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Wendeschneidplatten mit spanformden und spanbreohenden
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ausnehmungen Die Erfindung betrifft eine Wendeschneidplatte aus Sinterhartmetall
mit spanformenden und sparbreehenden Ausnehmungen, die in die Deokfläohe eines polygonal
prismatischen Grundkörpers eingesenkt sind und konkav gewölbt, vorzugsweise mit
einer Schneidenfase versehene Schneidkanten bilden für die spangebende Bearbeitung,
insbesondere für das Drehen von Werkstücken aus Metall.
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Es ist bekannt, an der Spanfläche von Schneidplatten für die Metallbearbeitung
Spanleit- bzw. Spanbreoherstufen in Form von nut- oder stufenartigen Ausnehmungen
neben der Schneidkante vorzusehen, die den Zweok haben, dem ablaufenden Span eine
bestimmte Richtung, Form und Größe zu geben.
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In der DE-AS 155 23 60 ist ein Sohneideinsatz mit einer Spanbrechsmut
beschrieben, die sich langes der Schneidkante erstreckt und von ihren Enden aus
zur Mitte hin kontinuierlich auf je einen in der Mitte liegenden Höchstwert anwächst.
Der Nachteil einer solchen Aus führung besteht darin, daß bedingt durch die begrenzte
Dicke des Schneideinsatzes nur relativ große Krümmungsradien Anwendung finden können,
was sich ungünstig auf die Spanbrechung auswirkt.
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Bei der in der DE--OS 26 15 589 beschriebenen Schneidplatte werden
konkav gewölbte Sohneidkanten duroh ein, zwei oder auch mehrere Kegelschnittlinien
gebildet.
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Demgemäß bestehen die Spanflächen aus Kegelmantelflächen, die an der
Schneidkante mit der Freifläche
zum Schnitt kommen. Durch die Flächenkrununung
der Spanformerfläohe soll das Einrollen aes Spanes und durch die Plächenversohneidung
das Brechen des Spannes bewirkt werden. Es ist aber so, daß die fur die Spanbrechung
und Spanformung benutzten Flächenelemente keine ausreichende Brechung kleiner und
größer Späne über einen bereiten Bersich der Schnittbedingungen gewährleisten können.
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In der OS 29 36 134 wird ein Schneideinsatz mit positiv geradlinig
zur Mitte abfallenden Schneidkanten beschieben.
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Die Spanleitstufe endet hierbei von der Schneideneoke ausgehend in
der Mitte des Schneideinsatzes, wo der innere und äußere Bereich der Spanleitstufe
mit der Basis einer ansteigenden ebenen Fläche zusammentreffen, die sich nach oben
zur Deckfläche des Einsatzes erstreckt.
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Dieser Schneideinsatz weist zwar die Vorteile eines posttiven Neigungswinkels
auf, bietet aber nicht die Vorteile einer bogenförmigen Schneide, die die Späne
bruchgünstiger verformt. Auch ist bei diesem Schneideinsatz die Ausnutzung der Schneidkantenlänge
gering, weil durch die steile Erhebung in der Mitte der Schneidkante nur eine Verwendung
des Eckenbereiches zum Spanungsprozeß möglich ist.
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Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile der bekannten Wendeschneidplatten
mit Spanleitstufen an einer neuen Wendesohneidplatte zu vermeiden, die außerdem
durch eine verbesserte Schneidfähigkeit und eine gute Spanbreohung den Spanungsprozeß
hinsichtlich des Energieaufwandes ökonomischer und hinsichtlich des Bearbe itungsergebnlsses
qualitativ besser gestalten soll.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede spanformende
und spanbrechende Ausnehmung aus eine Spanfläche in der Form einer Zylindermantelfläche
und einer Spanbrecherfläche in der Form einer Kegelmantelfläche besteht, wobei sich
zwischen den beiden, eine Sohneidkante begrenzenden Schneidenecken spiegelbildlich
zueinander liegende, aus Zylindermantelflächen sowie Kegelmantelflächen bestehende
Ausnehmungen befinden, die im Bereich der Mitte der Schneidkante durch eine aus
einer Zylindermantelfläche und einer Kegelmantelfläche bestehende spanmuldenartige
Ausnehmung voneinander getrennt sind.
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Eine weitere Erweiterung des spanungsteohnisohen Einsatzbereiches
der erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte wird dadurch erreicht, daß hinter der Schneidkante
bzw.
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deren Schneidenfase in Richtung zur zentralen Ebene zwei hintereinander
liegende Ausnehmungen vorgesehen sind, von denen die erste Ausnehmung aus einer
Zylindermantelfläche und einer Kegelmantelfläche und die zweite Ausnehmung ebenfalls
aus e einer Zylindermantelfläche sowie einer Kegelmantelfläche gebildet sind.
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Für die Bearbeitung verhältnismäßig zäher Werkstoffe ist es zweckmäßig,
daß die Ausnehmung eine doppelte Spanfläche aus einer Zylindermantelfläohe und einer
anschließenden Zylindermantelfläche aufweist.
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Es ist auch vorteilhaft die Spanbildung an der Schneidenecke an die,
durch die erfindungsgemäßen Ausnehmungen geschaffenen Spanungsbedigungen dadurch
anzupassen, daß die Spanfläohe im Bereich der Schneidenecke als eine Auskehlung
ausgeführt ist.
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Diese nach den Merkmalen der Erfindung ausgebildeten Wendeschneidplatten
haben Spanflächen, die entlang der Schneidkante aus mindestens zwei oder mehreren
Zylindermantel! chen gebildet sind und im Schnitt mit der Freifläche des
Schneideinsatzes
eine aus mehreren konkav gewölbten Teilen bestehende Schneidkante erzeugen. Vorzugsweise
wird die Spanfläche von drei Zylindermantelflächen bzw. die Schneidkante aus drei
gewölbten Teilen gebildet. So gestaltete Spanflächen weisen entlang der Schneidkante
einen sich ändernden Spanwinkel auf.
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Zwischen den Zylindermantelflächen können auch ebene Flächen angeordnet
sein, so daß an der Schneidkante gerade Teile zwischen bogenförmigen Teilen erscheinen.
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Von der Ecke zur Schneidenmitte fällt die Schneidkante diskontinuierlich
auf einen tiefsten Punkt ab, der im Grund eines mittleren konkav gewölbten Teils
liegt.
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Durch diese Sohneidkantengestaltung erhält der Schneideinsatz einen
positiven Neigungswinkel, der in Verbindung mit einem relativ großen Spanwinkel
die Zerspanungskräfte niedrig hält.
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An die als Zylinderaantelfläohe ausgebildete Spanfla'che schließt
sich in Richtung des Mittelteils der Wendesohneidplatte ein nach oben geneigter
Rückenbereich an, der die Form eines konkav gewölbten Teiles einer gelmantelfläche
hat, deren Durchmesser in Richtung zum Mittelteil abnimmt.
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Das Mittelteil der Wendeschneidplatte besteht aus einer ebenen Fläche
und liegt unter dem Niveau der Schneidenecke. Es kann sich auch ohne Kegelmantelfläche
unmittelbar an die durch eine Zylindermantelfläche gebildete Spanfläche anschließen.
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Im Eckenbereich befinden sich Auskehlungen an die sich entlang der
Winkelhalbierenden eine Kente und eine in Richtung zum Mittelteil abfallende ebene
Fläche an schließt. Auf den unmittelbar an die Schneidenecke angrenzenden zylindermantelförmigen
Spanflächen können zusätzlich spanbrechende Erhebungen bzw. Ausnehmungen angeordnet
sein. Hierbei wechseln innerhalb der Spanleit- bzw. Spanbrechernut Flächen einander
ab, die beliebig kombiniert, Teil einer Zylinder- oder KegelmantelÎlEche sind, wobei
die Zylindermantelflächen in ¢htung
Mittelteil des Schneideinsatzes
nach unten und die Kegelmantelflächen nach oben geneigt sind.
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Durch das beschriebene Gestaltungsprinzip können auf die Spanbreohung
folgende Wirkungen ersielt werden: Die aus mehreren konkav gewölbten Teilen bestehende
Schneidkante verleiht dem Span hinsichtlich seines Querschnittes eine größere Festigkeit
und damit eine größere Bruchne igung.
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Auch die durch Zylindermanteiflächen gebildete Spanfläche mit ihren
sich entlang der Schneidkante vor-Ende:rndem Spanwinkel erhöht die Brüchigkeit des
Spannes, da hier der Span weiteren Verformungen unterliegt.
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Die Gestaltung des Eckenbereiches gewährleistet eine günstige Spanbrechung
auch bei kleinen Schnittiefen und Vorschüben.
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Aber auch bei schweren Schnitten sichert die Wendeschneidplatte gute
Spanbreohung und es kommt zu keiner überhöhten Stauchung des Spanes am Mittelteil,
da der Span sich bereits unmittelbar hinter der Schneidkante krümmt und das Mittelteil
tiefer liegt. Bedingt durch den positiven Neigungswinkel und die Gestaltung der
Schneideneoke wird der Span vom Werkstück weggeleitet, so daß eine Beschädigung
der erzeugten Werkstückoberflaohe ausgeschlossen ist.
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Der Kontakt zwischen Span und Spanfläche wird durch ein fruhzeitiges
Einrollen des Spanes, das auch durch zusätzliche Erhebungen auf der Spanfläche begünstigt
werden kann, gering gehalten. Hieraus ergeben sich schneidstoffschutzende und standzeitverlängerte
Eigenschaften dieser Geometrie.
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Der durch die Gestaltung der Schneidkante entstehende positive Neigungswinkel
bewirkt zusammen mit einem positiven Spanwinkel geringe Zerspanungskräfte.
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Dadurch ist eine Erhöhung der Schnittwerte oder die Senkung der Leistungsaufnahme
der Maschine und damit des Energieverbrauchs möglich.
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Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen naher
beschriebenwerden.
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In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Die Draufsicht auf
eine quadratische Wendeschneidplatte mit spanformenden und spanbrechenden Ausnehmungen
Fig. 2: Eine Seitenansicht zu Fig. 1 und 3 Fig. 3: Die Draufsicht auf eine weitere
quadratische Wendeschneidplatte mit spanformenden und spanbreohenden Ausnehmungen
Fig. 4: Eine teilweise Seitenansicht zu Fig. 1 und 3 im Schnitt B - B Fig. 5: Eine
Seitenansicht zu Fig. 1 im Schnitt A - A dargestellt Fig. 6: Eine aus Fig. 5 vergrößert
herausgezeichnete Ein zelheit Fig. 7: Eine Seitenansicht zu Fig. 3 im Schnitt A
- A dargestellt Fig. 8: Eine aus Fig. 7 vergrößert herausgezeichnete Einzelheit.
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Die zwei als Ausführungsbeispieledargestellten Wendeschneidplatten
Fig 1 und Fig. 3 haben die Grundform eines Prismas mit quadratischer.Grund- und
Deckfläche, dessen Seitenfläohen beim Spanungsvorgang die Freiflächen 1 der Schneidkante
2 sind. Wie aus der Seitenansicht Fig. 2 hervorgeht, ist die Schneidkante 2 in drei
konkav gewölbte Abschnitte unter teilt, die, ausgehend von einem geraden Teilstück
in der Schneideneoke 3, die Schneidkante diskontinuierlich auf
einen
tiefsten Punkt 7 in der Schneidkantenmitte abfallen lassen. An die Sohneidkante
schließt sich eine konstant breite Schneidenfase 8 an, die, wie in Fig. 1 und Fig
3 zu sehen, um die gesamte Wendesohneidplatte herumläuft. Fig. 4 zeigt den Schnitt
B-B der Sohneidenecke aus Fig. 1 und Fig. 3. In der Schneidenecke 3 wird eine Auskehlung
5 vorgesehen, die einen Übergang der Spanleit- bzw. Spanbreohemut um die Ecke herum
gewährleistet und dort für einen optimalen Spanwinkel sowie auoh Spanbruoh sorgt.
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An diese Auskehlung 5 schließt sich eine Kante 18 an, die durch den
Schnitt der Zylinder- bzw. Kegelmantelflächen im Eokenbereich entsteht und in eine
von der Sohneidenecke zum Mittelteil 4 und gleichzeitig sich verbreiternde ebene
Fläche 6 zündet, deren Symmetrieachse mit der Winkelhalbierenden der Schneideneoke
3 zusammen fällt.
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Das Mittelteil 4 besteht aus einer ebenen Fläche, die unter dem Niveau
der Schneideneoke 3 liegt.
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Fig.5 zeigt eine Seitenansicht im Schnitt A-A zu Fig. 1 deren wichtigste
Einzelheit in Fig. 6 vergrößert herausgezogen ist. In Fig. 6 ist die Gestaltung
der Spanleit-bzw. Spanbreohernut ersichtlich.
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Im Anschluß an die umlaufende Schneidenfase 8 stellt die Spanfläche
an den Enden der Schneide einen konkav gewölbten Teil einer Zylindermanteifläche
9 und in der Mitte der Schneide einen konkav gewölbten Teil einer Zylindermantelfläche
10 dar. Die Zylindermantelflächen fallen von der Schneidenfase 8 unter einem Spanwinkel
nach unten ab. An die Zylindermantelfläche 9 schließt sich in Richtung Mittelteil
4 eine konkav gewölbte KegelmantelflEohe 11 an, deren Kegel zum Mittelteil hin abnimmt.
In Fortsetzung der Kegelmantelfläche 11 ist ab der Kante 13 wiederum eine unter
einem Winkel nach unten geneigte Zylindermantelfläche 14 angeordnet. Den Abschluß
der Spanleitnut bildet ein nach
oben geneigter Teil einer Kegelmantelfläche
15, deren Kegel zum Mittelteil 4 hin abnimmt. In der Mitte der Schneide schließt
sich unmittelbar an die Zylindermanteifläche 10 ein nach oben geneigter Teil einer
Kegelmantelfläohe 12 an, deren Kegel in Richtung Mittelteil abnimmt. Die Kegelmantelfläche
12 und 15 bilden den Ruckenbereich der Spanleitnut.
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In Fig. 7 wird eine Seitenansicht im Schnitt A-A zu Fig. 3 dargestellt,
deren wichtigste Einzelheit in Fig. 8 vergrößert herausgezogen ist. Fig. 8 zeigt
die genaue Gestaltung der Spanleit- bzw. Spanbrechernut des zweiten Ausftthrungsbeispiels
(Fig. 3).
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Die Ausführung weicht von Fig. 6 dahingehend ab, daß sich unmittelbar
an die Zylinderfläche getrennt durch die Kante 16, eine weitere Zylindermantelfläohe
17 anschließt, die steiler als die Zylindermantelfläche 9 nach unten geneigt ist.
In Fortsetzung der Zylindermantelflche 17 wird der Rückenbereich der Spanleitnut
durch eine Kegelmantelfläohe 15 gebildet, deren Kegel in Richtung Mittelteil 4 abnimmt.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 - Freifläche 2 - Schneidkante
3 - Schneidenecks 4 - zentrale Ebene - Auskehlung 6 - ebene Fläche 7 - tiefster
Punkt 8 - Schneidenfase 9 - Zylindermantelfläche 10 - Zylindermantelfläche 11 -
Kegelmantelfläche 12 - Xegelmantelfläche 13 - Kante 14 - Zylindermantelfläche 15
- Kegelmanteifläche 16 - Kante 17 - Zylindermantelfläche 18 - Kante
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