DE2309443B2 - Vieleckiger schneideinsatz - Google Patents
Vieleckiger schneideinsatzInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft einen vieleckigen Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Schneideinsatz dieser Art (US-PS 33 81 349) ist jeder in einer Spanbrechernut im
Abstand zur zugeordneten Schneidkante parallel verlaufende Spanbrechervorsprung in Form einer
geradlinig verlaufenden Rippe ausgebildet, welche die genannte, der Schneidkante benachbarte Spanbrechernut
gegenüber einer weiteren parallel verlaufenden Nut abgrenzt. Ein derart ausgebildeter Schneideinsatz
eignet sich jedoch nur zur Anwendung in einem sehr eng begrenzten Bereich unterschiedlicher Schnittbedingungen,
beispielsweise unterschiedlicher Vorschubgeschwindigkeiten, da Form, Abmessungen und Lage
jedes rippenförmigen Spanbrechervorsprungs auf spezielle Schnittbedirigungen, wie Dicke und Krümmungsradius
der ablaufender1. Späne oder Vorschubgeschwindigkeit,
abgestimmt sind. Es eignet sich daher ein derartiger Schneideinsatz, wenn er für relativ geringe
Vorschubgeschwindigkeiten und zur Erzeugung dünner Späne mit relativ kleinem Krümmungsradius dimensioniert
ist, nicht zur Anwendung bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten und zur Erzeugung relativ dicker
Späne mit großem Krümmungsradius und umgekehrt.
Hinzu kommt, daß bei dem vorbekannten Schneideinsatz
eine relativ große Berührungsfläche zwischen dem Span und der jeweiligen Spanbrecherrippe gegeben ist,
weswegen solch ein Schneideinsatz leicht einem thermischen Verschleiß oder einer entsprechenden
Beschädigung unterworfen sein kann, was eine Verkürzung der Lebensdauer zur Folge hat. Auf Grund der
erwähnten großen Berührungsfläche zwischen Span und jeweiliger Spanbrecherrippe zeigt sich weiterhin,
daß dann, wenn der bekannte Schneideinsatz bei schweren Schnittbedingungen zur Anwendung gelangt,
die jeweilige Spanbrecherrippe nicht nur einen großen Schnittwiderstand erzeugt, sondern auch in unerwünschter
Weise eine nur relativ geringe Abnutzung aufweist, so daß die Berührungsstelle zwischen Span
und Spanbrecherrippe konstant bleibt und es unmöglich wird, die Krümmung des ablaufenden Spans automatisch
auf den optimalen Wert einzusteuern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Schneideinsatz der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten,
daß er außer einem großen Anwendungsbereich für unterschiedliche Schnittbedingungen, insbesondere
unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten, nicht nur eine erhöhte Lebensdauer aufweist, sondern
auch die Brechung von Spänen unterschiedlicher Stärke ermöglicht und die Brechung der Späne insgesamt
erleichtert.
Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen
enthalten.
Auf Grund der erfindungsgemäßen Maßnahme, den Spanbrechervorsprung aus einer Vielzahl von im
Abstand nebeneinanderliegenden Vorsprüngen in Form von Kugelsegmenten vorzusehen, ergibt sich der
Vorteil, daß sich die Berührungsstelle zwischen Span und jeweiligem Vorsprung in Abhängigkeit von der
Schnittiefe und damit der Spanstärke verschiebt, so daß dadurch Späne unterschiedlicher Stärke gebrochen
werden können. Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorsprünge können die ablaufenden
Späne auch in ihrer Breite durch die einzelnen Vorsprünge gebrochen werden, so daß die Brechung der
Späne insgesamt erleichtert wird. Dies beruht unter anderem darauf, daß die in Berührung mit dem Span
kommende Oberfläche jedes Vorsprungs wegen der vorliegenden kleinen Berührungsfläche relativ leicht
abgeschliffen wird, so daß sich die jeweilige Berührungsstelle in Abhängigkeit von den speziellen Schnittbedingungen
verschiebt und dadurch jeder ablaufende Span unter optimalen Bedingungen gekrümmt bzw. abgeführt
werden kann.
Aus diesem Grund ergibt sich auch eine außerordentlich vielseitige Anwendung ein und desselben erfinduifigsgemäßen
Schneideinsatzes für eine große Anzahl unterschiedlicher Schnittbedingungen bei gleichzeitig
erhöhter Lebensdauer, da auf Grund der kleinen Berührungsfläche zwischen dem Span und den einzelnen
Vorsprüngen ein geringer Schnittwiderstand und damit auch ein geringer thermischer Verschleiß vorliegt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
F i g. IA den Schneideinsatz in Draufsicht,
F i g. 1B in Seitenansicht,
Fig. IC vergrößert im Schnitt gemäß der Linie C-C
in Fig. IA,
Fig. ID vergrößert im Schnitt gemäß der Linie D-D
in Fig. IAund
Fig. IE vergrößert im Schnitt gemäß der Linie E-Em
Fig. IA.
Fig.2A die Erzeugung eines relativ dünnen Spans
mittels des Schneideinsatzes und
Fig.2B die Erzeugung eines relativ dicken Spans
mittels desselben Schneideinsatzes.
Der aus Fig. IA bis IE ersichtliche Schneideinsatz 10
weist eine regelmäßige Dreiecksform a;jf und besitzt an seiner einen Deckfläche eine Vielzahl von Schneidkanten
11, die sich längs aller Kanten der drei Seitenflächen
des Schneideinsatzes 10 erstrecken und von der Deckfläche aus nach oben ragen. Hierdurch wird in der
Deckfläche eine Ausnehmung 16 gebildet, die eine vorbestiminte Tiefe aufweist und von den jeweils im
Abstand hierzu angeordneten Schneidkanten 11 umge- m
ben ist. Die Flächen zwischen dem Boden der Ausnehmung 16 und den Schneidkanten 11 verlaufen
von außen mit einer leichten Neigung schräg nach unten in Richtung auf den Mittelpunkt der Ausnehmung 16
und erstrecken sich längs aller Schneidkanten 11, so daß hierdurch Rampenflächen 12 gebildet sind. Selbstverständlich
können die eine gekrümmte Neigung aufweisenden Rampenflächen 12 auch in Form einer schrägen
Ebene verlaufen. An den Rampenflächen 12 ist eine Vielzahl von Vorsprüngen 13 und 14 vorgesehen, die
sich insbesondere am unteren Ende der Rampenflächen
12 befinden, und zwar an Stellen, die im Abstand zu den Schneidkanten 11 oder den drei Ecken 15 des
Schneideinsatzes 10 liegen. Der Mittelpunkt jedes an den Schneideinsatzecken 15 vorgesehenen Vorsprungs
13 liegt auf der Halbierungslinie desjenigen Winkels, der von jeweils zwei benachbarten Seitenflächen des
Schneideinsatzes 10 eingeschlossen wird, während die Spitze jedes Vorsprungs 13 im wesentlichen auf der
gleichen Höhe wie die Schneidkanten 11 liegt. Zwischen jeweils zwei Eckvorsprüngen 13 ist eine Vielzahl
weiterer Vorsprünge 14 vorgesehen, die im Abstand zueinander bzw. zu den Eckvorsprüngen 13 in einer
Reihe angeordnet sind und die gleiche Höhe wie die Vorsprünge f3 aufweisen oder geringfügig niedriger als
diese sein können. Die Reihen der Vorsprünge 14 sind symmetrisch in bezug auf die Seilenmitte des Schneideinsatzes
10 angeordnet und weisen außerdem zu den jeweils benachbarten Schneidkanten 11 einen Abstand
von etwa 1 bis 3 mm auf. Weiterhin beträgt der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter
Vorsprünge 14 etwa 2 bis 4 mm. Obwohl jede Vorsprungreihe, die zwei Eckvorsprünge 13 und eine
große Anzahl weiterer Vorsprünge 14 (fünf beim dargestellten Ausführungsbeispiel) aufweist, gemäß
Fig. IA jeweils geringfügig von einer zu den Schneidkanten
11 parallelen Linie abweicht, können die Vorsprungreihen selbstverständlich auch parallel zu den
Schneidkanten 11 verlaufen.
Die Vorsprünge 13, 14 weisen die Form eines Kugelsegmentes auf und münden an ihrer Basis jeweils
mit gleichmäßiger Krümmung in den Körper des Schneideinsatzes 10 ein.
In Fig.2A und 2B sind Späne dargestellt, die unterschiedliche Dicken aufweisen und vom beschriebenen
Schneideinsatz erzeugt wurden. Wenn, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2A der Fall, die
Vorschubgeschwindigkeit relativ klein ist, was die Erzeugung eines Spans 4 relativ geringer Dicke zur
Folge hat, bewegt sich dieser Span 4 längs der Rampenfläche 12 nach unten, bis er auf einen der
Vorsprünge 13 oder 14 auftrifft; hierauf verläuft der Span 4 sodann längs der Flanke des jeweiligen
Vorsprungs 13 bzw. 14 gekrümmt nach oben und krümmt sich dann in sich selbst nach oben. Wenn daher
der erzeugte Span 4 eine relativ geringe Dicke hat, bedeutet dies, daß sich der Span 4 in vollem Kontakt mit
der geneigten Rampenfläche 12 zwischen der Schneidkante 11 und dem jeweiligen Vorsprung 13 bzw. 14 in
sich selbst krümmt, was zur Folge hat, daß die Kräuselung des Spans 4 einen relativ kleinen Krümmungsradius
aufweist. Wenn demgegenüber, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2B der Fall, die
Vorschubgeschwindigkeit groß ist, was die Erzeugung eines Spans 4 relativ großer Dicke zur Folge hat, bewegt
sich der Span lediglich in teilweisem Kontakt mit der geneigten Rampenfläche 12 nach vorn, so daß er mit
dieser nicht in volle Berührung gelangt, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel mit dem dünnen Span 4 gemäß
F i g. 2A der Fall ist. Dies- erfolgt so lange, bis der Span 4 auf einen der Vorsprünge 13 oder 14 auftrifft, wobei er
lediglich den oberen Teil des jeweiligen Vorsprungs 13 oder 14 berührt und sich dann selbst krümmt. Das hat
zur Folge, daß der Span 4 einen relativ großen Krümmungsradius erhält, der größer ist als der
Krümmungsradius des Spanes 4 gemäß Fig. 2A. Bei Anwendung des beschriebenen Schneideinsatzes variiert
daher der Krümmungsradius des jeweils erzeugten Spanes in Abhängigkeit von der Spandicke und der
Vorschubgeschwindigkeit, so daß der Schneideinsatz in einem weiten Bereich unterschiedlich großer Vorschubgeschwindigkeiten
und sonstiger unterschiedlicher Schnittbedingungen angewendet werden kann.
Die Eigenschaften des beschriebenen Schneideinsatzes und der bekannten Schneideinsälze, welche
Spanbrechernuten aufweisen, sind im folgenden einander gegenübergestellt:
(A) Vergleich der Spankräuselung bei Schneideinsäizen
mit geringer Vorschubgeschwindigkeit
Werkstück: SC M3
(geschmiedeter Legierungsstahl mit folgender Zusammensetzung:
0,33 - 0,38% C, 1,5 - 0,35% Si,
0,6-0,85% Mn, ca. 0,030% P, ca. 0,030% S,
ca.0,35%Cu,ca.0,3%Ni,
0,90- 1,20% Cr und ca. 0,15-0,35% Mo)
Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
Vorschubgeschwindigkeit 0,1 mm/U
Schnittiefe: 1 —2 mm
Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
Vorschubgeschwindigkeit 0,1 mm/U
Schnittiefe: 1 —2 mm
Die durch dit: bekannten Schneideinsätze erzeugten Späne kräuselten sich nicht selbst, sondern blieben in
weitgehend geradeverlaufender Form, was eine Behinderung des Schneidvorgangs zur Folge hatte. Demgegenüber
kräuselten sich die durch den beschriebenen Schneideinsatz erzeugten Späne in geeigneter Weise
selbst in spiralige Form.
(B) Vergleich der Spankräuselung bei Schneideinsätzen
mit großer Vorschubgeschwindigkeit
Werkstück: SC M3
Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
Vorschubgeschwindigkeit. 0,6 mm/L)
Schnittiefe: 3,5 mm
Schnittgeschwindigkeit: 100 m/min
Vorschubgeschwindigkeit. 0,6 mm/L)
Schnittiefe: 3,5 mm
Die durch die bekannten Schneideinsätze erzeugten Späne kräuselten sich selbst und hatten einen derart
außerordentlich kleinen Krümmungsradius, daß sie sich zwischen der Werkstückfläche und der Arbeitsfläche
der Schneideinsätze festsetzten und sich hiervon schleudernd entfernten. Demgegenüber kräuselten sich
die durch den beschriebenen Schneideinsatz erzeugten Späne selbst, wobei sie einen geeigneten Krümmungsradius
aufwiesen und gleichförmig entfernt werden konnten.
(C) Vergleich der Lebensdauer der Schneideinsätze
Werkstück: SK5
(geschmiedeter Legierungsstahl mit folgender Zusammensetzung:
0,84% C, 0,18% Si, 0,32% Mn, 0,010% P, 0,004% S, 0.11 Ni und 0,09% Cr)
Schnittgeschwindigkeit: 130 m/min
Vorschubgeschwindigkeit: 0,34 mm/U
Die Spanflächen der bekannten Schneideinsätze waren bei kontinuierlichem Schneidvorgang schon nach
5 Minuten bis auf die Kratergrenztiefe abgenutzt. Demgegenüber konnte der beschriebene Schneideinsatz
bei kontinuierlichem Schneidvorgang 8 Minuten lang verwendet werden.
Wie aus vorstehendem deutlich wird, kräuseln sich, da zwischen den Vorsprüngen 13 und/oder 14 Kräuselberciche
gebildet sind, erzeugte Späne geringer Dicke selbst, da sie sich längs der Kräuselbereiche nach vorne
bewegen. Demgegenüber schieben sich erzeugte Späne großer Dicke nacheinander durch die Ausnehmungen,
während sie die Spitzen der Vorsprünge 13, 14 abschleifen und die Höhe der Vorsprünge 13, 14
allmählich verringern, wodurch sich die Späne in gleichförmiger Weise selbst kräuseln können. Aus
diesem Grund kann der beschriebene Schneideinsatz, unabhängig von der jeweils angewendeten Vorschubge-
S schwindigkeit, bei sehr vielen verschiedenen Schnittbedingungen
verwendet werden. Da zwischen dem Schneideinsatz und den erzeugten Spänen ein sehr
kleiner Berührungsbereich gegeben ist (bei einem Zerspanen mit großer Vorschubgeschwindigkeil beriih-
ren die Späne 4 nicht den gesamten Kräuselbereich, sondern überbrücken den Bereich zwischen der
Schneidkante 11 und den Vorsprüngen 13, 14 und krümmen sich dort selbst), treffen die Späne nur auf
einen relativ geringen Widerstand, weswegen auch der Schnittwiderstand reduziert wird. Da weiterhin auch der
Berührungsbereich zwischen den Spänen und dem Schneideinsatz klein ist, wird letzterer nur in relativ
geringem Ausmaß einem thermischen Verschleiß unterworfen, wodurch seine Lebensdauer verlängert ist.
Es ist selbstverstädlich möglich, dem Schneideinsat?
außer der Form eines regelmäßigen Dreiecks jede andere polygonale, beispielsweise quadratische, rautenförmige
od. dgl. Form zu verleihen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vieleckiger Schneideinsatz für Schneidwerkzeuge der spanabhebenden Bearbeitung mit parallelen
Deckflächen und zu diesen rechtwinkligen Seitenflächen, deren Schnittlinien mit einer der
beiden Deckflächen die Schneidkanten bilden, wobei längs jeder Schneidkante eine Spanbrechernut mit
darin längs verlaufendem Spanbrechervorsprung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spanbrechervorsprung aus einer Vielzahl von im Abstand nebeneinanderliegenden Vorsprüngen
(13,14) in Form von Kugelsegmemen besteht.
2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen der Vorsprünge (14)
längs einer etwas gekrümmten Linie verlaufen, wobei die mittleren Vorsprünge (14) jeweils einer
Reihe näher am Mittelpunkt des Schneideinsatzes (10) liegen als die übrigen Vorsprünge derselben
Reihe.
3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (13,14) gleiche
Höhe wie die Schneidkanten (11) aufweisen.
4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunktabstand zwischen jeweils zwei benachbarten Vorsprüngen
(13 bzw. 14) jeder Reihe etwa 2 bis 4 mm beträgt.
5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorsprungreihe von der ihr benachbarten Schneidkante (U) einen
Abstand von etwa 1 bis 3 mm aufweist.
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