DE2626335A1

DE2626335A1 - Schneideinsatz, insbesondere fuer stirnfraeser

Info

Publication number: DE2626335A1
Application number: DE19762626335
Authority: DE
Inventors: Dennis G Jones; Edward L Sorice
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-06-11
Publication date: 1976-12-23
Also published as: US3975809A; GB1503859A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ERNST STURM

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HORST Reinhard

DIPL.-ING. KARL-JÜRGEN KREUTZ

Anmelderin: Ilennamctal Inc.

LatrclJC, P.A. IuGf)O UCA βαχ, München 40, Leopoldstraße 20/IV

Telefon: (089) 39 64 51

Draht: Itaipatent Bank: Deutsche Bank AG München 21/14171 Postscheck: München 9756-809

Datum 11. Juni 1973 Kr/Ii

Schneideinsatz, insbesondere für Stirnfräser

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz mit Spanbrechernuten, insbesondere für Fräswerkzeuge, mit einem in Draufsicht polygonalen Körper aus verschleißfestem Material mit Ober- und Unterseite und dazu rechtwinkliger Umfangswandung, die von flachen, an den Ecken ineinander übergehenden und je eine Schneidkante mit der Ober- bzw. Unterseite bildenden Stirnflächen gebildet ist, wobei eine sich in Sichtung fort von der Schneidecke verbreiternde Spanbrechernut in dem Bereich jeweils einer Schneidecke ausläuft, die eine nach innen/unten abfallende äußere Flanke und eine über eine Abrundung an diese anschließende, nach oben ansteigende innere Flanke aufweist.

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Derartige Fräs- und Bohrwerkzeuge werden an einer rotierenden Verkzcugmaschinonspindel angebracht. Die Werkzeuge bzw. deren Grundkörper weisen eine Vielzahl von Schlitzen oder Taschen auf, in die jeweils ein Schneideinsatz auswechselbar aufgesetzt und festgeklemmt sind, wobei die Schneideinsätze über den Umfang bzw. den Umriß der Grundkörper vorstehen und somit mit ihren vorstehenden Schneidecken und -kanten das 'Werkstück bearbeiten.

Normalerweise weisen die in den Halter bzw. Grundkörper eingesetzten Schneideinsätze eine bestimmte Kombination (aus einer Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten) von negativen bzw. positiven Spanwinkeln auf (wobei jeweils ein positiver Freiwinkel erforderlich ist). Die Spanwinkel sind dabei auf jeweils die zugehörige radiale und axiale Ebene (Bezugsebene) bezogen.

Es gibt vier Kombinationsmöglichkeiten von Spanwinkeln, nämlich axial und radial, positiv und negativ. Wenn der Schneideinsatz an beiden Seiten mit Schneidecken und -Kanten versehen sein soll, so ist bisher nur die Kombination "negativer radialer und negativer axialer Spanwinkel" möglich die anderen drei Kombinationsmöglichkeiten dagegen sind wegen der erforderlichen geometrischen Bedingungen, insbesondere wegen der erforderlichen Freiwinkel nicht möglich, wenn der Schneideinsatz beidseitig verwendbar, also mit Schneidkanten versehen sein soll.

Da bestimmte Werkzeugwinkelkombinat ionen für bestimmte 1/erk-

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stückmaterialicn bevorzugt v/erden, und da ein beidseitig verwendbarer Schneideinsatz die Anzahl der Schneidkanten verdoppelt , können Spanbrecliernuteh an den Seimeideinsätzen vorgesehen sein, um irgendeine der vorerwähnten vier Ilonbinationsmöglichkeiten einzustellen, wenn der Schneideinsatz in einen negativen Halter, also in einen Halter eingesetzt ist, der bei Sclmeidcinsätsen ohne Spanbrechernut einen negativen axialen und negativen radialen Spanwinkel aufweist.

Diese Spanbrecher- bzw. Spanlcitnuten erstrecken sich parallel zu der Schneidkante und verbreitern sich in Richtung fort von der jeweiligen Schneidecke.

Die bekannten Schneideinsätze haben also einen negativen Spanwinkel, sofern sie. nicht besonderes geformt sind, d. h. sof crn keine Spanbrechernut eingeschliffen wird. Der negative Spanwinkel ist dann erforderlich, um die Freiwinkel an Haupt- und Nebenschneide zwischen Schneideinsatz und Werkstück zu erhalten, wobei der Schneideinsatz dann beidseitig verwendbar ist. (Einfache Quaderform) Den Seitenfreiwinkel erhält man an der radial äußeren Seite des Schneideinsatzes durch Neigen des Schneideinsatzes entsprechend nach rückwärts gegenüber dem zugehörigen liadius, während man den Freiwinkel am Boden (Hauptfreiwinkel) durch entsprochende Neigung des Schneideinsatzes nach vorne gegenüber einer vertikalen Position erhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bzw.

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Einseitigkeit der bekannten Schneideinsatze zu beseitigen; gemäß der Erfindung sollen also Schneideinsätze geschaffen werden, bei welchen die Vorteile unterschiedlicher Spanwinkel bzw. Spam-.'inkelkombinationen, einschließlich positiver Spanwinkel erhalten werden, wenn der Schneideinsatz bzw. der betreffende Schneideinsatz in einen herkömmlichen Halter, insbesondere Stirnfräser eingesetzt werden, bei dem normalerweise die Schneid einsätze negative Spanwinkel aufweisen, wobei wenigstens auf einer Seite des Schneideinsatzes derartig geneigte Spanbrechernuten vorgesehen sind, daß ein neutraler, positiver oder kleinerer negativer (radialer ,und/oder axialer) Spanwinkel erhalten wird. Die Spanbrechernuten können in der Schneidkante QKS laufen oder es kann eine kleine Fase von ca. 0,2 bis 0,3 mm vorgesehen sein, wodurch die Schneidkante verstärkt bzw. verschleißfester wird.

Die Spanbrechernut beginnt jeweils im Bereich der Schneidecke und nimmt in dichtung fort von der Schneidecke an Breite und Tiefe zu und endet im mittleren Bereich der Seitenlänge des Schneideinsatzes, so daß dem Schneideinsatz eine wesentliche Menge Fostmaterial verbleibt, so daß er beträchtliche mechanische Festigkeit hat (durch die Spanbrechernut wenig geschwächt wird). Des weiteren ist gemäß der Erfindung von besonderer Bedeutung, daß die Neigungswinkel der Flanken der Spanbrechernut längs der Spanbrechernut veränderlich sind, insbesondere in Richtung fort von der Schneidecke zunimmt. Wenn die Spanbrechernuten relativ tief sind, so ist besser nur eine Seite

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des Schneideinsatzes mit Spanbrechernuten verschen, wenn aber die Spanbrechernuten flach sind, v/erden beiden Seiten des Schneid einsatzes mit diesen flachen Spanbrechernuten vorsehen sein, wobei dann die Anzahl -mit Spanbrechernuten versehenen Schneidkanton verdoppelt ist. Gemäß der Erfindung erweitern sich also die Spanbrechernuten in dichtung fort von den Schneidecken. Im Querschnitt haben sie die Form eines unten abgerundeten "V". Die beiden Flanken der Spanbrechernut sind von (propellerartig) verwundenen Flächen gebildet, so daß also die"Seiguns der Flanken in liichtung fort von der Sclmeidecke zunimmt - bzw. der Winkel zwischen den beiden V-Schenkeln abnimmt. An dem im mittleren Bereich der Seitenlänge befindlichen - Ende steigt die Nut in Form einer konkaven Abschlußfläche zur Oberseite (bzw. Unterseite) des Schneideinsatzes an.

YJeitere Merlanale und Ausführungsmöglichkeiten der Hrfinduns sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, v/ob ei auch weitere Merkmale näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Fräser (Sternfräser) in Seitenansicht.

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab, ausschnittsweise eine Seitenansicht auf ein am Fräser festgeklemmtes Schneidplättchen.

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Fig. 3 zeigt das am Fräser festgeklemmte Schneidplättchen in xlnsicht von unten.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schneideinsatzes gem. der Erfindung.

Fig. 5 zeigt den Schneideinsatz in dichtung des Pfeiles V in Fig. 4, also schräg auf eine Ecke in Fig. 4 gesehen.

Fig. G zeigt den Schneideinstitz in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 4, also eine Seitenansicht des Schneideinsatzes.

Fig. 7 zeigt den Bereich einer Schneidecke, in Richtung des Pfeiles VII in Fig. 5 gesehen, und

Fig. 8 und 9 zeigen in Schnitten nach den Linien VIII bzvr. IX in Fig. 4 die Ausbildung der Spanbrechernut bzw. Spanformnut an dem Schneideinsatz gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 sitzt an der Spindel IO einer Fräsmaschine (oder Bohrmaschine) ein Fräswerkzeug 12, welches im wesentlichen aus einem Fräserkörper 14 und darin eingesetzten und festgeklemmten Schneideinsatzen 16 besteht.

Der Fräserkörper 14 weist an seinem Umfang eine Vielzahl von Taschen 18 auf, in denen Jeweils ein Schneideinsatz 16 fest

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eingesetzt und präzise lokalisiert ist, indem eine Seite 20 an einer entsprechenden Wandung der Tasche und eine Stirnseite des Schneideinsatzes an dor Bodcnvrandung der Tasche anliegt. (Fig. 2 und 3) Die Wandung 20 und die ihr gegenüberliegende Wandung 24 der Tasche schließen einen spitzen Winkel ein und in den Zwischenraum ist ein Klcmmkeil 2G eingesetzt: Durch Anziehen der Klemmschraube 28 wird somit der Schneideinsatz 16 in der Tasche festgeklemmt.

Der in Fig. 4, 5, 6 im einzelnen gezeigte Schneideinsatz besteht aus verschleißfestem Material, insbesondere zementiertem Metallcarbid, wie Wolfram oder Titancarbid oder Mischungen davon. Die Oberseite 30 und die Unterseite laufen parallel und im Abstand zueinander; rechtwinklig zu Ober- und Unterseite verlaufen Seitenflächen bzw. Umfangswandung 32. Die Ecken 34, bzw. die Kant/cn zwischen je zwei Stirnseiten 32 sind abgerundet .

Auf der Ober- und/oder Unterseite 30 sind Spanbrechernuten gemäß der Erfindung ausgebildet. Die Spanbrechernuten verlaufen von je einer Schneidecke aus im wesentlichen parallel zu je einer Schneidkante bis in den mittleren Bereich, also bis etwas über die Mitte der Seitenlänge des Schneideinsatzes. Der jeweils eine , äußere Rand bzw. die äußere Versclineidungslinie 38 zwischen Nut und Oberseite 30 verläuft parallel zur Schneidkante, aber im Abstand von der Schneidkante, so daß eine Fase 39 z\ri.schen Nut und Schneidkante vorgesehen irt. Die gegen-

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übcrlicgendc, innere Verschneidungslinie 40 bzw. der IL.nd zwischen Nut 36 und Oberseite 30 schließt mit der äußeren Verschneidungslinie 38 einen spitzen l/inkel ein, d. h. die Spanbrechernut verbreitert sich von der Schneidkante zu ihrem Ende hin. Die (an die äußere Verschneidungslinie 38 anschließende) äußere Flanke 42 der Nut ZG ist von einer in sich verdrehten Fläche gebildet, derart, daß der Neigungswinkel längs der Nut veränderlich ist gemäß Fig. 7, 8, 9. Und zwar steigt der Winkel zwischen Oberseite 30 und der Flanke 42 von der Schneidkante zum Ende der Nut hin an (Gem. 7, 8, S von 14° bis 27°). Die äußere Flanke 42 wird also in Sichtung fort von der Schneidkante breiter.

Die andere, innere Flanke 48 der Nut ist ebenfalls von einer in sich verw .undenen Fläche gebildet, wobei deren Neigungswinkel etwas größer als der der äußeren Flanke ist (Fig. 7, 8, 9). Über eine Äbrundung 44 gehen beide Flanken am tiefsten Punkt der Nut ineinander über.

Die äußere Verschneidungslinie 38 endet bei 52 im Bereich der Schneidecke bzw. deren Abrundung, während die Umere Kante geringfügig jenseits der Schneidecke bzw. Abrundung bei 54 endet. Die Nut läuft also im Bereich der Schneidecke aus, wie im einzelnen Fig. 4, 5, 6 zeigen, auf die ausdrücklich verwiesen wird.

Gemäß Fig. 4 sind vier solche, gleichartig ausgebildete Span-

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brechernuten in der Oberseite 30 des Schneidcinsatzes ausgebildet, jeweils sich erstreckend von einer Schneidecke parallel zur Schneidkante, aufeinanderfolgend in der gleichen UnifangS-richtung.

Gem. Fig. G sind auch in der anderen, unteren Flachseite 30 identisch ausgebildete Spanbrechernuten GO vorgesehen, und zwar drelisymmetrisch zu den Nuten auf der oberen Flachseite 30 angeordnet, derart, daß beim Umwenden des Schnoidoinsätzes die in Fig. G unten liegenden Nuten an die Stelle dor in Fig. G oben liegenden Nuten zu liegen kommen. Nach dem V/enden nehmen also die nun oben liegenden Nuten GO gegenüber dem Werkzeug bzw. Werkstück die gleiche Stellung wie zuvor die oben liegenden Spannuten ein, also die jeweils gewünschte, richtige 3tellung. Die gemäß der Erfindung geformten Schneideinsätze weisen wesentliche V/andstärke auf, so daß sie kaum brechen. Die Nuten sind so angeordnet und geformt, daß sie den Schneideinsatz kaum schwächen.

Die Spanbrechernuten gemäß der Erfindung ergeben dabei einen wesentlichen, positiven Spanwinkel und einen definiert gerichteten Fluß des Spans j dies ist von besonderer Bedeutung für einige Werkstoffe, insbesondere weichere Werkstoffe, bei denen nun die Schnittgeschwindigkeit unter geringerer Erwärmung des Y/erkstücks und des Werkzeugs und geringerer Zerrung der Werkstückoberfläche, also bessere Oberflächengüte, erhöht werden kann. Gemäß der Erfindung wird insbesondere außer dem ver-

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besserten Spanfluß bzw. Spanbrechen ein Aufbauen oder Ansetzen von Material längs den Schneidkanten verhindert.

Durch die Veränderung, d. h. Vergrößerung der Neigung der äußeren 42 und inneren Flanken 48 der Nut von der Schneidkante zur Mitte hin ist die Spanbrechernut jeweils an die Spandicke bzw. Schnittiefe angepaßt.

Die Schneideinsätze gemäß der Erfindung werden und können präzise und genau maßhaltig gefertigt werden, so daß sie beim Einsetzen und Festklemmen an dem Fräser 12 genau positioniert sind, in radialer und axialer Richtung.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung in verschiedenen Variationen ausgeführt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

mit einem in Draufsicht polygonalen Körper aus verschleißfestem Material mit Ober- und Unterseite und dazu rechtwinkliger Umfangswandung, die von flachen, an den Ecken ineinander übergehenden und je eine Schneidkante mit der Ober- bzw. Unterseite bildenden Stirnflächen gebildet ist, wobei eine sich in Richtung fort von der Schneidecke verbreiternde Spanbrechernut in dem Bereich jeweils einer Schneidecke ausläuft, die eine nach innen/ unten abfallende äußere Flanke und eine über eine Abrundung an diese anschließende, nach oben ansteigende innere Flanke, aufweist,
dadurch gekennzeichnet,

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daß die äußere (42) und die innere (48) Flanke der Spanbrcchernut von (propellcrartig) in sich veniundenen Flächen gebildet sind, derart, daß der jeweils mit der Oberseite (30) eingeschlossene Winkel von der Schneidecke zum Ende der Nut hin ansteigt, und daß an dem von der Schneidecke abgelegenen Ende der Nut eine Fläche (5G) von den Enden der äußeren (42) und inneren (48) Flanke zu der Oberseite (bzw. Unterseite) (30) des Schneideinsatzes ansteigt.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die äußere Flanke (42) in der Schneidkante ausläuft.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fase (39) zwischen Schneidkante und Nut (deren äußeren Rand 38) vorgesehen ist.

4. Schneideinsatz nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Abschlußwandung (56) konkav ist.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz in Draufsicht quadratisch ist und jede Ecke wenigstens der einen Flachseite (Oberseite oder Unterseite

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als abgerundete Schneidecke rait einer an diese amjcIJ ieliendcn Schneidkante und parallel zu dieser verlaufenden SpanLrcchernut ausgebildet ist.

6. Schneideinsatz nacl: Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich alle Spanbrechernuten in der gleichen Urafan^sricLtung erstrecken.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite und der Unterseite des Sehneideimsatzos Schneidecken, Schneidkanten und Nuten ausgebildet sind.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nuten auf der ^uberseite in der gleicher Umfangsrichtung wie - nach dem Uim.enden - die Nuten auf de/jnterseite erstrecken.

9. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schneideinsatz aus zementiertem Hetallcarbid (Hartmetall) besteht.

10. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß sich die Nut in liichtung fort von der jeweiligen Schneidccl:e vertieft.

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