DE3334414C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Schneideinsatz dieser Gattung ist beispielsweise aus der EP 00 46 874 A2 bekannt. Bei diesem vorbekannten Schneid­ einsatz sind die Eckenleitflächen als schalenförmige Ver­ tiefungen ausgebildet, die sich über einen Teil der Phase und über die gesamte Breite der ersten Schrägfläche er­ streckt, wie insbesondere aus Fig. 4 dieser Druckschrift hervorgeht. Während des Verspannungsvorganges wird der Span abwärts in die schalenförmige Vertiefung gedrückt, während er gleichzeitig die Tendenz hat, sich um 90° zur Vorschub­ richtung aufzurollen. Diese zusammengesetzte Spanbewegung führt zu erheblichen Belastungen des Schneideinsatzes im Eckenbereich, und zwar dadurch bedingt, daß ein verhältnis­ mäßiger dicker Span in zwei verschiedenen Richtungen gleich­ zeitig gebogen wird. Diese hohe Belastung im Eckenbereich kann dazu führen, daß der hintere Rand des Eckenbereiches an der aktiven Schneidkante ausbricht und somit die Lebensdauer des Schneideinsatzes verkürzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneidein­ satz der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß die Gefahr von Eckenaus­ brüchen verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichnete Erfindung gelöst.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schneideinsatz unter­ brechen die eben ausgebildeten Eckenleitflächen jeweils nur einen Teil der ersten Schrägfläche, wodurch die Breite der ersten Schrägfläche im Eckenbereich verringert wird. Ferner sind dritte ebene Schrägflächen vorgesehen, die jeweils eine die innere Grenzlinie einer entsprechenden Eckenleitfläche mit der zweiten Schrägfläche verbindet und die Schnittlinie zwischen der ersten und zweiten Schrägfläche im Eckenbereich unterbricht.

Durch diese Ausgestaltung des Schneideinsatzes werden die Spannungen im Eckenbereich verringert. Insbesondere wirkt die erfindungsgemäß ausgebildete Eckenleitfläche mit der zugehörigen dritten Schrägfläche derart zusammen, daß die Späne im Eckenbereich eine "tonnenförmig" gewölbte bzw. konvexe Form annehmen und daher leichter brechen. Die bean­ spruchte Ausgestaltung der Eckenbereich ist sowohl für geringere wie auch größere Schnittiefen von Vorteil.

Darüber hinaus hat der erfindungsgemäß ausgebildete Schneid­ einsatz die vorteilhafte Eigenschaft, daß auch bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten keine übermäßige Erwärmung der Späne eintritt. Durch die gewählte Anordnung der Schräg­ flächen können die Späne von der aktiven Schneidkante aus glatt und vergleichsweise reibungsarm abfließen, wobei sie dennoch aufgrund ihrer Dicke und Dynamik sich rollen und leicht brechen können. Es kommt daher zu keiner übergroßen Wärmeentwicklung mit einer entsprechenden chemischen Reaktion zwischen den Spänen und dem Material des Schneideinsatzes, wie dies im Stand der Technik häufig bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten beobachtet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schneidein­ satzes;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt einer abgewandelten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 5 einen Querschnitt einer weiteren abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 6 einen Grundriß eines anderes ausgebildeten Schneideinsatzes;

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 6.

Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Schneideinsatz weist eine quadratische Ober- und Unterseite auf, die jeweils als Spanbrecher ausgebildet sind. Ferner besitzt der Schneidein­ satz Seitenflächen 7, die senkrecht zu den Ebenen der Ober- und Unterseite angeordnet sind. Durch die Schnittlinien zwischen der Seitenfläche 7 und einer Fase 1, die um den Umfang der Ober- bzw. Unterseite des Schneideinsatzes herum verläuft, werden vier umsetzbare Schneidkanten des als Wendeschneidplatte ausgebildeten Schneideinsatzes gebildet. Nach Fig. 6 beträgt der Winkel a5 zwischen der Fase 1 und der Seitenfläche 7 im wesentlichen 90°.

Entlang der inneren Grenzlinie der Fase 1 verläuft eine erste Schrägfläche 2a, die von der Fase 1 aus unter einem Winkel a1 abwärts verläuft und sich zwischen den Ecken des Schneideinsatzes erstreckt. Die erste Schrägfläche 2a setzt sich im Eckenbereich in einem schmaleren Abschnitt 2 fort, der jeweils um die mit einem Radius versehene Schneidecke des Schneideinsatzes verläuft.

Eine zweite Schrägfläche 3 verläuft von der inneren Grenz­ linie der ersten Schrägfläche aus unter einem Winkel a2 zur Ebene der Ober- bzw. Unterseite abwärts und endet in einer Bodenfläche 6, die im wesentlichen parallel zu den Ebenen der Ober- und Unterseite verläuft. Der Schneideinsatz 10 läßt sich in bekannter Weise unter Verwendung einer zentralen Öffnung 11 einspannen.

An jeder Ecke des Schneideinsatzes ist die Schrägfläche 2a teilweise durch eine Eckenleitfläche 4 unterbrochen, die bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen parallel zu den Ebenen der Ober- und Unterseite liegt. Die innere Grenzlinie jeder Eckenleitfläche 4 ist mit der zweiten Schrägfläche 3 über eine dritte Schrägfläche 5 verbunden, die unter einem Winkel a3 zur Ebene der Oberseite abwärts verläuft.

Die Breite L1 der Fase 1 kann im Bereich von ca. 0,381 bis 0,889 mm liegen, wobei der bevorzugte Bereich zwischen ca. 0,4572 und 0,762 mm liegt, wodurch genügend Material in den Ecken bleibt, um einer Verformung Widerstand zu leisten.

Die erste Schrägfläche 2 und 2a verläuft abwärts unter einem Winkel a1, der im Bereich von ca. 10-20° liegt, wobei ein Bereich von etwa 15-20° bevorzugt wird, um für einen glatten, widerstandsarmen Spanabfluß zu sorgen. Der Haupt­ anteil der Späne, die von relativ großen Schnittiefen her­ rühren, fließt dann die Schrägfläche 3 hinab, die unter einem Winkel a2 von ca. 5-15°, vorzugsweise 5-10°, abwärts verläuft. Vorzugsweise ist der Winkel a1 größer als der Winkel a2. Bei dieser Auslegung bietet die Schrägfläche 3 dem Spanfluß wenig oder gar keinen Widerstand. Selbst wenn an der Schrägfläche 3 Abnutzungsvertiefungen auftreten sollten, hätte dies keinen nachteiligen Einfluß auf die Lebensdauer des Schneideinsatzes, da die Schrägfläche 3 genügend weit zur Schneidkante beabstandet ist.

Obwohl der Schneideinsatz der Fig. 1-3 unter negativem Spanwinkel angeordnet werden muß, sorgt die beschriebene Form des Schneideinsatzes für einen leichten und glatten Spanfluß über die Fase 1 und die Schrägflächen 2, 3 mit minimalem Widerstand, wobei sich die Späne aufgrund ihrer Dicke und Dynamik dennoch aufrollen und dann brechen können. Aufgrund der Form der Fase 1 und der Schrägflächen 2, 3 treten keine Reibungsprobleme auf, wie sie bei Schneidein­ sätzen gemäß des Standes der Technik beobachtet wurden. Dies rührt daher, daß der Span, nachdem er über die Fase 1 gelaufen ist, auf die positiv angeordneten (d. h. von der Ebene der Vorschubrichtung abwärts verlaufenden) Schräg­ flächen 2 und 3 trifft.

Die innere Grenzlinie der Schrägfläche 2a liegt um den Abstand H1 unter der Ebene der Fase 1. Der Abstand H1 hat eine Größe von ca. 0,1016-0,254 mm, vorzugsweise 0,1016- 0,2032 mm. Die innere Grenzlinie der Schrägfläche 3 liegt um den Abstand H2 unter der Ebene der Fase 1. Der Bereich des Abstandes H2 reicht von ca. 0,3048 mm bis zu einer Maximal­ tiefe, die im wesentlichen durch den erforderlichen Durch­ messer der Öffnung 11 begrenzt wird, wobei der bevorzugte Bereich zwischen ca. 0,3048 und 0,508 mm liegt.

Die Eckenleitfläche 4 mit der ihr verbundenen Schrägfläche 5 innerhalb der Ecken des Schneideinsatzes sorgen für eine Druckentlastung im Bereich der Schneidecken. Die Schräg­ fläche 4 liegt in einem Abstand H3 unter der Ebene der Fase 1. Der Abstand H3 ist vorzugsweise halb so groß wie der Abstand H1. Die Schrägfläche 5 verläuft von der inneren Grenzlinie der Eckenleitfläche 4 unter einem Winkel a3 abwärts, der in einem Bereich von ca. 10-25°, vorzugsweise ca. 15-20° liegt. Durch diese Auslegung werden die Spannungen im Eckenbereich verringert. Ein weiterer Vorteil der Eckenleitfläche besteht darin, eine gute Spanableitung bei geringen Schnittiefen zu erzielen. Die Eckenleitfläche 4 lenkt die Späne ab und bricht sie, wenn die Schnittiefe hauptsächlich in Richtung auf die Eckenleitfläche 4 gerich­ tet ist. Jenseits dieser Schnittiefe können die Späne aufgrund der Konfiguration der Schrägflächen 2 und 3 frei abfließen. Aufgrund dieses freien Späneflusses in Verbindung mit dem Einfluß der Eckenleitfläche 4 entstehen "tonnenför­ mige" bzw. konvexe, etwas versprödete Späne, die leichter brechen. Die Abmessung L2 (Fig. 1) wird durch den Krümmungs­ radius der Ecke bestimmt, wobei L2 vorzugsweise ca. 1½ mal so groß wie dieser Radius ist.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform für die Fase 1′, die die Seitenfläche 7 unter einem stumpfen Winkel a5′ schneidet, d. h. die Fase 1′ verläuft unter einem Winkel a4 zur Schneidkante hin nach unten. Diese Ausführungsform ist bei solchen Anwendungen vorteilhaft, bei denen eine größere Kantenfestigkeit erforderlich ist, wenn z. B. gehärtete Werkstoffe bearbeitet werden müssen. Der Winkel a5′ kann im Bereich von ca. 90-120°, vorzugsweise 90-100° liegen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbei­ spiels der Fig. 1 bis 3, bei dem die Eckenleitfläche 4′ unter einem Winkel a6 zur Ebene der Ober- bzw. Unterseite nach unten verläuft. Der Winkel a6 ist kleiner als der Winkel a1 der ersten Schrägfläche 2 (Fig. 3). Wenn die Eckenleitfläche 4′ in dieser Weise abwärts verläuft, kann sie den frei fließenden Spänen im Eckenbereich wenig Widerstand entgegensetzen.

In den Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, und zwar ein dreieckiger Schneideinsatz gezeigt. Der Schneideinsatz 20, von dem ein Prototyp bei verhältnismäßig hohen Vorschubgeschwindigkeiten von über 0,508 mm pro Um­ drehung untersucht wurde und der mit einer üblichen Befesti­ gungsöffnung 29 versehen ist, besitzt eine Fase 23 einer Breite von ca. 0,4572 mm und eine Seitenfläche 22, die die Fase 23 unter einem Winkel von 90° schneidet, um dadurch eine Schneidkante 21 zu bilden. Die erste Schrägfläche 24A, 24B verläuft von der inneren Grenzlinie der Fase 23 unter einem Winkel von ca. 15° abwärts zu ihrer inneren Grenz­ linie, die ca. 0,1524 mm unterhalb der Ebene der Fase 23 angeordnet ist. Die zweite Schrägfläche 27 verläuft von der inneren Grenzlinie der Schrägfläche 24A unter einem Winkel von ca. 7° zu der Bodenfläche 28 nach unten, die ca. 0,4064 mm unterhalb der Ebene der Fase 23 liegt. In jeder Ecke unterbricht eine Eckenleitfläche 25 die Schrägfläche 24B in einem Abstand von ca. 0,0762 mm unter der Ebene der Fase 23. Die dritte Schrägfläche 26 verläuft unter einem Winkel von ca. 20° nach unten und verbindet die innere Grenzlinie der Eckenleitfläche 25 mit der Schrägfläche 27.

Claims (11)

1. Schneideinsatz in Form eines polygonalen Körpers mit einer Oberseite und einer Unterseite, die in parallelen Ebenen liegen, sowie Seitenflächen, die senkrecht zu den Ebenen der Ober- und Unterseite angeordnet sind und an den Ecken ineinander übergehen, wobei die Oberseite und/oder Unterseite aufweist:
eine ebene Fase, die kontinuierlich um den gesamten Umfang des Polygons verläuft und zur Bildung von zwischen den Ecken verlaufenden Schneidkanten jede der Seitenflächen schneidet,
eine erste ebene Schrägfläche, die kontinuierlich entlang der inneren Grenzlinie der Fase verläuft und von dieser Grenzlinie aus unter einem ersten Winkel zu den Ebenen der Ober- und Unterseite abwärts verläuft,
eine zweite ebene Schrägfläche, die von der inneren Grenz­ linie der ersten Schrägfläche aus unter einem zweiten Winkel zu den Ebenen der Ober- und Unterseite abwärts verläuft, Eckenleitflächen, von denen jeweils eine an jeder Ecke ange­ ordnet ist und dort die erste Schrägfläche schneidet, dadurch gekennzeichnet,
daß die eben ausgebildeten Eckenleitflächen (4) jeweils nur einen Teil der ersten Schrägfläche (2) unterbrechen und dadurch die Breite der ersten Schrägfläche (2) im Eckenbe­ reich verringern,
und daß dritte ebene Schrägflächen (5) vorgesehen sind, von denen jeweils eine die innere Grenzlinie einer entsprechen­ den Eckenleitfläche (4) mit der zweiten Schrägfläche (3) verbindet und die Schnittlinie zwischen der ersten und zweiten Schrägfläche (2, 3) im Eckenbereich unterbricht.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fase (1) senkrecht zu den Seitenflächen (7) verläuft.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckenleitflächen (4) parallel zu den Ebenen der Ober- und Unterseite verlaufen.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite der Fase (1) in der Größenordnung von 0,381-0,889 mm liegt.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Winkel (a1), unter dem die erste Schrägfläche (2) abwärts verläuft, in der Größen­ ordnung von 10°-20° liegt, und daß die Schnittlinie zwi­ schen der ersten und zweiten Schrägfläche (2, 3) in der Größenordnung von 0,102-0,254 mm unter der die Fase (1) enthaltenden Ebene liegt.

6. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Winkel (a2), unter dem die zweite Schrägfläche (3) abwärts ver­ läuft, in der Größenordnung von 5°-15° liegt, und daß die innere Grenzlinie der zweiten Schrägfläche (3) in der Größenordnung von mindestens 0,305 mm unter der die Fase (1) enthaltenden Ebene liegt.

7. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckenleitflächen (4) jeweils die erste Schrägfläche (2) in einem Abstand in der Größenordnung von 0,051-0,127 mm unterhalb der die Fase (1) enthaltenden Ebene schneiden.

8. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Schräg­ flächen (5) jeweils unter einem Winkel (a3) in der Größen­ ordnung von 10°-25° zu den Ebenen der Ober- und Unterseite verlaufen.

9. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Fase (23) in der Größenordnung von 0,457 mm liegt, daß der erste Winkel (a1), unter dem die erste Schrägfläche (24A, 24B) abwärts verläuft, in der Größenordnung von 15° liegt, daß die Schnittlinie zwischen der ersten Schrägfläche (24A, 24B) und der zweiten Schrägfläche (3) in der Größenordnung von 0,152 mm unter der die Fase (23) enthaltenden Ebene angeord­ net ist, daß der zweite Winkel (a2), unter dem die zweite Schrägfläche (27) abwärts verläuft, in der Größenordnung von 7° liegt, daß die innere Grenzlinie der zweiten Schrägfläche (27) in der Größenordnung von 0,406 mm unter der die Fase (23) enthaltenden Ebene liegt, daß die Eckenleitflächen (25) jeweils die erste Schrägfläche (24B) ungefähr 0,076 mm un­ terhalb der die Fase (23) enthaltenden Ebene schneiden, und daß die dritten Schrägflächen (26) jeweils unter einem Win­ kel in der Größenordnung von 20° zu den Ebenen der Ober- und Unterseite abwärts verlaufen.

10. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie zwischen der ersten und zweiten Schrägfläche (2, 3) parallel zur zugehörigen Schneidkante verläuft.

11. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie zwischen der zweiten Schrägfläche (3) und einer parallel zu den Ebenen der Ober- und Unterseite verlaufenden Bodenfläche (6) parallel zu der entsprechenden Schneidkante verläuft.