WO2011006615A1

WO2011006615A1 - Schneideinsatz für ein rotierendes ausspindelwerkzeug

Info

Publication number: WO2011006615A1
Application number: PCT/EP2010/004120
Authority: WO
Inventors: Rudi HARTLÖHNER
Original assignee: Kennametal Inc.
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2011-01-20
Also published as: DE102009032967A1; DE102009032967B4

Abstract

Schneideinsatz für ein rotierendes Ausspindelwerkzeug mit einem symmetrischen Grundkörper mit einem Parallelogramm als Grundfläche, mit einer in einer Ebene liegenden, die parallelogrammförmige Oberseite (1) des Grundkörpers randseitig begrenzenden, umlaufenden Schneidkante (2), mit mindestens einer bei der Schlichtbearbeitung eines Bohrlochs aktiven Schneidenecke (3) und mit einem bezogen auf die durch die Schneidenecke (3) verlaufende Diagonale (5) außermittig angeordneten, asymmetrischen Spanformer (6).

Description

Beschreibung

Schneideinsatz für ein rotierendes Ausspindelwerkzeug

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für ein rotierendes Ausspindelwerkzeug sowie ein Ausspindelwerkzeug mit einem erfindungsmäßigen Schneideinsatz. Das Ausspindelwerkzeug ist für die Feinstbearbeitung bereits existierender Bohrungen bestimmt. Es soll sowohl zur Nachbearbeitung von Druchgangslochbohrungen als auch zur Nachbearbeitung von Sacklochbohrungen verwendet werden. Es handelt sich also um ein Feinstbohrverfahren.

Technisches Problem

Bei der Feinbearbeitung entstehen aufgrund der sehr geringen Spantiefe sogenannte Wirrspäne. Der Spanabtransport derartiger Wirrspäne aus der Bohrung heraus ist in der Praxis sehr schwierig und kaum zu bewerkstelligen. Die Wirrspäne können also nur sehr schlecht aus dem Bohrungsbereich herausgeführt werden. Wegen dieses mangelhaften Spanabtransports beschädigen die Wirrspäne die bei der Feinstbearbeitung durch Ausspindeln fein bearbeitete Bohrungsoberfläche.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von diesem technischen Problem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz für einen spanenden Feinbearbeitungsprozess so zu gestalten, dass der Späneabtransport aus dem Wirkbereich zwischen Schneide und Werkstück sicher gewährleistet ist.

Erfindungsmäßige Lösung der Aufgabe

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Schneideinsatz mit einem symmetrischen Grundkörper vor. Der Grundkörper hat die Umrissgestalt eines Parallelogramms. Die parallelogrammförmige Grundfläche des Grundkörpers ist an der Oberseite von einer umlaufenden Schneidkante eingefasst. Während des Zerspanungsprozesses, welcher ein Schlichtprozess ist, befindet sich eine Schneidenecke mit dem Werkstück in Eingriff. Dies bedeutet, dass lediglich die Schneidkante im Bereich der Schneidenecke spanend arbeitet, und mit dem Werkstück in Eingriff steht. Diese Schneidenecke weist einen Spanformer auf. Mindestens eine Schneidenecke des Werkzeugs ist somit mit einem Spanformer versehen. Bezogen auf die die Schneidenecke schneidende Diagonale der parallelogrammförmigen Grundfläche ist der Spanformer außermittig angeordnet. Während der Grundkörper des Schneideinsatzes streng symmetrisch zur Diagonalen ausgestaltet ist, ist der Spanformer asymmetrisch.

Die auf den Hauptanspruch zurückbezogenen Ansprüche lehren teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.

In erfinderischer Ausgestaltung ist der Spanformer im Wesentlichen V-förmig ausgebildet. Der eine V-Schenkel dient hierbei als Kontaktfläche bzw. Führungsfläche für den abzulenkenden Span. In weiterer Ausgestaltung ist die der Diagonalen benachbarte bzw. zugewandte V-förmige Schenkelspitze als Kontaktfläche für den Span wirksam. Das Laufverhalten des Spans, insbesondere seine Wendelung wird positiv beeinflusst von einer konkaven Ausrundung der Kontaktfläche. Die Kontaktfläche verläuft zunächst nahezu gerade und mündet in der konkaven Ausrundung aus. Die konkave Ausrundung dient somit als Freimachung für die abzutransportierende Späne. Diese Späne treten infolge der Umlenkung auf der Kontaktfläche als lange zylindrische Wendelspäne auf. Die Freimachung in Form der konkaven Ausrundung dient wirksam als Aufnahmeraum für die langen zylinderförmigen Wendelspäne. Besonders vorteilhaft ist es, die Kontaktfläche nahe der Kante der Nebenschneide anzuordnen. Auf diese Weise ist ein Abgleiten der Späne in Richtung auf die Nebenschneide wirksam verhindert. Zugleich begünstigt dies den Spanabtransport in Richtung auf die als Freimachung dienende konkave Ausrundung.

In weiterer Ausgestaltung weist der Schneideinsatz eine gegenüber dem Spanformer und der sich daran anschließenden Eckfläche zurückgesetzte Schneide auf, um den Schneidkantenverschleiß zu minimieren. Besonders vorteilhaft ist es im Anschluss an die Schneidkante eine umlaufende Spanstufenmulde vorzuse- hen. Die im Bereich des Spanformers vorgesehene Spanstufengrundfläche ist hierbei vorteilhaft gegenüber der umlaufenden Spanstufenmulde vertieft angeordnet.

Zur besseren Materialausnutzung sind in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwei einander diametral gegenüberliegende Schneidecken so ausgestaltet, dass sie jeweils einen Spanformer tragen und nacheinander in einem Bohrwerkzeug als aktive Schneidenecken durch ein Umspannen des Schneideinsatzes eingesetzt werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind an der Oberseite des Schneideinsatzes in die Oberseite eingeformte Mulden als Orientierungshilfen vorgesehen. Da die Schneideinsätze in der Realität sehr klein sind, dienen diese Mulden zur Unterscheidung des Werkzeugs einmal als Werkzeug für die Bearbeitung einer Durchgangslochbohrung und das andere Mal für ein Werkzeug zur Bearbeitung einer Sacklochbohrung.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Spanbrecher aus der Oberseite über das Niveau der von der umlaufenden Schneidkante gebildeten virtuellen Ebene hinaussteht. Der Spanformer überragt damit die von der Schneidkante eingefass- te Oberseite des Grundkörpers.

Schließlich betrifft die Erfindung auch das gesamte Ausspindelwerkzeug mit einem oder mehreren erfindungsmäßigen Schneideinsätzen für eine Schlichtbearbeitung einer Durchgangslochbohrung oder einer Sacklochbohrung.

Kurzbeschreibung der Figuren

Anhand der in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele ist die Erfindung mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf die Oberseite einer erfindungsmäßigen Schneidplatte für die Schlichtbearbeitung einer Durchgangslochbohrung;

Fig. 2 das Detail Il aus Fig. 1 , nämlich die recht untere Schneidenecke; Fig. 3 eine weitere Draufsicht auf die Oberseite des Schneideinsatzes gemäß Fig. 1 ;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der rechten unteren Schneidenecke;

Fig. 5 die Draufsicht auf die Oberseite eines Schneideinsatzes für die Schlichtbearbeitung einer Sacklochbohrung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der rechten unteren Schneidenecke aus

Fig. 5.

Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele Der in den Figuren dargestellte Schneideinsatz weist in sämtlichen Ausführungsformen eine Grundfläche in der Form eines gleichseitigen Parallelogramms auf. Die dem Betrachter in Fig. 1 zugewandte Oberseite 1 des Schneideinsatzes wird von einer in einer Ebene liegenden Schneidkante 2 umrahmt. Sämtliche Grundlinien des Parallelogramms sind also von der Schneidkante 2 gebildet. Die in den Fig. 1 , Fig. 3 und Fig. 5 oben links und unten rechts dargestellten Eckbereiche des Schneideinsatzes sind jeweils als Schneidenecken 3 ausgebildet. Anhand der Darstellung der Fig. 2, welche die rechte untere in Fig. 1 dargestellte Schneidenecke 3 mit dem beim Schlichtbearbeiten schneidenden Teilbereich der Schneidkante 2 noch einmal in einer vergrößerten Darstellung zeigt, sei der prinzipielle Aufbau der Schneidenecken 3 näher beschrieben. Die Schneidenecken 3 sind gebildet von den zwei Grundlinien des Parallelogramms bildenden Schneidkanten 2, die im Eckbereich 4 aneinander stoßen. Die als Schneidenecken 3 ausgestalteten Eckbereiche 4 des Schneideinsatzes werden von der Diagonalen 5 jeweils geschnitten. Der Grundkörper des Schneideinsatzes ist achsensymmetrisch zur Diagonalen 5 aufgebaut.

Auf der Oberseite 1 des Grundkörpers des Schneideinsatzes ist außermittig zur Diagonalen 5 der Spanformer 6 angeordnet. Der Spanformer 6 weist eine V- förmige Umrißgestalt auf. Der der Diagonalen 5 benachbarte V-Schenkel des Spanformers 6 ist hierbei als Kontaktfläche 7 für den Span ausgebildet. Der als Kontaktfläche 7 ausgebildete V-Schenkel des Spanformers 6 weist an seinem Ende eine als Ausrundung 8 ausgebildete Freimachung auf. Die Kontaktfläche 7 ist vorteilhaft eng benachbart zu dem als Nebenschneide wirksamen Bereich der Schneidkante 2 angeordnet.

In seiner Mitte ist der Schneideinsatz von einer zentralen Durchgangsbohrung 9 durchsetzt. Die Durchgangsbohrung 9 dient zur Aufnahme eines Spannmittels, beispielsweise einer Spannschraube oder eines Spannbolzens zur Fixierung des Schneideinsatzes am Bohrwerkzeug.

Jeweils parallel zur umlaufenden Schneidkante 2 verläuft die ebenfalls umlaufende Spanstufenmulde 13. Im Bereich der Ausrundung 8 ist dem Spanformer 6 jeweils die Spanstufengrundfläche 12 vorgelagert. Die Spanstufengrundfläche 12 ist dabei in Bezug auf die Ebene der Oberseite 1 tiefer angeordnet als die Spanstufenmulde 13. Die Spanstufengrundfläche 12 springt also gegenüber der umlaufenden Spanstufenmulde 13 ihrer Höhe nach zurück.

Der Schneideinsatz wird in das Bohrwerkzeug so eingespannt, dass die in Fig. 1 , Fig. 3 und Fig. 5 unten rechts dargestellte Schneidenecke 3 in Vorschubrichtung 10 als Schneide des Schneideinsatzes aktiv ist. Dies bedeutet, dass der Schneideinsatz bei der Schlichtbearbeitung nur mit dem in Fig. 2 dargestellten Bereich des Eckenradius die Schneidenecke 3 schneidet. Der Schnitt erfolgt hier in der Weise, dass der in Vorschubrichtung 10 auf das Werkstück auftreffende Bereich der Schneidkante 2, nämlich der in Fig. 2 unten nahezu waagrecht verlaufende Bereich der Schneidkante 2 auf das Werkstück auftritt und dieses schneidend bearbeitet. Dabei wird der entstehende Span gegen den Spanformer, nämlich gegen die Kontaktfläche 7 geleitet. Der Span wird von der Kontaktfläche 7 in die Ausrundung 8 weitergeleitet und so gewendelt. Während bei den in Fig. 1 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen die Späne in Vorschubrichtung 10 ablaufen, läuft der Span bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gegen die Vorschubrichtung 10, also gewissermaßen nach oben ab. Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist deshalb zur Schlichtbearbeitung der Innenflächen der Sacklochbohrungen geeignet, weil der Span so aus dem Sackloch nach oben herausgefördert wird. Die Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und Fig. 3 hingegen ist für die Schlichtbearbeitung von Durchgangslochbohrungen geeignet, weil dort der Span in Vorschubrichtung 10 abfließt und so gewissermaßen aus dem Durchgangsloch herausfällt.

Da die Schneideinsätze in den Figurenzeichnungen nicht maßstabsgetreu, sondern um ein vielfaches vergrößert dargestellt sind, lässt sich die Orientierung des jeweiligen Spanformers in Bezug auf die Diagonale 5 nicht ohne Weiteres erkennen. Als Indikatoren dient hier das von den in die Oberseiten 1 der Schneideinsätze eingeformten Mulden 11 gebildete Muster. Die beiden nebeneinander angeordneten Mulden 11 im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und Fig. 6 signalisieren dem Bediener, dass es sich um einen Schneideinsatz für die Schlichtbearbeitung einer Sacklochbohrung handelt, wogegen die Dreiecksanordnung um die Durchgangsbohrung 9 herum gemäß den Fig. 1 , Fig. 3 und Fig. 4 dem Bediener die Eignung für die Schlichtbearbeitung einer Durchgangslochbohrung signalisiert.

Sobald die aktive Schneidenecke 3 der Ausführungsbeispiele verbraucht ist, wird der Schneideinsatz um 180° verdreht in das Bohrwerkzeug eingespannt, so dass die bislang inaktive oben links in den Zeichnungen gezeigte Schneidenecke 3 zur aktiven Schneidenecke 3 wird.

Claims

Ansprüche

1. Schneideinsatz für ein rotierendes Ausspindelwerkzeug

• mit einem symmetrischen Grundkörper mit einem Parallelogramm als

Grundfläche,

• mit einer in einer Ebene liegenden, die parallelogrammförmige Oberseite (1) des Grundkörpers randseitig begrenzenden, umlaufenden Schneidkante (2),

• mit mindestens einer bei der Schlichtbearbeitung eines Bohrlochs aktiven Schneidenecke (3) und

• mit einem bezogen auf die durch die Schneidenecke (3) verlaufende Diagonale (5) außermittig angeordneten, asymmetrischen Spanformer (6).

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1 ,

gekennzeichnet durch

eine im Wesentlichen V-förmige Umrißgestalt des Spanformers (6) mit einem V-Schenkel als Kontaktfläche (7) für den abzulenkenden Span.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die der Diagonalen (5) zugewandte V-förmige Schenkelspitze als Kontaktfläche (7) wirksam ist.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kontaktfläche (7) unmittelbar neben der Schneidkante (2) der Nebenschneide angeordnet ist.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 2, 3 oder 4,

gekennzeichnet durch

eine konkave Ausrundung (8) im Bereich der Hauptschneide neben der Kontaktfläche (7) als Freimachung.

6. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch

eine gegenüber dem Spanformer (6) und der sich daran anschließenden Eckfläche zurücktretende Schneide (2).

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

gekennzeichnet durch

eine gegenüber der umlaufenden Spanstufenmulde (13) tiefer angeordnete Spanstufengrundfläche (12).

8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

gekennzeichnet durch

zwei einander diametral gegenüberliegende Schneidenecken (3) mit jeweils einem Spanformer (6).

9. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch

eine oder mehrere auf der Oberseite (1 ) angeordnete Mulden (11 ) als Orientierungshilfe.

10. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Spanformer (6) aus der Oberseite (1 ) des Grundkörpers über die von der umlaufenden Schneidkante (2) gebildete Ebene hinausragt.

11. Ausspindelwerkzeug mit einem Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10.