte Einschnitte vorgesehen zum Befestigen des Einsatzes an seinem Sitz am Werkzeugkörper. Bei diesem bekannten Schneideinsatz gemäß US 4,294,565 A wird nicht ein Eckbereich der Schneidplatte zum Fräsen oder Schneiden verwendet, sondern der Kantenbereich der quadratischen Grundform um den Mittelpunkt der Schneide.
Aus DE 100 52 963 A1 ist ein Stirnfrässchneidwerkzeug bekannt mit mehreren Einweg-Schneidplatten, die lösbar in Schneidplattenaufnahmen an einem langgestreckten Werkzeughauptkörper befestigt sind. Die Einweg- Schneidplatten sind polygonale Platten, die eine Eckschneide, die zumindest in einem Teil davon vorgesehen ist, eine Bogenschneide, die auf einer Seite der Eckschneide an dem vorderen Endteil des Werkzeughauptkörpers angeordnet ist, und eine Außenschneide, die auf einer anderen Seite der Eck- schneide auf einer Außenseite des Werkzeughauptkörpers angeordnet ist, aufweist, wobei die Bogenschneide ausgehend von der Eckschneide an dem vorderen Endteil des Werkzeughauptkörpers nach vorne ragt und die Außenschneide ausgehend von der Eckschneide in Richtung einer Achse des Werkzeughauptkörpers zurück tritt. Die Bogenschneide weist einen festen Krümmungsradius und damit eine konstante Krümmung auf. Ebenso weist die Eckschneide einen festen Krümmungsradius und damit eine konstante Krümmung auf. Der Krümmungsradius der Eckschneide ist kleiner als der der Bogenschneide. Die Außenschneide ist gerade ausgebildet.
Die DE 199 56 592 A1 offenbart eine Schneidplatte für Kugelbahnfräser mit einer im Wesentlichen in einer radialen Ebene verlaufenden, stirnseitig anzuordnenden Hauptschneide und einer überwiegend axial nach hinten und teilweise radial nach außen verlaufenden Nebenschneide und mit einer in der Draufsicht auf die obere Fläche der Schneidplatte abgerundeten Eckschneide am Übergang zwischen Hauptschneide und Nebenschneide mit einem Radi- us, wobei die Nebenschneide einen Radius aufweist, der deutlich größer ist als der Radius der Eckschneide und der kleiner als das zweifache des Fräserdurchmessers ist, für welchen die Schneidplatte vorgesehen ist. Die Krümmungsradien und damit die Krümmungen der Schneiden sind jeweils konstant.
Aus EP 1 075 889 A1 ist ein Schneideinsatz bekannt mit zwei gegenüber liegenden Hauptschneiden und zwei jeweils sich an die Hauptschneiden anschließenden Nebenschneiden, wobei der Schneidenwinkel zwischen 3° und 35° liegt. Die Hauptschneide ist bogenförmig gestaltet, die Nebenschneide ist bogenför- mig oder geradlinig und bezügHch der Mittelachse des Schneideinsatzes zurückgeneigt. Dieser bekannte Schneideinsatz weist zwei Eckbereiche mit den kreisbogenförmigen Hauptschneiden auf und somit eine zweizähHge Symmetrie oder zweifache Verwendbarkeit. Ferner ist auch ein Schneideinsatz mit einer dreizäh- ligen Symmetrie bzw. mit drei Eckbereichen mit Hauptschneiden und damit mit dreifacher Verwendbarkeit offenbart.
Als nächstliegender Stand der Technik für den Anmeldungsgegenstand wird die EP 1 260 298 A1 von Hitachi betrachtet. Diese Druckschrift EP 1 260 298 A1 offenbart einen austauschbaren Schneideinsatz für ein spanabhebendes, rotie- rendes Werkzeug. Der Schneideinsatz hat eine quadratische vordere Flachseite und eine quadratische hintere Flachseite sowie einen gekrümmten Flankenbe- reich an den Seitenflächen zwischen der vorderen und der hinteren Flachseite. Dieser bekannte Schneideinsatz hat eine sogenannte Positiv-Typ-Gestalt, wobei eine nach außen gekrümmte RandHnie zwischen der vorderen Flachseite und dem Flankenbereich als Schneidkante dient. Von einem Positiv-Typ spricht man bei einem Schneideinsatz, wenn dieser von sich aus bereits einen Freiwinkel an der Schneide für den Schneidprozess aufweist. Jeder Flankenbereich hat zum Einpassen in den zugehörigen Sitz am rotierenden Werkzeugkörper einen flach gestalteten Bereich in seiner Mitte, der sich bis zur unteren oder hinteren Flachseite erstreckt, ohne die Schneidkante zu berühren. Eine Hauptschneid- kante, die von der nach außen gekrümmten RandHnie gebildet ist, erstreckt sich zirkulär von ihrem untersten Punkt zur Peripherie des Werkzeugs, wenn der Schneideinsatz an dem Werkzeug unter einem negativen radialen Spanwinkel befestigt ist. Der Radius der nach außen gekrümmten Randlinie ist 0,6 bis 1,6 mal dem Durchmesser eines eingeschriebenen Kreises in dem Schneideinsatz und' beträgt 11 mm bis 15 mm.
Laut den Aussagen in dieser Druckschrift EP 1 260 298 A1 sind bei dem darin beschriebene Schneideinsatz die beim Schneiden wirkenden Kräfte erniedrigt und damit die Lebensdauer erhöht.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem aus EP 1 260 298 A1 bekannten Schneidelement hinsichtlich der Schneidkräfte weiter verbessertes Schneidelement und ein spanendes Werkzeug mit wenigstens einem solchen Schneidelement anzugeben.
Das Schneidelement (oder: Schneidplatte, Schneideinsatz) gemäß Anspruch 1 umfasst eine erste Oberfläche, insbesondere Stirnfläche, und wenigstens eine Seitenfläche, wobei die Seitenfläche und die erste Oberfläche in einem Randbereich zusammentreffen und an diesem Randbereich wenigstens eine Schneide (oder: Schneidkante) gebildet ist. Gemäß der Erfindung ist nun jede Schneide in Bezug auf die Drehachse im WesentHchen konvex gekrümmt, derart, dass die Krümmung der Schneide in dem vorgegebenen Drehsinn um die Drehachse streng monoton zunimmt. Die streng monotone Zunahme der Krümmung bedeutet, dass die Krümmung an einem in dem vorgegebenen Drehsinn auf einen ersten Schneidenpunkt folgenden zweiten Schneidenpunkt immer größer als die Krümmung am ersten Schneidenpunkt ist. Diese Maßnahmen gemäß der Erfindung haben mehrere Vorteile. Zunächst ist bei gleicher vorgegebener Eingriffstiefe, die durch den Vorschub des Werkzeugs vor der Zustellbewegung zum Werkstück festgelegt wird, die Eingriffs- länge der arbeitenden oder schneidenden Schneide, also deren beim Schneiden in Kontakt zum Werkstück stehende Länge, wegen der zunehmenden Krümmung der Schneiden kürzer als bei dem aus EP 1 260 298 A1 bekannten Schneidelement. Dadurch sind auch die wirkenden Schnitt- oder Zerspankräfte, der Wärmeeintrag und die Schwingungsneigung im Vergleich zu EP 1 260 298 A1 weiter reduziert und die Lebensdauer weiter erhöht. Ferner ist bei kleinen Eingriffstiefen, wie beispielsweise beim Schlichten oder Feinbearbeiten, die Schneide in einem Bereich geringer Krümmung oder fast linearen Verlaufs wirksam, was eine minimale Eingriffslänge und eine hohe Oberflächengüte und Glattheit der Oberfläche im Werkstück oder einen guten Ausgleich der Vor- schubriefen ermögHcht und zwar auch bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten. Die Schneide ist aufgrund ihrer zunehmenden Krümmung aber auch bei großen Eingriffstiefen, wie beim Vorschlichten oder Grobbearbeiten, wirksam und ermögHcht bei gleichen Außenabmessungen des Schneidelements größere Eingriffstiefen oder bei gleichen Eingriffstiefen kleinere Abmessungen des Schneidelements als das aus EP 1 260 298 A1 bekannte Schneidelement. Somit ist das Schneidelement gemäß der Erfindung sowohl zum Schlichten als auch zum VorschHchten hervorragend geeignet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Anwendungen des Schneid- elements ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
Um ein mehrfach verwendbares Schneidelement zu realisieren, sind in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform an dem Randbereich wenigstens zwei Schneiden ausgebildet, die derart identisch (oder: kongruent) zueinander ausge- bildet sind, dass bei Drehung des Schneidelements um die Drehachse und um einen vorgegebenen Drehwinkel die Schneiden ineinander übergeführt werden. Entsprechend der Anzahl der vorhandenen Schneiden an einem Randbereich kann nun durch Abnehmen des Schneidelements und Drehen um die Drehachse und erneutes Montieren das Schneidelement mehrfach verwendet werden, näm- Hch indem die beim Drehen an die Stelle der vorherigen Schneide getretene Schneide nun zum Materialabtrag verwendet wird. Die zueinander identischen Schneiden sind im Allgemeinen als Hauptschneiden vorgesehen.
In einer Aus führungs form umfasst der Randbereich zwischen den Schneiden jeweils Zwischenbereiche, die nicht als Schneiden (Hauptschneiden) vorgesehen sind und/oder insbesondere Eckbereiche umfassen oder sind. Die Schneiden und die benachbarten Zwischenbereiche gehen stetig (oder: treffen sich in einem Punkt), vorzugsweise stetig differenzierbar (oder: glatt, oder: treffen sich in einem Punkt unter derselben Steigung von beiden Seiten), ineinander über.
In einer alternativen vorteilhaften Aus führungs form des Schneidelements, die gemäß Anspruch 5 auch unabhängig beansprucht wird, umfasst der Randbereich wenigstens zwei aufeinanderfolgende, stetig, vorzugsweise stetig differen- zierbar, ineinander übergehende und zueinander identische Kurvenabschnitte, wobei jeder der identischen Kurvenabschnitte in Bezug auf die Drehachse im WesentHchen konvex gekrümmt ist und wobei die Krümmung jedes der identischen Kurvenabschnitte in einem gemeinsamen vorgegebenen Drehsinn um die Drehachse streng monoton zunimmt. Vorzugsweise ist nun in jedem Kurvenab- schnitt jeweils eine der identischen Schneiden angeordnet oder jeder Kurvenabschnitt entspricht im Wesentlichen einer Schneide.
Die konvexe, monoton zunehmende Krümmung der Schneiden oder die Schneiden umfassenden Kurvenabschnitte kann zumindest in einer zur Dreh- achse senkrechten Koordinatenebene oder in einer Projektion auf eine zur Drehachse orthogonalen Projektionsebene mit elementaren Funktionen ver- wirkHcht werden, die zumindest in einem bestimmten Definitionsbereich und Wertebereich ein solches Verhalten zeigen, oder auch aus einzelnen Teilkurven oder Funktionen auf TeiHntervallen stetig, vorzugsweise stetig differenzierbar, zusammengesetzt werden, beispielsweise interpoliert werden, so dass eine Gesamtkurve mit der gewünschten veränderlichen Krümmung erhalten wird.
Als vorteilhafte Beispiele elementarer Funktionen seien hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit genannt: • ganze rationale Funktionen oder Polynome, insbesondere als Spezialfall eine Parabel, wobei vorzugsweise die Schneiden jeweils im Scheitelpunkt der Parabel enden;
• gebrochene rationale Funktionen oder Quotienten zweier Polynome, ins- besondere als Spezialfall eine Hyperbel, wobei vorzugsweise die Schneiden jeweils im Scheitelpunkt der Hyperbel enden;
• Zykloiden;
• Ellipsenfunktionen;
• trigonometrischen Funktionen, insbesondere Tangens funktionen oder Sinus funktionen;
• Exponentialfunktionen;
• Spiralenfunktionen, insbesondere eine logarithmische Spirale, eine hyper- boHsche Spirale oder eine archimedische Spirale;
Ebenso möglich und hinsichtlich der Verwendbarkeit für die Form des Randbereichs und dessen Schneiden oder Kurvenabschnitte gleichwertig sind Funktionen, die sich aus den vorgenannten Funktionen durch eine bijektive Abbildung oder eine Drehung und/oder eine Verschiebung ihres Funktionsgraphen ergeben, beispielsweise Umkehrfunktionen wie z.B. Logarithmus zu Exponential- funktion, Quadratwurzelfunktion zu Parabel, Arcustangens zu Tangens, oder verschobene Funktionen wie Cosinus zu Sinus etc. .
Es können eine ungerade Anzahl n größer oder gleich eins, insbesondere drei oder fünf, von identischen Schneiden oder identischen Kurvenabschnitten am Randbereich vorgesehen sein. Entsprechend kann dann eine drehzähhge Symmetrie der Schneiden um einen Drehwinkel 360°/n, also z.B. 120° bei dreizäh- liger Symmetrie, vorgesehen sein.
Ebenso kann eine gerade Anzahl größer oder gleich zwei, insbesondere vier oder sechs, identischer Schneiden oder identischer Kurvenabschnitte am Randbereich vorgesehen sein. Bei einer drehzähHgen Symmetrie ist der Drehwinkel 360°/n dann beispielsweise 90° bei VierzähHgkeit oder 60° bei SechszähHgkeit.
In einer besonderen Aus führungs form ist zumindest der Randbereich bezüg- lieh einer die Drehachse enthaltenden Symmetrieebene wenigstens annähernd spiegeisymmetrisch ausgebildet oder bezüglich der Drehachse wenigs- tens annähernd achsensymmetrisch ausgebildet. Diese zusätzlichen Symmetrien sind besonders mit Ausführungsformen mit geradzahliger Anzahl n von Schneiden oder Kurvenabschnitten bzw. geradzahliger Drehsymmetrie kombinierbar.
Die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs sind in einer besonders vorteilhaften Aus führungs form glatt oder stetig differenzierbar ausgebildet. Die glatte Form der einzelnen Schneiden oder Kurvenabschnitte sowie auch deren zumindest stetige und vorzugsweise auch glatten Übergänge gewähr- leisten einen geringen Verschleiß des Schneidelements.
Die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs können auch aus einzelnen Teilkurven zusammengesetzt sein, die stetig, vorzugsweise stetig differenzierbar, ineinander übergehen.
In einer besonderen, vorteilhaften Weiterbildung des Schneidelements ist auch an einer von der ersten Oberfläche abgewandten zweiten Oberfläche ein Randbereich gebildet durch die Schnittmenge oder Schnittlinie der zweiten Oberfläche mit der Seitenfläche.
Dieser weitere Randbereich weist nun in einer vorteilhaften Weiterbildung ebenfalls wenigstens eine Schneide oder wenigstens zwei Kurvenabschnitte aufweist, wobei jede Schneide oder jeder Kurvenabschnitt in Bezug auf eine durch das Schneidelement verlaufende Drehachse im WesentUchen konvex gekrümmt ist und die Krümmung jeder Schneide oder jedes Kurvenabschnitts in einem vorgegebenen Drehsinn um die Drehachse streng monoton zunimmt. Damit können auch Schneiden am weiteren Randbereich verwendet werden und das Schneidelement entsprechend häufiger verwendet werden.
Insbesondere ist dieser weitere Randbereich nun vorzugsweise im Wesentlichen identisch zu dem von der ersten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten Randbereich ausgebildet, insbesondere weist er dieselbe Anzahl, Anordnung und Ausbildung von identischen Schneiden oder Kurvenabschnitten auf wie der erste Randbereich. Dadurch verdoppelt man die Zahl der Schneiden und damit der Einsätze des Schneidelements. Alternativ oder zusätzlich ist der weitere Randbereich ein Spiegelbild des ersten Randbereichs bezügHch einer zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche liegenden und senkrecht zur Drehachse gerichteten Spiegelsymmetrieebene. Insbesondere dann ist der Drehsinn, in dem die Krümmung der Schneide(n) oder Kurvenabschnitte am von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten weiteren Randbereich, gleich dem Drehsinn am von der ersten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten Randbereich. Bei Wenden des Schneidelements muss nun im Allgemeinen die Ausführung des Werkzeugs mit dem Schneidelement von linksdrehend in rechtsdrehend oder umgekehrt geändert werden.
Um die Ausführung des Werkzeugs mit dem Schneidelement nicht ändern zu müssen, werden zwei alternative besonders vorteilhafte Weiterbildungen vorgeschlagen, die auch gemeinsam verwirklicht sein können. In einer ersten dieser Weiterbildungen geht der von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildete weitere Randbereich durch Spiegelung des ersten Randbereichs bezügHch einer zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche Hegenden und senkrecht zur Drehachse gerichteten ersten Spiegelsymmetrieebene und anschHeßende weitere Spiegelung bezüglich einer die Drehachse enthaltenden zweiten Spiegelsymmetrieebene und/oder durch Drehung des ersten Randbereichs um eine senkrecht zur Drehachse gerichtete Symmetrieachse um 180° hervor. In einer zweiten der Weiterbildungen ist der Drehsinn, in dem die Krümmung der Schneide(n) oder Kurvenabschnitte am von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten weiteren Randbereich, entgegengesetzt zu dem Drehsinn am von der ersten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten Randbereich.
Auch das gesamte Schneidelement kann bezüglich einer zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche liegenden und senkrecht zur Drehachse gerichteten Spiegelsymmetrieebene im WesentHchen spiegelsymmetrisch ausgebildet sein.
Zum Einpassen an einen Trägerkörper eines Werkzeugs weist das Schneidelement in einer vorteilhaften Weiterbildung wenigstens eine Anlagefläche, vor- zugsweise eine der Anzahl der Schneiden oder Kurvenabschnitte entsprechenden Anzahl von Anlageflächen auf, mit denen es im montierten Zustand an ei- nen oder in einem Sitz an einem Trägerkörper des Werkzeugs anliegt. Jede Anlagefläche ist bei einer Aus führungs form mit Schneiden an beiden Randbereichen oder Oberflächen zwischen den beiden Randbereichen an der Seitenfläche gebildet. Bei Aus führungs formen mit Schneiden nur an einer Oberfläche kann jede Anlagefläche von dem Randbereich an der ersten Oberfläche beabstandet sein sowie bis zur zweiten Oberfläche reichen bzw. in deren Randbereich münden. Jede Anlagefläche besteht in einer Aus führungs form aus einer oder mehreren ebenen Flächen. Wenn die Seitenfläche gekrümmt ausgebildet ist und in ihrer Krümmung wenigstens überwiegend der Krümmung des Randbereichs an der ersten Oberfläche bzw. an der zweiten Oberfläche folgt, können auch gekrümmte Anlageflächen vorgesehen sein. Ferner ist jede Anlagefläche vorzugsweise in einer gegenüber der umgebenden Seitenfläche nach innen versetzten Ausnehmung der Seitenfläche gebildet.
Im Allgemeinen Hegt der Randbereich, insbesondere dessen Schneiden, an der ersten Oberfläche als Kurve im Wesentlichen in einer Ebene. Ebenso kann der weitere Randbereich, so vorhanden, an der zweiten Oberfläche eben sein. Jeder Randbereich kann an der ersten Oberfläche und/oder an der zweiten Oberfläche eine Fase aufweisen, insbesondere zum Erhöhen des Keilwinkels oder Ver- ringern der Belastung der Schneiden.
Zum Befestigen des Schneidelements an einem Trägerkörper eines spanenden Werkzeugs weist das Schneidelement in einer Weiterbildung eine zentrale durchgehende Öffnung oder Bohrung auf, durch die die Drehachse verläuft, vorzugsweise zum Durchführen eines Befestigungsmittels, insbesondere einer Befestigungsschraube. Die Schneidplatte kann aber auch zusätzlich oder alternativ mittels eines oder mehreren Klemmkeilen von außen festgeklemmt werden.
Die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche verläuft im sich an den Randbereich anschließenden Bereich in einen nach innen bzw. zur zweiten bzw. ersten Oberfläche hin gerichteten Raum winkelb er eich bzw. ist entsprechend zur Seitenfläche im Randbereich um einen spitzen Winkel geneigt. Dadurch ist der Randbereich spitz ausgebildet mit einem entsprechenden spitzwinkligen Schneidgrat. Insbesondere weist die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche zwischen dem Randbereich und der Aufla- gefläche eine umlaufende Ausnehmung oder Nut zum Führen von Spänen oder als Spanleitkaiite auf.
Im Allgemeinen sind bei Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Schneide an dem Randbereich zwischen erster Oberfläche und Seitenfläche die erste Oberfläche als Spanfläche und die Seitenfläche als Freifläche vorgesehen. Entsprechend sind bei Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Schneide an dem Randbereich zwischen zweiter Oberfläche und Seitenfläche im Allgemeinen die zweite Oberfläche als Spanfläche und die Seitenfläche als Freifläche vorgesehen.
Es kann nun das Schneidelement vom Positiv-Typ sein oder einen Freiwinkel zwischen Spanfläche und Freifläche aufweisen. Alternativ kann das Schneidelement auch vom Negativ-Typ sein, also keinen Freiwinkel (0°) zwischen Spanfläche und Freifläche aufweisen, wobei dann in der Regel ein Freiwinkel durch den Einbau des Schneidelements am Werkzeug eingestellt wird.
Die Schneidelemente gemäß der Erfindung können aus unterschiedlichen Schneidstoffen oder Werkstoffen bestehen. Bevorzugte Werkstoffe für die Schneidelemente sind Schnellarbeitsstähle oder hochlegierte Werks zeugstähle mit Kohlenstoff, Wolfram, Molybdän, Vanadium und/oder Kobalt als Legierungselementen. Die Härte dieser Schnellarbeitsstähle oder HSS-Stähle sind durch Bildung von Carbiden zwischen dem Kohlenstoff und den carbidbilden- den Legierungsmetallen erhöht. Ferner können auch Hartstoffe, beispielsweise Titancarbid oder Titannitrid als Beschichtung auf das Schneidelement aufge- bracht werden zur Erhöhung von dessen Verschleißfestigkeit. Ein weiterer verwendbarer Werkstoff ist ein Hartmetall, das in der Regel aus gesinterten Stoffsystemen mit Metallcarbiden als Härteträgern und die Zähigkeit bestimmendem Bindemetall besteht. Härteträger sind beispielsweise Wolframcarbid, Titancarbid und Tantalcarbid sowie Niobcarbid. Bindemetalle können sein Kobalt, Ni- ekel oder Molybdän. Ferner sind auch wolframcarbidarme Hartmetalle unter der Bezeichnung Cermets auf der Basis von Titancarbonitrid einsetzbar. Auch bei einem Schneidelement aus Hartmetall kann eine Beschichtung zur Erhöhung von dessen Verschleißwiderstand vorgesehen sein. GrundsätzHch ist für die Schneidplatte auch eine Schneidkeramik, ein Bornitrid, insbesondere kubisch kristalHnes Bornitrid (CBN), oder Diamant, insbesondere polykristalliner Diamant (PKD) mögHch. Es kann auch polykristalHn-kubisches Bornitrid oder po- lykristalhner Diamant als Beschichtung für einen Hartmetallgrundkörper verwendet werden.
Eines oder mehrere Schneidelemente gemäß der Erfindung finden im Allgemei- nen Anwendung in einem Werkzeug, insbesondere spanerzeugenden Werkzeug, mit einem um eine Werkzeugachse drehbaren oder drehenden Trägerkörper mit jeweils einem Sitz für jedes Schneidelement, wobei das Schneidelement vorzugsweise lösbar befestigt ist, insbesondere bei Mehrfachverwendung durch mehrere Schneiden, jedoch auch unlösbar befestigt, beispielsweise verlötet, sein kann. Das Werkzeug ist vorzugsweise ein Fräswerkzeug, insbesondere ein Schaftfräser.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in deren
FIG 1 eine erste Aus führungs form eines Schneidelements mit Schneiden an nur einer Oberfläche in einer perspektivischen Ansicht, FIG 2 ein Ausführungsbeispiel für einen Randbereich eines Schneidelements mit vier elhptischen Schneiden in einer Draufsicht, FIG 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Randbereichs für ein Schneidelement mit hyperbelförmigen Schneiden in einer Draufsicht, FIG 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Randbereich eines Schneidelements mit par ab eiförmigen Kurvenabschnitten in einer Draufsicht,
FIG 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Randbereichs eines Schneidelements mit spiralförmigen Schneiden in einer Draufsicht, FIG 6 ein Schneidelement mit Schneiden an zwei Oberflächen mit glei- chem Drehsinn in einer perspektivischen Ansicht,
FIG 7 ein weiteres Schneidelements mit Schneiden an zwei Oberflächen mit gleichem Drehsinn in einer perspektivischen Ansicht, FIG 8 ein spanabhebendes Werkzeug mit zwei montierten Schneidelementen in einer perspektivischen Ansicht, FIG 9 das Werkzeug gemäß FIG 8 in einer um 90° um dessen Rotationsachse gedrehten perspektivischen Ansicht, FIG 10 das Werkzeug gemäß FIG 8 und 9 in einer perspektivischen Ansicht von unten oder vorne.
FIG 11 ein Schneidelement mit fünf Schneiden in einer perspektivischen Ansicht und FIG 12 ein Schneidelement mit Schneiden an zwei Oberflächen mit entgegengesetztem Drehsinn in einer perspektivischen Ansicht
jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind in FIG 1 bis 12 mit denselben Bezugszeichen versehen.
FIG 1 zeigt ein Schneidelement 2 mit einer in FIG 1 oben dargestellten ersten Oberfläche 20 und einer an einer davon abgewandten Seite, in FIG 1 der Unterseite, angeordneten zweiten Oberfläche 21 sowie einer ringsum verlaufenden Seitenfläche 23. Die Seitenfläche 23 weist zusammen mit der ersten Oberfläche 20 einen Randbereich 24 auf, der der SchnittHnie zwischen der Oberfläche 20 und der Seitenfläche 23 entspricht. An diesem Randbereich 24, der eine annähernd quadratische Grundform aufweist, sind vier als Hauptschneiden vorgesehene Schneiden 11, 12, 13 und 14 vorgesehen, die jeweils durch die Eckbereiche des Randbereichs 24 umfassende Zwischenbereiche 15, 16, 17 und 18 von- einander getrennt sind. Die Schneiden 11, 12, 13 und 14 weisen bezüglich einer Drehachse A, die durch eine im Zentrum des Schneidelements 2 angeordnete Öffnung 50 verläuft, eine vierzählige Drehsymmetrie auf, so dass bei Drehung um 90° die Schneide 11 deckungsgleich zur Schneide 12, die Schneide 12 deckungsgleich zur Schneide 13, die Schneide 13 deckungsgleich zur Schneide 14 und die Schneide 14 deckungsgleich zur Schneide 11 wird. Dadurch kann das Schneidelement 2 viermal verwendet werden durch Drehen um die Drehachse A.
Jede Schneide 11 bis 14 ist konvex gekrümmt in Bezug auf die Drehachse A, wobei die Krümmung in dem mit D bezeichneten Drehsinn um die Drehachse A kontinuierlich oder monoton zunimmt. Beispielsweise nimmt die Krümmung der Schneide 11 von dem Zwischenbereich 18 zum Zwischenbereich 15 hin zu, die Krümmung der Schneide 12 vom Zwischenbereich 15 zum Zwischenbereich 16 hin usw. An der ersten Oberfläche 20 ist im Anschluss an den Randbereich 24 eine ringförmige Nut oder Ausnehmung 25 vorgesehen, durch die der Randbereich 24 nach oben zu spitz verläuft und dadurch eine scharfe Schneidkante bilden kann. Die Öffnung 50 wird von einer sich an die Ausnehmung 25 anschließenden und nach oben ragenden sowie ebenen Umrandungs fläche 26 umschlossen. Die Öffnung 50 verläuft nach innen verjüngend, beispielsweise konisch oder trom- petenförmig und dient dadurch zum Aufliegen oder Anpressen eines Schraubenkopfes einer - in FIG 1 nicht dargestellten - Befestigungsschraube, die zum Befestigen des Schneidelements 2 an einem Werkzeug durch die Öffnung 50 geführt wird.. Zum Befestigen an dem Werkzeug weist das Schneidelement 2 ferner unterhalb des Randbereichs 24 an der Seitenfläche 23 vier Ausnehmungen oder Einschnitte auf, mit denen vier Anlageflächen unter jeweils einer der Schneiden 11 bis 14 gebildet sind. In der dargestellten Ansicht sind nur die Anlageflächen 33 und 34 zu sehen. Jede der Anlageflächen, insbesondere 33 und 34, reicht bis hinunter zur zweiten Oberfläche 21, so dass das Schneidelement in Richtung nach unten von der ersten Oberfläche 20 zu zweiten Oberfläche 21 hin in einen Sitz am Werkzeugkörper eingesetzt werden kann. Die Anlageflächen, insbesondere 33 und 34, verlaufen eben und vorzugsweise parallel zur Drehachse A.
Zur ReaHsierung der konvexen und monoton zunehmenden Krümmung der Schneidkanten 11 bis 14 sind in den FIG 2 bis 5 einige Beispiele zur Darstellung mittels elementarer Funktionen gezeigt.
In FIG 2 setzt sich der Randbereich 24 aus vier Kurvenabschnitten 41 bis 44 zusammen, die jeweils identisch zueinander sind und in Übergangspunkten Pl bis P4 glatt aneinander gesetzt sind. Im Beispiel der FIG 2 sind die Kurvenabschnitte 41 bis 44 jeweils elhptisch gewählt, im Beispiel der FIG 3 gemäß einer Hyperbel geformt, im Beispiel der FIG 4 gemäß einer Parabel und im Beispiel der FIG 5 gemäß einer hyperboHschen Spirale.
Im Beispiel der paraboHschen Funktion gemäß FIG 4 werden die Übergangspunkte Pl bis P4 vorzugsweise in die Nähe des Scheitelpunktes Sl bis S4 der Parabeln gelegt, also des Punktes, in dem die Krümmung maximal ist. FIG 6 und 7 zeigen jeweils eine Aus führungs form eines abgewandelten Schneidelements 6 mit ebenfalls vier Schneiden 71 bis 74 an einem Randbereich 64, in dem eine erste Oberfläche 60 und eine Seitenfläche 63 zusammentreffen, und zusätzhch mit weiteren vier Schneiden 81 bis 84 an der zweiten Oberfläche 61. Die beiden Oberflächen 60 und 61 mit den Randbereichen 64 und 67 sind im WesentHchen symmetrisch oder gleich aufgebaut und weisen zusätzhch zu den Schneiden wieder analog wie in FIG 1 eine an den Randbereich anschließende Ausnehmung 65 bzw. 68 auf sowie eine Auflagefläche 66 bzw. 69 um die Öffnung 90. Zwischen den beiden Oberflächen 60 und 61 ungefähr in der Mitte in der Seitenfläche 63 sind entsprechend der Zahl der Schneiden vier Anlageflächen ausgebildet, die im Beispiel der FIG 6 jeweils aus zwei schrägen Anschnittsflächen mit V-förmigem Querschnitt gebildet sind (zu sehen sind nur Anlageflächen 93 und 94) und im Beispiel der FIG 7 als ebene, nach außen zeigende Anlageflächen an parallel zur Tangentialrichtung an die Seitenfläche 63 nach innen versetzten Schnittflächen oder Ausnehmungen gebildet sind, wobei in FIG 7 von den vier Anlageflächen nur die Anlageflächen 92 und 93 zu sehen sind.
Die FIG 8 bis 10 zeigen ein spanendes oder spanabhebendes Werkzeug, bei- spielsweise einen Schaftfräser, mit zwei an dem Werkzeugkopf am vorderen Ende befestigten Schneidelementen 6 und 8, die gemäß FIG 8 ausgebildet sind. Die Schneidelemente 6 und 8 sind in etwa um 180° zueinander versetzt bezügHch der Rotationsachse R des Werkzeugs in jeweils einem zugehörigen Sitz 5 bzw. 7 des Trägerkörpers 3 des Werkzeugs mittels zugehörigen Befestigungs- schrauben 36 und 38 befestigt. In die Ausnehmungen mit der Anlagefläche ragt ein Vorsprung 55 bzw. 75 des Trägerkörpers 3 zur Fixierung und Einpassung an den Sitz 5 bzw. 7.
Es sind in FIG 8 der Einstellwinkel κ, in FIG 9 der Spanwinkel γ und der Frei- winkel oc und in FIG 10 der Radialwinkel ξ eingetragen.
FIG 11 zeigt ein fünf schneidiges Schneidelement 9 mit fünf Kurvenabschnitten 95 bis 99 an einer flachen durchgehenden Oberfläche 100 als Spanfläche und mit einer gegenüberhegenden Oberfläche 101 als Auflagefläche sowie einer da- zwischenHegenden Seitenfläche 102. Das Schneidelement 9 gemäß FIG 11 ist vom Positiv-Typ, weist also einen Freiwinkel α zwischen Oberfläche 100 mit den Schneiden 95 bis 99 und Seitenfläche 102 auf. In dieser Ausführung weist das Schneidelement 9 keine Öffnung für eine Schraube auf und wird zur Befestigung an einem Sitz am Werkzeug, insbesondere an der Oberfläche 100 und der Oberfläche 101 mittels Keil(en) verklemmt.
In FIG 12 ist ein Schneidelement 10 dargestellt, das zwei ebene Oberflächen 110 und 120, die über eine Seitenfläche 115 miteinander verbunden sind, und eine zentrale Öffnung 190 für eine Befestigungsschraube aufweist. Am Randbereich von erster Oberfläche 110 und Seitenfläche 115 sind vier identische Schneiden 111 bis 114 gebildet, deren konvexe Krümmung im dargestellten Drehsinn D im Uhrzeigersinn zunimmt. Im gegenüberliegenden Randbereich von zweiter Oberfläche 110 und Seitenfläche 115 sind vier identische Schneiden gebildet, von denen nur zwei Schneiden 122 und 123 zu sehen sind und deren konvexe Krümmung im dargestellten Drehsinn D', der entgegengesetzt zum Drehsinn D ist, also im Gegenuhrzeigersinn, zunimmt. Der Randbereich mit den Schneiden 111 bis 114 geht in den Randbereich mit den Schneiden 122 und 123, und zwei weiteren, nicht dargestellten, Schneiden durch Drehung um 180° um eine senkrecht zur Drehachse A gerichtete Drehachse oder durch zweifache Spiegelung an zueinander senkrechten Spiegelebenen über, so dass bei gleicher Drehrichtung des Werkzeugs, insbesondere gemäß FIG 8 bis 10, um dessen Werkzeugachse, das Schneidelement 10 durch Drehung um 180° nochmals viermal verwendet werden kann.
Schneidelement gemäß FIG 12 ist vorzugsweise für ein linksdrehendes Werk- zeug ausgebildet. Für ein rechtsdrehendes Werkzeug würde man die Schneiden in ihren Krümmungs verlaufen derart umkehren, dass die Drehsinne D und D' gerade vertaucht würden.
Bezugszeichenliste
2 Schneidelement
3 Trägerkörper
4 Werkzeug
5 Sitz
6 S chneidelement
7 Sitz
8, 9, 10 S chneidelement
11 bis 14 Schneide
15 bis 18 Zwischenbereich
20, 21 Oberfläche
23 Seitenfläche
24 Randbereich
25 Ausnehmung
26 Auflagefläche
27 Randbereich
31 bis 34 Anlagefläche
36, 38 Schraube
41 bis 44 Kurvenab s chnitt
50 Öffnung
55 Vorsprung
60, 61 Oberfläche
63 Seitenfläche
64 Randbereich
65 Ausnehmung
66 Auflagefläche
67 Randbereich
68 Ausnehmung
69 Auflagefläche
71 bis 74 Schneide
75 Vorsprung
81 bis 84 Schneide
90 Öffnung
91 bis 94 Anlagefläche
95 bis 99 Schneiden
100, 101 Oberfläche 102 Seitenfläche
110 Oberfläche
111 bis 114 Schneide
115 Seitenfläche
120 Oberfläche
122, 123 Schneide
190 Öffnung
A Drehachse
D D' Drehsinn α, κ, γ, ξ Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Schneidelement mit a) einer ersten Oberfläche (20) und b) wenigstens einer Seitenfläche (23), c) wobei die Seitenfläche und die erste Oberfläche in einem Randbereich (24) zusammentreffen, d) wobei an dem Randbereich wenigstens eine Schneide (11 bis 14) gebildet ist, e) wobei jede Schneide in Bezug auf eine durch das Schneidelement verlaufende Drehachse (A) im Wesentlichen konvex gekrümmt ist und f) wobei die Krümmung jeder Schneide in einem vorgegebenen Drehsinn (D) um die Drehachse streng monoton zunimmt.
2. Schneidelement nach Anspruch 1 , bei dem jede Schneide jeweils als Hauptschneide vorgesehen ist oder verwendet wird.
3. Schneidelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem an dem Randbereich wenigstens zwei Schneiden ausgebildet sind, die derart i- dentisch zueinander ausgebildet sind, dass bei Drehung des Schneidelements um die Drehachse und um einen vorgegebenen Drehwinkel die Schneiden ineinander übergeführt werden.
4. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü- ehe, bei dem die Schneiden über Zwischenbereiche des Randbereichs miteinander verbunden sind, wobei die Zwischenbereiche nicht als Hauptschneiden vorgesehen sind und/oder insbesondere Eckbereiche umfassen oder sind, wobei ferner die Schneiden und die benachbarten Zwischenbereiche stetig, vorzugsweise stetig differenzierbar, ineinander übergehen.
5. Schneidelement, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit a) einer ersten Oberfläche und b) wenigstens einer Seitenfläche, c) wobei die Seitenfläche und die erste Oberfläche in einem Randbereich zusammentreffen. d) wobei der Randbereich aus wenigstens zwei aufeinanderfolgenden zueinander identischen Kurvenabschnitten zusammengesetzt ist, e) wobei jeder der identischen Kurvenabschnitte in Bezug auf die Drehachse im WesentHchen konvex gekrümmt ist und f) wobei die Krümmung jedes der identischen Kurvenabschnitte in einem gemeinsamen vorgegebenen Drehsinn um die Drehachse streng monoton zunimmt und g) wobei die Kurvenabschnitte stetig ineinander übergehen
6. Schneidelement nach Anspruch 5 in Rückbeziehung auf einen der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in jedem Kurvenabschnitt jeweils eine der Schneiden angeordnet ist oder jeder Kurvenabschnitt im WesentHchen einer Schneide entspricht.
7. Schneidelement nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei dem die Kurvenabschnitte stetig differenzierbar ineinander übergehen.
8. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs glat oder stetig differenzierbar ausgebildet sind.
9. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs, zumindest in einer orthogonalen Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Projektionsebene, wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer ganzen oder gebrochenen rationalen Funktion geformt sind.
10. Schneidelement nach Anspruch 9, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs, zumindest in einer orthogonalen Pro- jektion auf eine zur Drehachse senkrechte Projektionsebene, wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Parabel, also einer ganzen rationalen Funktion zweiter Ordnung, geformt sind, wobei vorzugsweise die Schneiden jeweils im Scheitelpunkt der Parabel enden.
11. Schneidelement nach Anspruch 9, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs, zumindest in einer orthogonalen Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Projektionsebene, wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Hyperbel geformt sind, wobei vorzugsweise die Schneiden jeweils im Scheitelpunkt der Hyperbel enden.
12. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs, zumindest in einer orthogonalen Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Projektionsebene, wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Zykloide geformt sind.
13. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs, zumindest in einer orthogonalen Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Projektionsebene, wenigstens teilweise gemäß einem Ab- schnitt einer elliptischen Funktion geformt sind.
14. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs, zumindest in einer orthogonalen Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Projektionsebene, wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer trigonometrischen Funktion geformt sind, insbesondere einer Tangens- oder Sinusfunktion.
15. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü- ehe, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs, zumindest in einer orthogonalen Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Projektionsebene, wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Exponentialfunktion geformt sind.
16. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs, zumindest in einer orthogonalen Projektion auf eine zur Drehachse senkrechte Projektionsebene, wenigstens teilweise gemäß einem Abschnitt einer Spirale geformt sind, insbesondere einer logarithmischen Spirale, einer hyperboHschen Spirale oder einer archimedischen Spirale.
17. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schneiden oder die Kurvenabschnitte des Randbereichs aus einzelnen Teilkurven zusammengesetzt sind, die stetig, vorzugsweise stetig differenzierbar, ineinander übergehen.
18. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einer ungeraden Anzahl größer oder gleich eins, insbesondere drei oder fünf, identischer Schneiden oder identischer Kurvenabschnitten am Randbereich.
19. Schneidelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 mit einer geraden Anzahl größer oder gleich zwei, insbesondere vier oder sechs, identischer Schneiden oder identischer Kurvenabschnitten am Randbereich.
20. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest der Randbereich bezüglich einer die Drehachse enthaltenden Symmetrieebene wenigstens annähernd spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
21. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest der Randbereich bezüglich der Drehachse wenigstens annähernd achsensymmetrisch ausgebildet ist.
22. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einer von der ersten Oberfläche abgewandten zweiten Oberfläche, die mit der Seitenfläche in einem weiteren Randbereich zusammentrifft.
23. Schneidelement nach Anspruch 22, bei dem der von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildete weitere Randbereich wenigstens eine Schneide oder wenigstens zwei Kurvenabschnitte aufweist, wobei jede Schneide oder jeder Kurvenabschnitt in Bezug auf eine durch das Schneidelement verlaufende Drehachse im Wesentlichen konvex ge- krümmt ist und die Krümmung jeder Schneide oder jedes Kurvenabschnitts in einem vorgegebenen Drehsinn um die Drehachse streng monoton zunimmt.
24. Schneidelement nach Anspruch 23, bei dem der Drehsinn, in dem die Krümmung der Schneide(n) oder Kurvenabschnitte am von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten weiteren Randbereich, gleich dem Drehsinn am von der ersten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten Randbereich ist.
25. Schneidelement nach Anspruch 23, bei dem der Drehsinn, in dem die Krümmung der Schneide(n) oder Kurvenabschnitte am von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten weiteren Randbereich, entgegengesetzt zu dem Drehsinn am von der ersten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten Randbereich ist.
26. Schneidelement nach einem der Ansprüche 22 bis 25, bei dem der von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildete weitere Randbereich im Wesentlichen identisch zu dem von der ersten Oberfläche und der Seitenfläche gebildeten Randbereich ausgebildet ist, insbesondere dieselbe Anzahl, Anordnung und Ausbildung von identischen Schneiden oder Kurvenabschnitten aufweist wie der erste Randbereich.
27. Schneidelement nach einem der Ansprüche 22 bis 26, bei dem der von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildete weitere Randbereich ein Spiegelbild des ersten Randbereichs bezüglich einer zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche Hegenden und senk- recht zur Drehachse gerichteten Spiegelsymmetrieebene ist.
28. Schneidelement nach einem der Ansprüche 22 bis 26, bei dem der von der zweiten Oberfläche und der Seitenfläche gebildete weitere Randbereich durch Spiegelung des ersten Randbereichs bezüglich einer zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche Hegenden und senkrecht zur Drehachse gerichteten ersten Spiegelsymmetrieebene und an- schHeßende weitere Spiegelung bezügHch einer die Drehachse enthaltenden zweiten Spiegelsymmetrieebene und/oder durch Drehung um eine senkrecht zur Drehachse gerichtete Symmetrieachse um 180° darstellbar ist oder hervorgeht.
29. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, das bezügHch einer zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche liegenden und senkrecht zur Drehachse gerichteten Spiegelsymmetrieebene im WesentHchen spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
30. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einer Anlagefläche, vorzugsweise einer der Anzahl der Schneiden oder Kurvenabschnitte entsprechenden Anzahl von Anla- geflächen, zum Anliegen an einen oder in einem Sitz an einem Trägerkörper eines spanenden Werkzeugs.
31. Schneidelement nach Anspruch 30 in einer Rückbeziehung auf Anspruch 22, bei der wenigstens eine oder jede Anlagefläche zwischen den beiden Randbereichen von den Randbereichen beabstandet an der Seitenfläche gebildet ist.
32. Schneidelement nach Anspruch 30 in einer Rückbeziehung auf Anspruch 22. bei dem wenigstens eine oder jede Anlagefläche an der Seitenfläche gebildet ist und von dem Randbereich an der ersten Oberfläche beabstandet ist sowie bis zum Randbereich an der zweiten Oberfläche reicht bzw. in diesen mündet.
33. Schneidelement nach einem der Ansprüche 30 bis 32, bei dem wenigs- tens eine oder jede Anlagefläche aus einer oder mehreren ebenen Flächen besteht.
34. Schneidelement nach einem der Ansprüche 30 bis 33, bei dem jede Anlagefläche in einer gegenüber der umgebenden Seitenfläche nach innen versetzten Ausnehmung der Seitenfläche gebildet ist.
35. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Seitenfläche gekrümmt ausgebildet ist und in ihrer Krümmung wenigstens überwiegend der Krümmung des Randbereichs an der ersten Oberfläche bzw. an der zweiten Oberfläche folgt.
36. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Randbereich an der ersten Oberfläche im Wesentlichen in einer Ebene verläuft.
37. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Randbereich an der ersten Oberfläche und/ oder an der zweiten Oberfläche eine Fase aufweist.
38. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden An- Sprüche mit einer zentralen durchgehenden Öffnung, durch die die Drehachse verläuft, vorzugsweise zum Durchführen eines Befestigungsmittels, insbesondere einer Befestigungsschraube, zum Befestigen des Schneidelements an einem Trägerkörper eines spanenden Werkzeugs.
39. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche im sich an den Randbereich anschließenden Bereich in einen nach innen bzw. zur zweiten bzw. ersten Oberfläche hin gerichteten Raumwinkelbereich verläuft bzw. geneigt ist bzw. zur Seitenfläche im Randbereich einen spitzen Winkel einnimmt.
40. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberflä- ehe eine umlaufende Ausnehmung oder Nut zum Führen von Spänen aufweist.
41. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, das entsprechend der Anzahl der vorhandenen Schneiden an einem Randbereich durch Drehen um die Drehachse mehrfach verwendet werden kann oder verwendbar ist.
42. Schneidelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Schneide an dem Randbereich zwischen erster Oberfläche und Seitenfläche die erste Oberfläche als Spanfläche und die Seitenfläche als Freifläche vorgesehen sind.
43. Schneidelement nach Anspruch 42 in einer Rückbeziehung auf Anspruch 23, bei dem bei Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Schneide an dem Randbereich zwischen zweiter Oberfläche und Seitenfläche die zweite Oberfläche als Spanfläche und die Seitenfläche als Freifläche vorgesehen sind.
44. Schneidelement nach Anspruch 42 oder 43, bei dem ein Freiwinkel zwischen Spanfläche und Freifläche vorhanden ist bzw. das vom Positiv- Typ ist.
45. Schneidelement nach Anspruch 42 oder 43, bei dem kein Freiwinkel zwischen Spanfläche und Freifläche vorhanden ist bzw. das vom Negativ- Typ ist.
46. Werkzeug, insbesondere spanabhebendes Werkzeug, mit a) einem um eine Werkzeugachse drehbaren oder drehenden Trägerkörper mit wenigstens einem Sitz für wenigstens ein Schneidelement und b) an dem oder den Sitz(en), vorzugsweise lösbar, befestigten Schneidele- ment(en) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 45.
47. Werkzeug nach Anspruch 46, ausgebildet als Fräswerkzeug, insbesondere Schaftfräser.
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