DE1652953C3 - Nutenschneidstahl - Google Patents

Description

der Schneidkante (5) ausgehend im Uhrzeigersinn die Genauigkeit der Bearbeitung nachteiligen Erschei-

und der Drall der äußeren Seitenfläche (11) im 30 nungen wirksam bekämpft werden können. Der erfin- ι

Gegenuhrzeigersinn verläuft. dungsgemäße Vorschlag zeichnet sich dadurch aus,

5. Nutenschneidstahl nach einem der An- daß bei im Schneidwerkzeug eingespannten Schneidsprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stahl die Schneidkante zu der aus der Drehachse des Neigungswinkel (<)) der äußeren Seitenfläche (11) Schneidwerkzeugs und der Einspannstelle des zur Längsmittelebene (£) im Bereich der Schneid- 35 Schneidstahls gebildeten Ebene bezüglich der kante (5) 16 bis 28° und der gleichsinnige Nei- Schneidrichtung um eine Strecke nach rückwärts vergungswinkel (<?) der inneren Seitenflächen (12) in setzt und parallel zu dieser Ebene ist.

der gleichen Querschnittsfläche höchstens 4° be- In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenträgt. Standes der Erfindung ist die genannte Strecke größer

40 als die Breite der Seitenfläche des Nutenschneidstahls.

Es handelt sich also nicht nur um eine bloße Schräg-

Die Erfindung betrifft einen Nutenschneidstahl zur stellung des Schneidstahls, sondern um ein NachVerwendung in einem spanabhebenden Schneidwerk- ziehen bzw. Nachschleppen desselben. Die Schneidzeug, dessen Seitenflächen zur Längsmittelebene kante liegt also wesentlich hinter der durch die Eindurch die Einspannstelle, in verschiedenen Quer- 45 spannstelle des Stahls und der Rotationsachse des schnittsebenen betrachtet, gleichsinnig geneigt sind, Schneidwerkzeugs gebildeten Ebene, ist aber trotzwobei die innere Seitenfläche einen flacheren Nei- dem parallel zu dieser Ebene. Durch diese Anordgungswinkel als die äußere aufweist. nung ist es möglich, bei vibrationslosem Arbeiten

Schneidstähle dieser Art dienen in Kreisschneid- Nuten zu schneiden, deren Tiefe bis zum Siebenapparaten zusammen mit Bohrmaschinen oder Dreh- 50 fachen der Breite gehen kann, aber auch öffnungen bänken zum Ausschneiden runder öffnungen in BIe- großen Durchmessers oder Vertiefungen lassen sich chen oder Platten aus Metall oder anderen festen, auf diese Weise herstellen, spanabhebend bearbeitbaren Materialien. Es leuchtet ein, daß eine solche Versetzung nach

Das Herstellen tiefer Kreisringnuten ist mit großen hinten bei großen Tiefen erhebliche Probleme schafft,

Schwierigkeiten verbunden. Der Grund liegt einer- 55 um das Streifen des Schneidstahls an den ständig

seits darin, daß bei zunehmendem Durchmesser die höher werdenden Wänden der Nut zu vermeiden.

Schneide Vibrationen erzeugt und deshalb kurzzeitig Eine bloße, mindestens über einen Teil der Schneid-

keine Zerspanung mehr gewährleistet. Andererseits stahllänge konstant bleibende Anschrägung, zu wel-

entsteht bei zunehmenden Nutentiefen das Problem, eher man angesichts des Anschleifens der Seiten-

die Späne aus der Nut zu bringen. Ein weiteres Pro- 60 flächen an der Einspannstelle gemäß dem bereits

blem bildet die Formgebung des Stahls beim Schnei- erwähnten Vorschlag angelegt werden könnte, bzw.

den tiefer Nuten, der so ausgebildet sein muß, daß eine Neigung der Seitenflächen zur Längsmittelebene

seine Seitenflächen bei der stets tiefer werdenden Nut genügt nicht. Es bedarf hierzu einer besonderen Maß-

nicht an den Seitenwänden derselben streifen. Dies nähme, die vorteilhaft darin bestehen kann, daß beide

wird durch das Anschleifen der Seitenflächen erzielt, 65 Seitenflächen zwischen der Einspannstelle und der

wobei jedoch darauf geachtet werden muß, den Quer- Schneidkante einen Drall haben,

schnitt des Schneidstahls nicht zu sehr zu schwächen. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unter-

Dieser Forderung kommt man im allgemeinen da- ansprüchen.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar

F i g. 1 einen Seitenriß des Schneidstahls,

Fig.2 eine Ansicht des Schneidstahls von oben, mit Werkstücknut,

F i g. 3 eine Ansicht des Schneidstahls in Richtung des Pfeils B,

F i g. 4 »ine Ansicht des Schneidstahls in Richtung des Pfeils A in Fig.3,

F i g. 5 und 6 Querschnitte nach den Linien V-V und VI-VI in Fig. 3,

F i g. 7 eine Ausführungsvariante eines Schneidstahls für weiche, zum Einhaken neigende Werkstoffe, wie Messing, Hartkunststoffe.

In F i g. 1 ist ein Schneidstahl 2 in seiner Arbeitslage dargestellt, wenn er in einem Kreisschneid-Apparat eingesetzt ist. Der Schaftteil 3 des Scheidstahls hat an seiner Einspannstelle in einem Halter 1 den aus Fig.6 ersichtlichen vollen quadratischen Querschnitt. Der Rohling, aus welchem dieser aus einem einzigen Stück bestehende Schneidstahl 2 herausgeschliffen ist. hat somit die Form eines quadratischen Prismas, dessen vier Seitenflächen 9,10,15,16 blankgeschliffen sind.

Bei diesem Schneidstahl 2 unterscheidet man folgende charakteristische Winkel: den Spanwinkel y, den Keilwinkel β und den Freiwinkel α, den Neigungswinkel γ und den Seitenwinkel <>·. Infolge des ziehenden Schnitts — also seiner zur Drehachse geneigten Lage — ist der Schneidstahl, bezogen auf die Schnittrichtung R, von der Schneide 5 ausgehend um den Winkel c nach vorn geneigt, bezogen auf eine Paiallele V zur Drehachse. Gegenüber einem Durchmesser D einer herzustellenden Nut in einem Werkstück 6 ist die Schneide 5 um eine Strecke e parallel nach hinten versetzt. Diese Strecke e soll vorzugsweise größer sein, als die Länge einer Seitenkanic IS, 16 des Schneidstahls.

In F i g. 2 ist die Bewegungsrichtung des Schneidstahls mit R bezeichnet. Damit der Schneidstahl an den trotz seiner Schräglage seitlichen Nutenwandungen 17, 18 nicht streift, ist er so geschliffen, daß seine Breite gegen den Schaft 3 hin abnimmt, so daß also die Breite / bei der Schneide S größer ist als die Breite g im Bereich unmittelbar vor dem Schaftteil 3, wie dies aus F i g. 3 hervorgeht. Die vordere äußere Seitenkante 7 verläuft über die ganze Schneidstahl-Länge geradlinig und bleibt in der vom Rohling herrührenden Gestalt erhalten, ebenfalls die vordere Stirnfläche 9 mit Ausnahme der Spanbrecher-Nut 13. Die hintere, ebene Fläche 10 verläuft parallel zur vorderen, ebenen Stirnfläche 9. Die vordere, innere — also näher bei der Drehachse liegende — Kante 8 verläuft geradlinig und ist zur Vertikalen V gcr.eigt. Im Bereich des Schaftteils 3 liegen die zueinander parallelen Seitenflächen 15, 16 rechtwinklig zu den zueinander parallelen Flächen 9 und 10. Wie aus F i g. 6 ersichtlich ist, ist der Querschnitt des Schaftteils, also bei der Einspannstelle im Halter 1, quadratisch und behält die dem Rohling gegebenen Maße, während der vordere Teil des Schneidstahls 2 so geschliffen wird, wie dies !nachfolgend beschrieben wird.

Für die nachfolgenden Erläuterungen sei zur Erleichterung des Verständnisses eine durch die Mitte des Schaftteils 3 gelegte, senkrecht auf der Fläche g stehende die Schneidkante 5 etwa halbierende Längsmittelebene E eingeführt, die in F i g. 3 eingezeichnet ist. Wie aus den F i g. 3 bis 5 hervorgeht, weist der vor dem Schaftteil 3 liegende Bereich des Schneid-Stahls 2 auf semer Außenseite eine zur Längsmittelebene E nicht parallel verlaufende Seitenfläche 11 a«if. Unter Außenseite wird diejenige Seite des Schneidstahls 2 verstanden, welche von der Drehachse abgewandt ist.

Die Seitenfläche 11 ist nicht als ebene Fläche ausgebildet, sondern hat einen Drall, in dem Sinne, daß der Winkel δ dieser Seitenfläche 11 — in Querschnittsebenen betrachtet — zur Längsmittelebene E mit zunehmendem Abstand von der Schneide 5 abnimmt, wodurch sich für diese Seitenfläche 11 ein Drehsinn

— in Richtung des Pfeils A betrachtet — im Gegenuhrzeigersinn ergibt.

Bei der inneren Seitenfläche 12 kann davon ausgegangen werden, daß die Kante 14 als ursprünglich geradlinig verlaufende Kante des Rohlings erhalten bleibt und sich somit parallel zur Längsmittelebene E erstreckt und in der Ebene liegt, welche durch die

ao Seitenfläche IS bestimmt ist. Die Seitenfläche 12 verläuft zur Längsmittelebene E nicht parallel, und zwar ist der Winkel <f — in Querschnittsebenen betrachtet

— um so größer, je größer der Abstand von der Kante 14 ist.

as Dadurch ergibt sich für den Drall dieser Seitenfläche 12 ein Drehsinn — in Richtung des Pfeils A betrachtet — im Uhrzeigersinn. Die Neigung und damit die Drallrichtung der beiden Seitenflächen 11, 12 ist bezüglich der Längsmittelebene E gleichsinnig,

3P wobei in jeder Querschnittsebene die innere Seitenfläche 12 einen flacheren Neigungswinkel hat als die äußere Seitenfläche 11. Im Extremfall — nämlich bei der Schneide — ist der Neigungswinkel φ zwischen der Seitenfläche 12 und der Längsmittelebene = Null.

Infolge des Dralls der Seitenfläche 12 nimmt somit die Neigung dieser Seitenfläche 12 bezogen auf die Längsmittelebene E mit zunehmendem Abstand von der Schneide 5 zu.

Der Neigungswinkel f> der äußeren Seitenfläche 11

♦o zur Längsmittelebene E beträgt im Bereich der Schneidkante 5 16 bis 28°, vorzugsweise etwa 20 . Dieser Winkel <5 nimmt gegen den Schaftteil 3 hin laufend ab und beträgt unmittelbar vor demselben noch etwa 10°. Der Neigungswinkel φ der inneren

♦5 Seitenfläche 12 zur Längsmittelebene E im Bereich der Schneidkante 5 beträgt 0°, da die Kante 14 mit der Fläche des Vierkant-Rohlings, aus dem der Schneidstahl herausgeschliffen wird, erhalten bleibt. Es wäre jedoch auch eine zur Seitenfläche 11 gltichsinnige Neigung bis zu etwa 4° möglich, falls eine geringfügig größere Schwächung des Querschnitts in Kauf genommen wird. Dieser Winkel φ nimmt gegen den Schaftteil 3 hin laufend zu und beträgt unmittelbar vor demselben etwa 8°.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind folgende Winkel und Maße vorhanden: Vierkant-Seitenlänge am Schaftteil = 6 mm, Gesamtlänge des Schneidstahls 50 mm, nutzbare Länge = max Nutentiefe = 35 mm, Neigungswinkel e = 5 bis 45°, vor-

zugsweise 16°, Freiwinkel a etwa 9°, Keilwinkel β etwa 72°, Spanwinkel γ etwa 9°, Seitenwinkel w etwa 15°.

Unter einem positiven Spanwinkel wird verstanden, daß er größer als 0° ist, oder anders ausgedrückt, daß

die Summe der Winkel λ + β kleiner als 90° ist.

Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß es zweckmäßig ist, die Kante 7 bei der Seitenfläche 11 etwas zu brechen, so daß eine Facette 26 entsteht,

deren Breite von der Spanbrecher-Nut 13 ausgehend gegen den Schaftteil 3 hin schmäler wird. Diese Facette 26 hat zur Stirnfläche 9 einen Winkel von vorzugsweise etwa 40 bis 70°. Dadurch wird beim Durchbruch zuverlässig verhindert, daß der Schneidstahl einhaken kann, wodurch die Bruchgefahr beim Durchbrechen am Ende der Operation vermieden wird.

Wenn die Seitenflanken 11, 12 auf die oben beschriebene Weise ausgebildet werden, ergibt sich gegenüber dem vollen Querschnitt im Schaftteil 3 nur eine relativ geringe Querschnittsschwächung im vorderen Schneidstahl-Teil. Es muß dort also verhältnismäßig wenig Material weggeschliffen werden, um zu bewirken, daß der Schneidstahl an der Nutwandung nicht streift, und um eine optimale Stahiform zu erhalten.

Falls mit dem Schneidstahl keine extrem tiefen Nuten hergestellt werden sollen und eine etwas größere Schwächung in Kauf genommen wird, genügt es auch, an Stelle eines Dralls die Seitenflächen 11,12 zur Längsmittelebene E, wie oben beschrieben, zu neigen, aber als ebene Flächen vorzusehen, wobei auch hier die innere Seitenfläche 12 einen flacheren Neigungswinkel hat als die äußere Seitenfläche 11. Die günstigsten Neigungswinkel werden hier etwa als Mittelwerte aus den obenerwähnten Winkelangaben gewählt.

Der in Fig.3 dargestellte Schneidstahl dient in bevorzugter Weise zur Bearbeitung von Werkstücken, bei denen die Bohrung benötigt wird und das ausgeschnittene Mittelstück Abfall ist. Wenn andererseits das ausgeschnittene runde Mittelstück benötigt wird, ist es zweckmäßig, den Winkel ω nach der anderen Seite zu richten, d.h., daß er sich (Fig.3) statt nach links dann nach rechts öffnet.

Wenn die ausgeschnittene Bohrung im gleichen Arbeitsgang auch noch angesenkt oder ausgedreht werden soll, kann es zweckmäßig sein,- an der Seitenfläche 11 einen Ansatz 28 mit einer Kante 30 vorzusehen, wie dies in F i g. 3 in unterbrochenen Linien dargestellt ist.

In F i g. 7 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, welche sich besonders für Werkstoffe eignet, bei denen der Schneidstahl zum Einhaken neigt, nämlich Messing, Bronze, Aluminium, Hartkunststoffe (Plexiglas

ίο u. dgl.). Der Schneidstahl 2, gemäß F i g. 7, ist genau gleich ausgebildet wie derjenige nach F i g. 1 bis 6, mit dem Unterschied, daß die Spanbrechernut 13' weniger hoch ist. Die Höhe h dieser Spanbrechernut beträgt weniger als 1,2 mm, vorzugsweise 0,6 bis 0,8 mm. Der vom Werkstück 24 abgetrennte Span 22 wird an der Schneidstelle stark — nämlich angenähert in die Schnittrichtung — umgebogen, so daß zuverlässig verhindert wird, daß der Schneidstahl ungewollt tief in das Werkstück eindringen kann. Durch

ao diesen überraschenden Effekt wird es möglich gemacht, auch in* relativ weichen Materialien Nuten anzubringen, was bisher wegen der Gefahr des Einhakens unmöglich war bzw. zu Wrekzeugbrüchen führte.

as An Stelle von Schneidstählen mit am Schaftteil quadratischem Querschnitt wäre es auch möglich, eine andere Querschnittsform zu wählen, insbesondere eine solche von rechteckiger Form, wobei die kürzere Seite die Nutenbreite bestimmt.

Der Schneidstahl besteht vorzugsweise aus einer für Zerspanungszwecke geeigneten, hochwertigen Metallegierung; es wäre jedoch auch möglich, mindestens die Schneide aus Hartmetall oder einem keramischen Werkstoff herzustellen. Unter »Schneidstahl« sollen somit auch für spanabhebende Bearbeitung geeignete Materialien verstanden werden, die wenig oder keinen Stahl als Werkstoff enthalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

durch nach, daß man den Sc,hneidstahl so anordnet, Patentansprüche: daß seine Schneidkante radial verläuft, d. h., sie liegt auf einem Radius der vom Schneidstahl geschnittenen

1. Nutenschneidstahl zur Verwendung in einem kreisringförmigen Nut bzw. der geschnittenen öffspanabhebenden Schneidwerkzeug, dessen Seiten- 5 nung. Gleichzeitig wird dem Schneidstahl eine Nei- { flächen zur Längsmittelebene durch die Einspann- gung gegenüber der Senkrechten zur Bewegungsrich- j stelle, in verschiedenen Querschnittsebenen be- tung gegeben, die jedoch bei den meisten der bekannt trachtet, gleichsinnig geneigt sind, wobei die in- gewordenen Schneideinrichtungen gering ist und in < nere Seitenfläche einen flacheren Neigungswinkel der Größenordnung von wenigen Grad liegt. Damit i als die äußere aufweist, dadurch gekenn- io ist das Problem der Formgebung des Schneidstahls j zeichnet, daß bei im Schneidwerkzeug einge- für das Schneiden tiefer Nuten auf die einfachste Art j spanntem Schneidstahl die Schneidkante zu der gelöst. Dafür treten bei solchen Schneidstählen ein | aus der Drehachse des Schneidwerkzeugs und der Rattern und eine unregelmäßige Schneidwirkung auf. j Einspannstelle des Schneidstahls gebildeten Man hat schon versucht, dieses Problem dadurch zu | Ebene (V) bezüglich der Schneidrichtung um eine 15 umgehen, daß man gemäß einem bekannt gewor- j Strecke (e) nach rückwärts versetzt und parallel denen Vorschlag den Schneidstahl an der Einspannzu dieser Ebene ist. stelle in eine speziell geformte Nut im Schneidstahl- j

2. Nutenschneidstahl nach Anspruch 1, da- halter einführt, deren Wände so bearbeitet sind, daß ι durch gekennzeichnet, daß die Strecke (e) größer sie mit den ebenfalls speziell angeschliffenen Flanken j als die Breite der Seitenflächen (IS, 17) ist. 20 des Schneidstahls genau zusammenpassen, so daß j

3. Nutenschneidstahl nach Anspruch 1, da- eine allseitige Führung entsteht. Diese Lösung ist ; durch gekennzeichnet, daß beide Seitenflächen jedoch aufwendig und teuer, zudem besteht infolge | zwischen der Einspannstelle (3) und der Schneid- des relativ großen Abstands zwischen Einspannstelle

kante (5) einen Drall haben. und Schneidkante die Möglichkeit, daß ein Rattern ·

4. Nutenschneidstahl nach Anspruch 2, da- as des Schneidstuhls auftritt, trotzdem weiter. ] durch gekennzeichnet, daß der Drall der inneren Der erfindungsgemäße Nutenschneidstahl der ein- \ Seitenfläche (12) mit Blick auf die Schneidkante gangs erwähnten Art zeigt einen wesentlich einfache-

(5) in Richtung der Schneidstahllängsachse von ren Weg, mit welchem diese unangenehmen und für ]