DE19523129A1 - Schneideinsatz - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Schneideinsätze zum Schneiden von Metallen und insbeson­ dere eine Spanlenkungsgeometrie, die in die Form des Einsatzes eingepaßt werden kann, die Schneiddrücke redu­ zieren kann und eine Spanlenkung über einen weiten Be­ reich von Parametern schafft und die einen breiteren Anwendungsbereich besitzt.

In dem auf das Schneiden von Metallen bezogenen Stand der Technik ist bekannt, Wegwerf-Schneideinsätze zu verwen­ den, die an einer Halterung lösbar festgeklemmt sind und weggeworfen werden, wenn sie stumpf geworden oder ge­ splittert sind. Wegwerf-Einsätze sind gewöhnlich umkehr­ bar, so daß ein Einsatz mit wenigstens zwei Schneidenden für die wahlweise Anordnung eines Schneidendes an der Schneidposition versehen ist.

Die Herstellung eines herkömmlichen Einsatzes erfordert einen erheblichen Schleifaufwand längs des Schneidendes und der Einsatz-Anordnungsflächen. Zu dem teuren Einsatz- Herstellungsprozeß kommt hinzu, daß die Schleifoperation nicht zuläßt, das Schneidende mit einer Schneidlippenfase mit positivem Schubschneidwinkel herzustellen. Bei diesen Einsätzen und ihrer Geometrie führt der Druck gegen das Werkstück während des Schneidens schnell zum Verschleiß des Einsatzes.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz zu schaffen, der eine in einem Be­ reich von Betriebsparametern vielseitig verwendbare Schneidgeometrie besitzt und mit verringerten Kosten hergestellt werden kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz zu schaffen, der einen uhrfederarti­ gen Span erzeugt, der dünner als die Breite des Schnitts und dicker als die Vorschubrate ist und daher während des Nuterzeugungsvorgangs leicht entnommen werden kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz mit polygonaler Form zu schaffen, der ein Schneidende mit einer vorderen Stirnfläche, Sei­ tenflächen, einer oberen Fläche und einer unteren Fläche enthält, wobei die Schnittlinien der oberen Fläche, der Stirnfläche und der Seitenflächen eine Schneidkante bil­ det, die während eines Spanerzeugungsvorgangs mit einem Werkstück in Eingriff ist.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch einen Schneideinsatz, der die im Anspruch I angegebenen Merkma­ le besitzt.

Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungs­ formen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Der erfindungsgemäße Schneideinsatz enthält eine einge­ formte, z. B. eingepreßte Schneideinsatzgeometrie, die an der Schneidlippenfase einen positiven Schubschneidwinkel schafft, der den Schneiddruck verringert und die Lebens­ dauer des Einsatzes erhöht. Die Geometrie verleiht dem Einsatz einen breiteren Anwendungsbereich zum Einstechen von Aluminium und kohlenstoffarmen Materialien und macht den Einsatz bei Dreh- und Formungsanwendungen, bei denen eine Spanlenkung erforderlich ist, vielseitig verwendbar.

Erfindungsgemäß wird außerdem eine Schneideinsatzgeome­ trie geschaffen, die die bisher für die Schaffung der erforderlichen Qualität der Anordnungsflächen notwendigen Schleifoperationen überflüssig macht, wobei während Ein­ stech- und Formungsoperationen die maximale Einsatzhalte­ kraft bei minimalen Klemmdrücken verbessert wird.

Die obere Fläche des Einsatzes enthält eine Schneidlip­ penfase mit einer im allgemeinen konkaven Form um eine in Längsrichtung zwischen den Seitenflächen sich erstreckende Achse, wobei die Fase von der Schneidkante nach unten und nach innen geneigt ist. An die Schneidlippen­ fase grenzt ein Spannutbereich an, der sich hiervon nach innen erstreckt. Der Spannutbereich ist auf einer gerin­ geren Höhe als die Schneidkante angeordnet.

Ein nach oben geneigter Spanbrecherabschnitt grenzt an den Spannutbereich und an die Schneidlippenfase an und führt zu einer Ebene, die höher als die Schneidkante und der Spannutbereich angeordnet ist. Der Spanbrecherab­ schnitt ist im allgemeinen symmetrisch um die in Längs­ richtung sich erstreckende Achse konfiguriert und enthält beiderseits von und ohne Unterbrechung mit einem nach hinten ausgesparten und durch die Achse halbierten Be­ reich je einen nach vorn sich erstreckenden, fingerähnli­ chen Vorsprung.

Der Spanbrecherabschnitt ist geradlinig geneigt und bil­ det mit dem Spannutbereich einen stumpfen Winkel. Die Schneidlippenfase ist im allgemeinen geradlinig geneigt und bildet mit dem Spannutbereich ebenfalls einen stump­ fen Winkel. Der Spannutbereich besitzt eine konvex ge­ krümmte Vorderkante, die zu der an die Schneidlippenfase angrenzenden Stirnfläche vorsteht und sich zwischen den vom Spanbrecherabschnitt nach vorn sich erstreckenden, fingerähnlichen Vorsprüngen erstreckt. Vorzugsweise ist die gekrümmte Vorderkante um die in Längsrichtung sich erstreckende Achse symmetrisch, während die konkave Form der Schneidlippenfase konisch ist und sich in einer vom Einsatzende nach innen weisenden Richtung erweitert.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die beigefüg­ ten Zeichnungen bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht im Schnitt eines Endes des Ein­ satzes von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linien 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linien 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linien 5-5 in Fig. 2; und

Fig. 6 eine Rückansicht des Schneideinsatzes von Fig. 1.

In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 allge­ mein einen Schneideinsatz für die Verwendung mit Schneid­ werkzeugen zum Abschneiden, Einstechen und Drehen von Aluminium und kohlenstoffarmen Materialien bei niedrigen bis mittleren Schneidgeschwindigkeiten und bei niedrigen bis mittleren Vorschubraten.

In Fig. 1 ist ein Einsatz 10 mit im allgemeinen polygonaler Form gezeigt, der so beschaffen ist, daß er in einer Halterung festklemmbar aufgenommen werden kann, wie dies im Stand der Technik wohlbekannt ist. Der Einsatz 10 ent­ hält einen Körperabschnitt 12, der an gegenüberliegenden Enden jeweils ein Schneidende 14 aufweist. Jedes Schneidende enthält eine vordere Stirnfläche 16, Seiten­ flächen 18, eine obere Fläche 20 und eine untere Fläche 22. Die Schnittlinie der oberen Fläche 20, der Stirnflä­ che 16 und der Seitenflächen 18 bildet eine Schneidkante 24. Wie in den Fig. 1 bis 6 gezeigt, enthält der Einsatz 10 eine Schneidlippenfase 26 mit konkaver Form um eine in Längsrichtung zwischen den Seitenflächen 18 sich erstreckende Achse X-X. Die Schneidlippenfase 26 besitzt eine geradlinige Form und ist von der Schneidkante 24 einwärts und nach unten geneigt. An die Schneidlippenfase 26 grenzt ein Spannutbereich 28 an, der sich von der Schneidlippenfase 26 nach innen erstreckt. Der Spannutbe­ reich 28 befindet sich auf geringerer Höhe als die Schneidkante 24. Der zwischen der Schneidlippenfase 26 und dem Spannutbereich 28 gebildete Winkel A ist stumpf und liegt im allgemeinen im Bereich von 164° und 174°. Diese Geometrie schafft einen relativ positiven Schubwin­ kel für die Schneidlippenfase 26, wobei die gute Festig­ keit der Schneidkante 24 aufrechterhalten wird. Vorzugs­ weise ist die konkave Form der Schneidlippenfase 26 ko­ nisch und erweitert sich von der Stirnfläche 16 nach innen.

Der Winkel der Schneidlippenfase 26 verringert die Kräf­ teverteilung längs der Stirnfläche 16 und der Seitenflä­ chen 18 des Einsatzes 10 während Einstech- und Formungs­ operationen und beginnt mit dem Spanbrechen, indem bear­ beitetes Werkstückmaterial zur Mitte des Einsatzes 10 und weg von den Wänden des Werkstücks gerichtet und gebogen wird. Die konkave Form der Schneidlippenfase 26 trägt zu dieser Richtungsgebung des bearbeiteten Werkstückmateri­ als bei, optimiert die Spanlenkungseigenschaften bei niedrigen Vorschubraten und verbessert die Oberflächen- Endbearbeitung längs der Wände einer Nut. Die konkave Form der Schneidlippenfase 26 ermöglicht außerdem, daß der Einsatz 10 zum Hinterend-Plandrehen vom Boden der Nut aus verwendet werden kann.

Außerdem erlaubt die geringere Höhe des Spannutbereichs 28 relativ zur Schneidkante 24, die im allgemeinen im Be­ reich zwischen 0,1295 und 0,1549 mm liegt, daß das bear­ beitete Werkstückmaterial mit dem unteren Abschnitt der Schneidlippenfase 26 in Kontakt gelangt, was die Spanlen­ kung bei niedrigen Vorschubraten während flacher Ein­ stechoperationen unterstützt.

Wie weiterhin in den Fig. 1 bis 6 gezeigt, enthält der Einsatz 10 einen schräg nach oben weisenden Spanbrecher­ abschnitt 30, der an den Spannutbereich 28 und an die Schneidlippenfase 26 angrenzt. Der schräg nach oben wei­ sende Spanbrecherabschnitt 30 führt zu einer Ebene 32, die auf größerer Höhe als die Schneidkante 24 und der Spannutbereich 28 angeordnet ist und im allgemeinen im Bereich von 0,2261/0,2515 bzw. 0,3556/0,4064 mm liegt.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist der Spanbrecherab­ schnitt 30 symmetrisch um die Achse X-X konfiguriert. Der Spanbrecherabschnitt 30 enthält beiderseits von und ohne Unterbrechung mit einem nach hinten ausgesparten und durch die Achse X-X halbierten Bereich 36 je einen nach vorn sich erstreckenden, fingerähnlichen Vorsprung 34. Vorzugsweise ist der ausgesparte Bereich 36 im wesentli­ chen kreisbogen- und C-förmig. Der Spannutbereich 28 besitzt eine konvex gekrümmte Vorderkante 38, die zur Stirnfläche 16 vorsteht und sich um die Achse X-X zwi­ schen den nach vorn sich erstreckenden fingerähnlichen Vorsprüngen 34 symmetrisch erstreckt.

Die ebene Konfiguration des Spannutbereichs 38 erhöht die Beanspruchung/Verformung des bearbeiteten Werkstückmate­ rials vor seinem Kontakt mit dem schräg nach oben weisen­ den Spanbrecherabschnitt 30, der geradlinig geneigt ist und mit dem Spannutbereich einen stumpfen Winkel B bil­ det, der im allgemeinen im Bereich von 130° bis 150° liegt. Die konvex gekrümmte Vorderkante 38 erhöht die dem bearbeiteten Werkstück auferlegte Ablenkungswirkung, wenn es sich von der Schneidlippenfase 26 zum Spannutbereich 28 bewegt, und bewirkt den Schutz des Spanbrecherab­ schnitts 30 vor Kraterbildung und Abplatzen, wenn sich das Material über den Spanbrecherabschnitt bewegt.

Die Gestuftheit des Spanbrecherabschnitt 30 relativ zum Spannutbereich 28 schafft ein maximales Spanbrechervermö­ gen während Fräsoperationen sowohl bei niedrigen/höheren Vorschubraten als auch bei niedrigen/höheren Nuttiefen. Beim Fräsen mit niedrigen Vorschubraten und geringen Nuttiefen schafft der abnehmende Winkel B einen maximalen Schutz gegen eine Kraterbildung im Spanbrecherabschnitt 30, was den Verlust der Spanlenkungseigenschaft zur Folge haben kann, bevor der Einsatz seinen normalen Verschleiß­ zustand erreicht hat.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, schafft die Form des Spanbrecherabschnitts 30 bei Fräsarbeiten eine maximale Biegung des bearbeiten Werkstückmaterials. Das bearbei­ tete Werkstückmaterial gelangt zunächst mit den fingerähnlichen Vorsprüngen 34 in Kontakt und biegt sich dann nach innen und weg von den Wänden der gerade gebil­ deten Nut und in den ausgesparten Bereich 36 hinein. Diese Biegewirkung auf das bearbeitete Material erhöht die Beanspruchung/Verformung im Material, so daß es ge­ brochen oder gekräuselt werden kann. Diese verhältnismä­ ßig große Breite der fingerähnlichen Vorsprünge 34 zu­ sammen mit dem verhältnismäßig großen Radius des ausge­ sparten Bereichs 36 schafft einen Schutz gegen eine Spanansammlung im Spanbrecherabschnitt 30. Wie in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigt, erhebt sich der Spanbrecherab­ schnitt 30 von der Schneidlippenfase 26 längs der Seiten des Einsatzes 10, wodurch die Spanlenkung während Dreh­ vorgängen erhöht wird.

Wie wiederum in Fig. 1 gezeigt ist, enthält der Einsatz- Körperabschnitt 12 eine obere Fläche 44 und eine untere Fläche 46, die zwischen den Schneidenden 14 jeweils eine in Längsrichtung sich erstreckende Aussparung 48 in Form eines umgedrehten V besitzen, die der Anordnung des Ein­ satzes dienen. Die Aussparungen 48 in Form eines umge­ drehten V sind voneinander abgewandt und erhöhen die Leistungseigenschaft des Einsatzes 10 durch Maximierung seiner Haltekraft bei minimalem Klemmdruck während Fräs- und Formgebungsoperationen.

Obwohl die Erfindung anhand einer besonderen Ausführungs­ form beschrieben worden ist, sind selbstverständlich innerhalb des Geistes und des Umfangs des beschriebenen erfinderischen Konzepts zahlreiche Änderungen möglich. Daher ist beabsichtigt, daß die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform eingeschränkt ist, sondern daß der volle Umfang durch die folgenden Ansprüche defi­ niert ist.

Claims (17)

1. Schneideinsatz (10) mit im allgemeinen polygona­ ler Form und einem Schneidende (14), das eine vordere Stirnfläche (16), Seitenflächen (18), eine obere Fläche (48) und eine untere Fläche (46) enthält, wobei die Schnittlinie zwischen der oberen Fläche (20), der Stirn­ fläche (16) und den Seitenflächen (18) eine Schneidkante (24) bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fläche (20) enthält:
eine Schneidlippenfase (26) mit im allgemeinen konkaver Form um eine in Längsrichtung zwischen den Sei­ tenflächen (18) sich erstreckende Achse (X-X), wobei die Fase von der Schneidkante (24) nach unten und nach innen geneigt ist,
einen Spannutbereich (28), der an die Schneidlip­ penfase (26) angrenzt, sich hiervon nach innen erstreckt und auf geringerer Höhe als die Schneidkante (24) ange­ ordnet ist, und
einen nach oben geneigten Spanbrecherabschnitt (30), der an den Spannutbereich (28) und an die Schneid­ lippenfase (26) angrenzt und zu einer Ebene (32) führt, die sich auf größerer Höhe als die Schneidkante (24) und der Spannutbereich (28) befindet, wobei der Spanbrecher­ abschnitt (30) im allgemeinen symmetrisch um die Achse (X-X) konfiguriert ist und beiderseits von einem und ohne Unterbrechung mit einem nach hinten ausgesparten, durch die Achse (X-X) im wesentlichen halbierten Bereich (36) je einen nach vorn sich erstreckenden, fingerähnlichen Vorsprung enthält (34).

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spanbrecherabschnitt (30) im allgemeinen geradlinig geneigt ist und mit dem Spannutbereich (28) einen stumpfen Winkel bildet.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel im Bereich von 130° bis 150° liegt.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidlippenfase (26) im allgemeinen gerad­ linig geneigt ist und mit dem Spannutbereich (28) einen stumpfen Winkel bildet.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der stumpfe Winkel im Bereich von 164° bis 174° liegt.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Schneidkante (24) und dem Spannutbereich (28) im allgemeinen im Bereich von 0,1295 bis 0,1549 mm liegt.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Schneidkante (24) und der Ebene (32) im allgemeinen im Bereich von 0,2261 bis 0,2515 mm liegt.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Ebene (32) und dem Spannutbereich (28) im allgemeinen im Bereich von 0,3556 bis 0,4064 mm liegt.

9. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannutbereich (28) eine konvex gekrümmte Vorderkante (38) besitzt, die zu der an die Schneidlip­ penfase (26) angrenzenden Stirnfläche (16) vorsteht.

10. Schneideinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die konvex gekrümmte Vorderkante (38) zwi­ schen den nach vorn sich erstreckenden, fingerähnlichen Vorsprüngen (34) erstreckt.

11. Schneideinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gekrümmte Vorderkante (38) im allgemeinen symmetrisch um die Achse (X-X) konfiguriert ist.

12. Schneideinsatz nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die im allgemeinen konkave Form eine konische Form ist, die sich vom Ende nach innen erweitert.

13. Schneideinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Schneidkante (24) und dem Spannutbereich (28) im allgemeinen im Bereich von 0,1295 bis 0,1549 mm liegt.

14. Schneideinsatz nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Schneidkante (24) und der Ebene (32) im allgemeinen im Bereich von 0,2261 bis 0,2515 mm liegt.

15. Schneideinsatz nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhendifferenz zwischen der Ebene (32) und dem Spannutbereich (28) im allgemeinen im Bereich von 0,3556 bis 0,4064 mm liegt.

16. Schneideinsatz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Schneidenden, die sich auf gegenüberliegen­ den Seiten eines polygonal geformten Körperabschnitts (12) befinden.

17. Schneideinsatz nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körperabschnitt (12) zwischen den Schneiden­ den eine obere Fläche (48) und eine untere Fläche (46) enthält, in denen jeweils eine in Längsrichtung sich erstreckende Aussparung ausgebildet ist, die der Anbrin­ gung des Einsatzes dienen.