DE102015224276A1

DE102015224276A1 - Schneidplattengeometrie zur Schnittkraftreduzierung beim Stechdrehen und ziehenden Schnitt

Info

Publication number: DE102015224276A1
Application number: DE102015224276.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kiemele
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2016-06-09
Also published as: CN107000070A; CN107000070B; US10307828B2; WO2016087628A1; EP3227040A1; US20170341154A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schneidplatte (1) zum Einbau in Trägerwerkzeugen zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit einer Oberseite (2) und einer Unterseite (3) und mit die Oberseite (2) und die Unterseite (3) verbindenden Seitenflächen (4), wobei am Übergang von der Oberseite (2) zu den Seitenflächen (4) eine umlaufende Schutzfase (5) mit einer an die Oberseite (2) der Schneidplatte (1) angrenzenden Oberkante (6) und einer an die Seitenflächen (4) angrenzenden Unterkante (7) angeordnet ist, wobei die Oberkante (6) Schneidkanten (9) und Schneidecken (10) bildet und die Unterkante (7) im Bereich der Schneidkanten (9) in eine Schneidkanten-Freiwinkelfläche (8) mit einem Kantenfreiwinkel von 3° bis 11° übergeht.
Damit beim ziehenden Schnitt die Kantenstabilität verbessert ist, wird vorgeschlagen, dass im Bereich der Schneidecken (10) die Unterkante (7) der Schutzfase (5) in eine Ecken-Freiwinkelfläche (11) mit einem Kantenfreiwinkel von 3° bis 5° übergeht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidplatte zum Einbau in Trägerwerkzeugen zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit einer Oberseite und einer Unterseite und mit die Oberseite und die Unterseite verbindenden Seitenflächen, wobei am Übergang von der Oberseite zu den Seitenflächen eine umlaufende Schutzfase mit einer an die Oberseite der Schneidplatte angrenzenden Oberkante und einer an die Seitenflächen angrenzenden Unterkante angeordnet ist, wobei die Oberkante Schneidkanten und Schneidecken bildet und die Unterkante im Bereich der Schneidkanten in eine Schneidkanten-Freiwinkelfläche mit einem Kantenfreiwinkel von 3° bis 11° übergeht.
Derartige Schneidplatten sind nach dem ISO-Standard (Stand 14.08.2015) für Kantenfreiwinkel von 3°, 5°, 7°oder 11° bekannt. Der Kantenfreiwinkel ist immer umlaufend ausgebildet, mit oder ohne Schleppschneide (umgangssprachlich auch Wiper genannt).
Beim ziehenden Schnitt wird mit einem kleinen Anstellwinkel das Material durch seitliches Verfahren abgetragen. Aufgrund der “scharfen Schneide“ existiert eine geringe Kantenstabilität.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, dass beim ziehenden Schnitt die Kantenstabilität verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass im Bereich der Schneidecken die Unterkante der Schutzfase in eine Ecken-Freiwinkelfläche mit einem Kantenfreiwinkel von 3° bis 5° übergeht. Hierdurch wird die Standzeit der Schneidplatte wesentlich verbessert, da eine stabile Kante den auftretenden Schnittdruck besser abfangen kann und somit die Schneidplatte weniger zu Mikroausbrüchen an der Schneide neigt, was letztendlich die Performance negativ beeinflusst. Die Schneidplatte besteht bevorzugt aus PCBN oder einem CBN-Verbundwerkstoff, kann aber zum Beispiel auch aus einer Oxid-Keramik, Nitrid-Keramik oder auch aus Misch-Keramik bestehen. Die Ausführungsart der Schneidplatte kann als Vollmaterial, flächig belegt sowie kanten- oder eckenbestückt erfolgen.
Der Eckenradius liegt zwischen 0,2 und 3,2 mm, bevorzugt zwischen 0,4 und 1,2 mm und ganz besonders bevorzugt bei 0,8 mm. Die besten Ergebnisse wurden zwischen 0,4 und 1,2 mm erzielt, ganz besonders bei 0,8mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Schneidplatte ist zwischen Ecken-Freiwinkelfläche und Schneidkanten-Freiwinkelfläche eine Schleppschneide, umgangssprachlich auch Wiper genannt, angeordnet, die einerseits an die Unterkante der Schutzfase und andererseits an den Ecken-Freiwinkelflächen und den Schneidkanten-Freiwinkelflächen angrenzt, wobei die Länge der Schleppschneide an der Unterkante der Schutzfase zwischen 0,2 und 1,0 mm, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,8 mm und besonders bevorzugt 0,5 mm beträgt. Die Länge der Schleppschneide bestimmt maßgeblich die geforderte Oberfläche des Werkstücks und die dahingehend mögliche Vorschubgeschwindigkeit.
Der Übergang der Ecken-Freiwinkelfläche zur Schleppschneide kann als Radiusübergang oder als Tangente zwischen Eckenradius und Schneidplattenkante an der Oberseite der Schneidplatte ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schneidplatte zwei bis acht Schneidecken, bevorzugt drei oder vier Schneidecken und ganz besonders bevorzugt drei Schneidecken auf.
Damit die Schneidplatte in einem Werkzeughalter eingespannt werden kann, ist bevorzugt auf der Oberseite, d.h. Spanfläche eine erste kreisförmige Spannmulde angeordnet, die in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung aufweist, deren Spitze unterhalb der Spanfläche liegt. Mit derartigen Spannmulden lassen sich die besten Verankerungen erzielen. Des Weiteren kann die Ausführung der Schneidplattenspannung ebenfalls den normtypischen Spannungen, welche im Bezeichnungssystem der ISO 1832 (vom 05.12.2014) aufgeführt sind, entsprechen.
In einer Ausführungsform ist koaxial zur ersten Spannmulde eine zweite Spannmulde angeordnet, wobei die erste Spannmulde tiefer als die zweite Spannmulde und beide Spannmulden tiefer als die Spanfläche angeordnet sind. Beim Klemmen dieser Schneidplatte in einem Werkzeug liegt eine Spannpratze des Werkzeugs auf der zweiten Spannmulde auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Spannmulde ein. Der Abstand von der Auflagefläche der Spannpratze zur Mulde ist damit immer konstant und ist nicht abhängig von Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Schneidplattenoberseite.
Bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Schneidplatte zur spanenden Bearbeitung von Guss-, Verbund- und Stahlwerkstoffen.
Die erfindungsgemäße Schneidplatte zeichnet sich also durch eine neue Auslegung der Schneidkante aus, durch die die Standzeit wesentlich verbessert werden kann, da eine stabile Kante den auftretenden Schnittdruck besser abfangen kann und somit die Schneidplatte weniger zum Ausbrechen neigt.
Durch eine andere Auslegung des Schneidplattenumfangs außerhalb des ISO-Standard Bereiches, kann die Plattenperformance bei oben genannter Bearbeitung verbessert werden.
Die Spannung der Schneidplatte im Halter kann als Spannmulde gemäß EP 1 414 607 B1 in Kombination mit EP 1 536 903 B1 ausgeführt werden oder im Rahmen der ISO-Standard (ISO 1832 vom 05.12.2014) Spannvorrichtungen.
In der dargestellten Ausführungsform ist eine Mulde eingebracht, die in der WO 03/013770 A1 beschrieben ist. Die Mulde ist kreisförmig ausgebildet und weist in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung auf. Bevorzugt liegt die Spitze der Erhebung oberhalb des Muldenbodens und unterhalb der Schneidplattenoberseite. Zum Einspannen auf einem Schneidwerkzeug greift eine Spannpratze mit angepasster geformter Nase formschlüssig in die Mulde der Schneidplatte ein. Diese Mulde dient zur formschlüssigen Spannung auf einem Trägerkörper. Besonders für ziehende Schnitte, bei dem die Schneidplatte durch die wirkenden Schnittkräfte aus seinem Sitz gezogen werden könnte bzw. die Anlage im Plattensitz nicht mehr gewährleistet ist, bietet sich diese Schneidplatte mit der besonderen Mulde an. Zur weiteren Beschreibung dieser Mulde siehe auch genannte Druckschrift.
Damit Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Schneidplattenoberseiten die Klemmeigenschaften der Schneidplatte nicht beeinflussen, ist in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform die Mulde so ausgebildet, wie es in der EP 1 536 903 B1 beschrieben ist. In diesem Fall ist eine erste Spannmulde zum Einspannen in das Schneidwerkzeug eingebracht und ist koaxial zur ersten Spannmulde eine zweite Spannmulde angeordnet, wobei die erste Spannmulde tiefer als die zweite Spannmulde und beide tiefer als die Schneidplattenoberseite angeordnet sind. Beim Klemmen dieser Schneidplatte in einem Werkzeug liegt eine Spannpratze des Werkzeugs auf der zweiten Spannmulde auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Spannmulde ein. Der Abstand von der Auflagefläche der Spannpratze zur Mulde ist damit immer konstant und ist nicht abhängig von Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Schneidplattenoberseiten.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung liegt im Wesentlichen bei dem “Bereich mit kleinerem Freiwinkel“, durch diesen wird die Schneidkante stabilisiert und bei der Bearbeitungsstrategie trotz Einsatz des gleichen Schneidstoffes die Standzeit erhöht.
Durch den Kantenfreiwinkel im Bereich von 3°–11° kann die Schneidplatte bei Ausführung ebenfalls mit einer ISO-Standard Spannvorrichtung in den auf dem Markt üblichen Werkzeughaltern eingesetzt werden.
In einer Figur wird die erfindungsgemäße Schneidplatte näher erläutert.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Schneidplatte 1 mit einer Oberseite 2 und einer Unterseite 3 aus einem keramischen Werkstoff mit drei Ecken, jeweils mit einem Eckenradius 10. Der Eckenradius 10 beträgt in diesem Fall 0,8 mm, liegt aber ansonsten zwischen 0,2 und 3,2 mm. Verbunden sind die Seiten 2, 3 über Umfangsflächen 4. Auf der Oberseite 2 der Schneidplatte 1 befindet sich eine Spanfläche 14, auf der eine erste kreisförmige Spannmulde 15 angeordnet ist, die in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung 17 aufweist, deren Spitze unterhalb der Spanfläche 14 liegt. Diese Spannmulde 15 dient zum Einspannen auf einem hier nicht gezeigten Schneidwerkzeug. Koaxial zur ersten Spannmulde 15 ist eine zweite Spannmulde 16 angeordnet, wobei die erste Spannmulde 15 tiefer als die zweite Spannmulde 16 und beide 15, 16 tiefer als die Spanfläche 14 angeordnet sind. Beim Klemmen dieser Schneidplatte 1 in einem Werkzeug liegt eine Spannpratze des Werkzeugs auf der zweiten Spannmulde auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Spannmulde ein. Der Abstand von der Auflagefläche der Spannpratze zur Mulde ist damit immer konstant und ist nicht abhängig von Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Schneidplattenoberseiten.
Auf dem Übergang von der Spanfläche 14 zur Umfangsfläche 4 ist eine umlaufende Schutzfase 5 mit einer an die Oberseite 2 der Schneidplatte 1 angrenzenden Oberkante 6 und einer an die Seitenflächen 4 angrenzenden Unterkante 7 angeordnet. Die Oberkante 6 der Schutzfase 5 bildet die Schneidkante 9 und die Schneidecken 10. Die Unterkante 7 der Schutzfase 5 geht im Bereich der Schneidkanten 9 in eine Schneidkanten-Freiwinkelfläche 8 mit einem Kantenfreiwinkel von 3° bis 11° über. Im Bereich der Schneidecken 10 geht die Unterkante 7 der Schutzfase 5 in eine Ecken-Freiwinkelfläche 11 mit einem Kantenfreiwinkel von 3° bis 5° über. Zwischen der Ecken-Freiwinkelfläche 11 und der Schneidkanten-Freiwinkelfläche 8 ist eine Schleppschneide 13 angeordnet, die einerseits an die Unterkante 7 der Schutzfase 5 und andererseits an die Ecken-Freiwinkelfläche 1 und die Schneidkanten-Freiwinkelfläche 8 angrenzt, wobei die Länge der Schleppschneide 13 an der Unterkante 7 der Schutzfase 5 zwischen 0,2 und 1,0 mm beträgt. In 1 ist mit dem Bezugszeichen 18 der Bereich mit einem kleineren Freiwinkel gezeigt.
Verwendet wird diese Schneidplatte bevorzugt zur spanenden Bearbeitung von Guss-, Verbund- und Stahlwerkstoffen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1414607 B1 [0015]
EP 1536903 B1 [0015, 0017]
WO 03/013770 A1 [0016]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 1832 [0010]
ISO 1832 [0015]

Claims

Schneidplatte (1) zum Einbau in Trägerwerkzeugen zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit einer Oberseite (2) und einer Unterseite (3) und mit die Oberseite (2) und die Unterseite (3) verbindenden Seitenflächen (4), wobei am Übergang von der Oberseite (2) zu den Seitenflächen (4) eine umlaufende Schutzfase (5) mit einer an die Oberseite (2) der Schneidplatte (1) angrenzenden Oberkante (6) und einer an die Seitenflächen (4) angrenzenden Unterkante (7) angeordnet ist, wobei die Oberkante (6) Schneidkanten (9) und Schneidecken (10) bildet und die Unterkante (7) im Bereich der Schneidkanten (9) in eine Schneidkanten-Freiwinkelfläche (8) mit einem Kantenfreiwinkel von 3° bis 11° übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Schneidecken (10) die Unterkante (7) der Schutzfase (5) in eine Ecken-Freiwinkelfläche (11) mit einem Kantenfreiwinkel von 3° bis 5° übergeht.
Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eckenradius (12) zwischen 0,2 und 3,2 mm, bevorzugt zwischen 0,4 und 1,2 mm und ganz besonders bevorzugt bei 0,8 mm liegt.
Schneidplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ecken-Freiwinkelfläche (11) und Schneidkanten-Freiwinkelfläche (8) eine Schleppschneide (13) angeordnet ist, die einerseits an die Unterkante (7) der Schutzfase (5) und andererseits an die Ecken-Freiwinkelfläche (12) und die Schneidkanten-Freiwinkelfläche (8) angrenzt, wobei die Länge der Schleppschneide (13) an der Unterkante (7) der Schutzfase (5) zwischen 0,2 und 1,0 mm, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,8 mm und besonders bevorzugt 0,5 mm beträgt.
Schneidplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der Ecken-Freiwinkelfläche zur Schleppschneide als Radiusübergang oder als Tangente zwischen Eckenradius und Schneidplattenkante an der Oberseite der Schneidplatte ausgebildet ist.
Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (1) zwei bis acht Schneidecken, bevorzugt drei oder vier Schneidecken und ganz besonders bevorzugt drei Schneidecken aufweist.
Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Spanfläche (14) auf der Oberseite (2), dadurch gekennzeichnet, dass auf der Spanfläche (14) eine erste kreisförmige Spannmulde (15) angeordnet ist, die in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung (17) aufweist, deren Spitze unterhalb der Spanfläche (14) liegt.
Schneidplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur ersten Spannmulde (15) eine zweite Spannmulde (16) angeordnet ist, wobei die erste Spannmulde (15) tiefer als die zweite Spannmulde (16) und beide Spannmulden (15, 16) tiefer als die Spanfläche (14) angeordnet sind.
Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (1) aus einer Keramik oder CBN besteht oder mit diesen Werkstoffen flächigbelegt, kantenbelegt oder eckenbestückt ist.
Verwendung einer Schneidplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur spanenden Bearbeitung von Guss-, Verbund- sowie Stahlwerkstoffen.