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Die
Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug für schälartige Zerspanungsbearbeitungen,
mit nebeneinander angeordneten Haupt- und Nebenschneiden, die zusammen einen
stumpfen Winkel einschließen, und
mit einer entlang diesen Schneiden angeordneten Spanleitstufe mit
einer zur Schneidkante gewandten Anstiegsflanke, wobei die Nebenschneiden wesentlich
länger
ausgebildet sind als die Hauptschneiden.
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Sogenannte
Drehschälmaschinen
werden zur wirtschaftlichen Massenfertigung von Blankstählen hoher
Qualität
und zum Grobschälen
dickwandiger Rohre und von gewalztem oder gegossenem Rundstahl eingesetzt.
Unter den obengenannten schälartigen
Zerspanungsbearbeitungen werden Schäldreharbeiten verstanden, bei
denen ein Längs-Runddrehen
mit großem
Vorschub unter Verwendung eines konzentrisch zum Werkstück umlaufenden
Schneidwerkzeuges verwendet wird. Charakteristisch für solche
schälenden
Bearbeitungen ist eine Vorschubbewegung, die parallel oder unter
kleinen Winkeln zur Schneidkante verläuft und die im Vergleich zur
Schnittiefe groß ist.
Das Verhältnis
zwischen dem Vorschub und der Schnittiefe wird auch als "Schälschnitt" bezeichnet.
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Die
Geometrie der spanabhebenden Werkzeuge zum Schälen bzw. Wellendrehen zeichnet
sich durch eine im Vergleich zur Hauptschneide lange Nebenschneide
aus, die unter einem Einstellwinkel zwischen 0° und 2° zum Werkstück angeordnet ist. Neben der
Grob-Zerspanung an der Hauptschneide wird durch die Nebenschneide
eine zusätzliche
Glättungs-Zerspanung
durchgeführt,
die Oberflächenrauhigkeiten
des Werkstückes
von 4 μm
bis 8 μm
erreichen läßt.
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Im
wesentlichen achteckige Werkzeuge zum Schälen bzw. Wellendrehen werden
bereits in der
DE-C-18
00 195 dargestellt und beschrieben. Der betreffende Schneideinsatz
ist als längliches Achteck ausgebildet
und besitzt auf der Vorder- und Rückseite je zwei schräg gegenüberliegende
Schneidkanten, die aus einer Haupt- und einer Nebenschneide bestehen,
die jedoch in etwa gleich lang sind.
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Einen
Schneideinsatz mit einer deutlich verlängerten Nebenschneide, deren
Länge so
gewählt ist,
daß sie
den Vorschub bei einer Umdrehung des Werkstückes überdeckt, ist der
DE 22 38 888 B2 zu entnehmen.
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Eine
Verringerung der Werkzeugkosten beim Arbeiten mit hohen Spantiefen
und großen
Vorschüben
soll nach der
DE 28
25 748 A1 dadurch erreicht werden, daß der Schneideinsatz eine erste
und eine unmittelbar daran anschließende zweite Hauptschneide
und eine Nebenschneide aufweist, wobei bezogen auf die Achse des
zu bearbeitenden Werkstückes
der Einstellwinkel der ersten Hauptschneide größer als der Einstellwinkel
der zweiten Hauptschneide gewählt
werden soll und der Einstellwinkel der zweiten Hauptschneide wiederum
größer als
der Einstellwinkel der Nebenschneide ist.
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Eine
weitere für
schälartige
Zerspanungsbearbeitungen geeignete Wendeschneidplatte wird in der
EP 0 117 400 B1 beschrieben.
Hierbei handelt es sich um eine neuneckige Wendeschneidplatte, die auf
der Unter- und Oberseite jeweils drei ungleichlange Haupt- und Nebenschneiden
aufweist und die Form eines gleichseitigen Dreieckes mit symmetrisch abgewinkelten
Spitzen hat. Die Hauptschneiden liegen im Bereich dieser abgewinkelten
Spitzen und sind kürzer
als die Nebenschneiden ausgebildet, wobei das Verhältnis der
Länge der
Hauptschneiden zur Länge
der Nebenschneiden zwischen 1:1,5 bis 1:3 liegen soll. Die Hauptschneiden
gehen über
gerundete Ecken in die Nebenschneiden über, wobei der Radius der gerundeten
Ecken etwa dem Radius des eingeschriebenen Kreises der Wendeschneidplatte
entspricht. Die Hauptschneiden an der Oberseite liegen den Hauptschneiden
an der Unterseite seitenverkehrt gegenüber.
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Jede
Hauptschneide besitzt eine Spanformnut, die in etwa parallel zur
Hauptschneide verläuft. Die
Spanformnut geht spanflächeneinwärts in eine Anstiegsflanke über, die
mit einer oberen Kante abschließt.
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Die
DE 43 09 897 A1 betrifft
ein Schneidwerkzeug zum Fräsen,
mit einem in einer Draufsicht quadratischen Schneideinsatz, der
dadurch gekennzeichnet ist, dass eine abgerundete Kante und eine geradlinige
Eckschneide zusammen zwischen der Haupt- und der Nebenschnittkante
in jedem Eckenabschnitt des Einsatzes ausgebildet sind. Ferner ist auf
jedem Eckabschnitt der Spanfläche
des Schneideinsatzes ein Vorsprung ausgebildet, durch den ein gleichförmiger Fluss
des Verschnitts sichergestellt sein soll.
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Die
US 5 577 867 A behandelt
einen polygonalen Schneideinsatz mit einer Spanfläche, die
einen zentralen, gegenüber
der durch die Schneidkanten definierten Ebene oder gegenüber einer
sich an die Schneidkanten anschließenden ggf. darin angeordneten
einzelnen Erhebung aufweisende spanbrechernuterhabenen Spanbrecher
besitzt, der zu einem Schneideckenbereich hin in Form von mindestens
einer Längsrippe,
vorzugsweise zwei Längsrippen
ausläuft,
die symmetrisch zu einer Schneideckenwinkelhalbierenden angeordnet
sind und deren Längsachsen
einen gemeinsamen Schnittpunkt im Bereich des Spanbrechers aufweisen.
Die so ausgestalteten Schneidecken sind spitzwinklig ausgebildet.
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Auch
bei den übrigen
nach dem Stand der Technik bekannten Schneidwerkzeugen sind Spanleitstufen
bekannt, die im wesentlichen parallel zur Nebenschneide verlaufen,
aber stets mit einer oberen geradlinigen Kante abschließen. Solche
Spanleitstufen heben zwar den ablaufenden Span vom Werkstück weggerichtet
ab, jedoch mangelt es an einer ausreichenden Spanführung, so
daß der
ablaufende Span bereits unkontrolliert ist. Darüber hinaus reichen die Spanleitstufen
häufig
auch nicht aus, um den gewünschten
Spanbruch zu erzeugen, mit der Folge, daß die Gefahr der Entstehung
von Wirrspänen
besteht.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Schneidwerkzeug
durch Optimierung der Spanleitstufe dahingehend zu verbessern, daß relativ
dünne,
elastische Späne
mit geringer Reibung geführt,
kontrolliert und gebrochen werden, daß beim Zerspanen verwendetes
Kühlschmiermittel
in höchstmöglichem
Maße wirksam
an den Zerspanungsort gelangen kann und die Spanleitstufe eine sichere
Führung
des Spanes erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 gelöst, das
erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß die
Spanleitstufe in einer Draufsicht betrachtet mindestens zwei durch
benachbarte Einbuchtungen seitlich begrenzte Vorsprünge aufweist.
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Im
Gegensatz zu dem nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen wird
damit von einer mit einer geradlinigen Kante endenden Spanleitstufe abgegangen,
wodurch sich mehrere Vorteile ergeben: Da der ablaufende Span durch
die Vorsprünge geführt wird,
ergibt sich eine geringfügigere
Reibung beim Spanablauf. Zudem können
die zwei oder mehr Vorsprünge
auch die Richtung des ablaufenden Spanes fixieren und auch eine
bessere Spanbrechung erreichen.
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Die
veränderte
Spanleitstufengeometrie führt
zudem zu einer besseren Kühlschmiermittelzufuhr
an die jeweils aktiven Schneiden. Die vorliegende Erfindung läßt sich
an jeder Schneidwerkzeuggrundform realisieren, gleichgültig, ob
es sich hierbei um längliche
(achteckige), trigonale (neuneckige) oder hiervon abgeleitete Formen
handelt.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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So
wird vorzugsweise der erste Vorsprung etwa in Höhe des Bereiches der Hauptschneide
oder im Übergangsbereich
zwischen der Hauptschneide und der Nebenschneide bzw. anfangs der
Nebenschneide liegen. Der zu diesem Vorsprung benachbarte zweite
Vorsprung, der von diesem durch eine Einbuchtung getrennt ist, liegt
in jedem Fall parallel bzw. seitlich zur Nebenschneide.
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Die
Vorsprünge
liegen mit ihrer der jeweiligen Schneidkante zugewandten Seite,
d. h. ihrer oberen Kante, auf einer Geraden, die mit der Schneidkante
des Schneidwerkzeuges einen Winkel zwischen –15° und 35°, vorzugsweise zwischen 5° und 15° bildet.
Die genannten Einbuchtungen stellen demgegenüber in bezug auf die Schneidkante
zurückgesetzte
Bereich dar.
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Die
Ausbildung der Vorsprünge
kann vielfältig
gewählt
werden; betreffende Formen können spitz,
rund, streckenweise geradlinig oder auch konkav gewählt sein.
Den beiden letztgenannten Ausführungsformen,
bei denen die obere Kante der Vorsprünge zumindest teilweise linear
oder zwischen zwei Randpunkten leicht konkav ausgebildet ist, wird der
Vorzug gegeben. Die betreffende Länge des linearen Stückes einer
Vorsprung-Kante oder der Abstand zwischen zwei Randpunkten mit einem
dazwischenliegenden konkaven Zwischenstück beträgt erfindungsgemäß bis zu
6 mm, vorzugsweise werden Längen
bzw. Abstände
zwischen 1,5 mm und 4,5 mm angestrebt. Die Breite der Einbuchtung
soll gegenüber
der genannten Länge
bzw. dem genannten Abstand mindestens halb so groß sein.
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Die
erfindungsgemäße Spanleitstufenform kann
in einer anderen Betrachtungsweise auch als eine durch Einbuchtungen
unterbrochene linear verlaufende Spanleitstufe angesehen werden,
deren obere Kante entweder parallel oder spitzwinklig zur Nebenschneidkante
verläuft.
Mißt man
von der oberen Kante des ersten Vorsprunges den (kürzesten) Abstand
zur Schneidkante, so beträgt
dieser nach einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen 0,5 mm bis
5 mm, vorzugsweise 1,5 mm bis 3 mm. Der Abstand vom tiefsten Punkt
der zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsprung liegenden Einbuchtung zur
Schneidkante soll 0,3 mm bis 3 mm größer als der vorgenannte Abstand
sein, vorzugsweise 0,8 mm bis 1,5 mm. Der Neigungswinkel der Anstiegsflanke zur
Spanleitstufenoberkante kann im Bereich der Vorsprünge und/oder
der Ausnehmungen jeweils gleich groß, d. h. entlang der Haupt- und Nebenschneidkante
konstant oder verschieden sein. Die betreffenden Winkel der Anstiegsflanken
sollten erfindungsgemäß im Bereich
des Vorsprunges zwischen 45° und
25°, vorzugsweise
35° bis
25°, und
im Bereich der Einbuchtung zwischen 45° und 15°, vorzugsweise 45° und dem
Flankenwinkel der Anstiegsflanke im Bereich des Vorsprunges liegen.
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Ebenso
kann der Spanwinkel im Bereich der Haupt- und Nebenschneide entlang
der gesamten Schneidkante konstant sein oder variieren. Nach der vorliegenden
Erfindung sollte der Spanwinkel zwischen –15° und 25°, vorzugsweise zwischen +5° bis +15° liegen,
wobei sich im letzteren Fall eine entlang der Schneidkante angeordnete
Spannut ausbildet.
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Die
relative Höhe
der oberen Kante der Spanleitstufe zur Schneidkantenebene kann ebenfalls
negativ, positiv oder 0 sein, d. h., die betreffende obere Kante
der Spanleitstufe liegt dann auf gleicher Höhe wie die Schneidkantenebene,
wobei sich zwischen der genannten oberen Kante und der Schneidkante
eine Spannut befindet. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform
gewählt,
bei der die genannte obere Kante oberhalb der Schneidkantenebene
liegt, insbesondere zwischen 0,1 bis 0,5 m oberhalb dieser Ebene.
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Die
Spanleitstufe ist im einfachsten Fall derart aufgebaut, daß nur zwei
Vorsprünge
vorgesehen sind, die jeweils beidseitig durch Einbuchtungen begrenzt
werden, wobei sich an die letzte Einbuchtung eine geradlinige obere
Kante der Spanleitstufe anschließt, die auf derselben Verbindungsgeraden
wie die obere Kante der Vorsprünge
liegt.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
kann die an die Nebenschneiden und/oder an deren Übergangsbereich
zur Hauptschneide angrenzende Freifläche eine (negative) Fase aufweisen.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen
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1 eine
Draufsicht auf eine längliche Schälplatte,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
der Spanleitstufe in einer Draufsicht,
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3 einen
Schnitt längs
der Linie A-A nach 2,
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4 einen
Schnitt längs
der Linie B-B nach 2 und
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5 eine
perspektivische Ansicht einer neuneckigen Schneidelatte.
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Die
Draufsicht-Kontur der in
1 dargestellten Schneidelatte
mit Ausnahme der Spanleitstufe ist beispielsweise aus der
DE 22 38 888 B2 seit langem
bekannt. Der längliche
Schneideinsatz
10 besitzt eine Spanfläche
11, jeweilige
Hauptschneiden
12 sowie Nebenschneiden
13, die
wesentlich länger als
die Hauptschneiden
12 ausgebildet sind. Die jeweils kurzen
Enden
14 können
als Einspannenden dienen. Der Schneideinsatz
10 besitzt
erfindungsgemäß eine neuartige
Spanleitstufe
15, die anhand der
2 erläutert werden
soll. Wie aus
2 näher ersichtlich, geht die Hauptschneide
12 über einen
Radius R in die Nebenschneide
13 über. Die Spanleitstufe
15 beginnt
außerhalb
des durch die maximale Schnittiefe a
p vorgegebenen
Bereiches, wobei zwei Vorsprünge
16 und
17 beidseitig
durch Einbuchtungen
18,
19 und
20 begrenzt
sind. Die Vorsprünge
16 und
17 besitzen
eine vordere lineare obere Kante
161 bzw.
171,
deren Verlängerungen
auf einer gemeinsamen Geraden liegen, auf der auch das lineare Ende
151 der
oberen Kante der Spanleitstufe liegt. Die betreffende Gerade ist
im vorliegenden Fall um einen spitzen Winkel α gegenüber der Nebenschneidkante
13 geneigt.
Die Länge
l des geradlinigen Teiles der oberen Kante
171 bzw.
161 ist
im vorliegenden Fall etwa gleich groß mit der Breite der Einbuchtungen
18,
19 oder
20.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es ebenso möglich, die
Länge l der
Vorsprünge
16 und
17 unterschiedlich
groß zu wählen.
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Wie
aus 3 und 4 hervorgeht, schließt sich
im Anschluß an
die Schneidkante eine Nut 21 an, die gebildet wird durch
eine abfallende Flanke unter einem Winkel α1 bis
hin zu einem tiefsten Muldenpunkt, an den sich zur Spanflächenmitte hin
die Anstiegsflanke 22 unter einem Winkel α2 oder α3 anschließt. Die
Winkel α2 und α3 können
gleich groß oder
auch verschieden sein. Der Abstand a, den die obere Kante 161 von
der Schneidkante 12 bzw. 13 hat, beträgt 1,5 mm
bis 3,0 mm. Der Abstand b der oberen Kante 191 ist um 0,8
mm bis 1,5 mm größer als
der vorerwähnte
Abstand a. Wird der Schneidkörper
beim Schäldrehen
in Vorschubrichtung 23 relativ zum Werkstück bewegt,
dienen die Vorsprünge 16 und 17 als
Leit- und Führungselemente
für den
ablaufenden Span. Durch die Einbuchtungen 19 und 20,
die demgegenüber
zurückgesetzt
sind, verringert sich die Gesamtreibung des ablaufenden Spanes. Zudem
bewirken die Einbuchtungen 19 und 20, daß dort Platz
für das
Kühlschmiermittel
geschaffen wird.
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Der
in den 1 bis 4 dargestellte Schneideinsatz 10 ist
als Wendeschneidplatte mit vier nutzbaren Schneidkanten (Paaren) 12, 13 ausgestattet.
Zusätzlich
ist der zwischen den Spanleitstufen 15 liegende Bereich
der Spanfläche 11 dach- wie
bodenseitig des Schneideinsatzes plan ausgebildet, so daß dieser
mittlere Bereich als Auflagefläche dienen
kann.
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Ausführungsvarianten
der vorliegenden Erfindung an einer neuneckigen Schneidelatte 24 ist
in 5 dargestellt. Diese Schneidelatte besitzt jeweils drei
Hauptschneiden 12 sowie benachbarte Nebenschneiden 13,
an die Schneidkanten anschließende Spannuten 21 sowie
Spanleitstufen 15 in einer der Ausführungsformen nach 1 bis 4 entsprechenden
Formgestaltung. Im mittleren, zwischen den Spanleitstufen 15 liegenden
Spanflächenbereich 11 ist
zudem eine Klemmulde 25 vorgesehen.
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Zu
den beschriebenen Ausführungsformen sind
im übrigen
dergestalt Varianten möglich,
daß die 3 und 4 entnehmbare
Höhe h
auch negativ sein kann; in diesem Fall befindet sich das durch die obere
Kante 161, 191, 171 gebildete Niveau
zwar "oberhalb" der Spannut 21,
aber unterhalb der Schneidkantenebene.