DE3688398T2

DE3688398T2 - Spanformendes, spanabhebendes bearbeitungsverfahren.

Info

Publication number: DE3688398T2
Application number: DE8989201138T
Authority: DE
Inventors: Kaj-Ragnar Loqvist
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1985-07-09
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1993-08-12
Anticipated expiration: 2006-06-20
Also published as: EP0332283A3; EP0332283A2; JP2529670B2; EP0208668A1; US4710069A; SE452272B; DE3688398D1; SE8503397L; EP0208668B1; JPS6239102A; DE3670586D1; SE8503397D0; EP0332283B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein spanformendes, spanabhebendes Bearbeitungsverfahren für vorzugsweise metallische Werkstücke, wobei dieses spanformende, spanabhebende Bearbeitungsverfahren durch die Schneidkante eines Schneideinsatzes durchgeführt wird, wobei dieser Schneideinsatz mindestens eine Schneidkante hat, die gebildet wird durch den Übergang zwischen einer Oberseite und einer Seitenfläche des Einsatzes, wobei die Oberseite eine Spanfläche oder Kontaktfläche zwischen dem Einsatz und dem während der Bearbeitung erzeugten Span bildet und die Seitenfläche eine Flanke bildet, wobei die Spanfläche aus einer spanstauchenden, mit der Schneidkante zusammenhängenden Fläche und einer gekrümmten spanbrechenden, mit der spanstauchenden Fläche zusammenhängenden Fläche besteht, wobei die spanbrechende Fläche während der Bearbeitung den Span formt und wobei eine Anzahl von gegeneinander entlang der Schneidkante getrennten Vertiefungen oder Aussparungen an der Innenseite dieser Kante angebracht sind, siehe US-A-3973308.
Das durch diese Veröffentlichung aus dem Stand der Technik bekannte Schneidwerkzeug hat eine spanstauchende Fläche und eine spanbrechende Fläche, die durch eine gerade Kontaktlinie verbunden sind. Das bedeutet, daß der Span durch die spanstauchende Seite laminiert (gefältelt) wird und dann über die Kontaktlinie gleitet, bevor er durch die spanbrechende Seite geformt wird. Also vollzieht sich die Spanformung in mehreren Einzelschritten.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, den Span in drei Schritten in schneller Folge zu verformen, um so die Schneidkraft zu vermindern.
Dieses und andere Ziele werden durch ein Verfahren, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert wird, erreicht.
Die Erfindung wird im folgenden in ihren Einzelheiten beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen darstellen, als Beispiele Bezug genommen wird. Diese Ausführungsformen sollen lediglich die Erfindung verdeutlichen, die im Rahmen der Patentansprüche modifiziert werden kann.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schneideinsatz mit herkömmlicher Gestaltung der spanstauchenden und der spanbrechenden Fläche.
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1.
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Schneideinsatzes entsprechend der Erfindung.
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3.
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines Schneideinsatzes entsprechend der Erfindung.
Fig. 6 die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Schneideinsatzes entsprechend der Erfindung.
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII aus Fig. 6.
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII aus Fig. 6.
Fig. 9 im Schnitt noch eine weitere Ausführungsform eines Schneideinsatzes entsprechend der Erfindung.
Die einzelnen Teile, die einander entsprechen, haben die gleichen Bezugsnummern erhalten.
Der herkömmliche Schneideinsatz 10, wie er in Fig. 1 und 2 gezeigt wird, hat eine Schneidkante 11, die erzeugt wird durch den Übergang zwischen einer Oberseite 12 und einer Seitenfläche 13 des Schneideinsatzes. Die Oberseite 12 bildet die Spanfläche oder Kontaktfläche zwischen dem Einsatz und dem während der Bearbeitung geformten Span und die Seitenfläche 13 bildet eine Flanke. Die Spanfläche besteht aus einer spanstauchenden Fläche 14, die an die Schneidkante 11 anschließt, und aus einer spanbrechenden Fläche 15, die in Verbindung mit der spanstauchenden Fläche 14 steht bzw. an diese anschließt. Wenn der Span vom Werkstück abhebt, rutscht er die spanstauchende Fläche 14 entlang, wobei die Ausdehnung a dieser Fläche senkrecht zu Schneidkante 11 im Bereich von 0,4 mm liegt. Danach folgt der Span der spanbrechenden, spanformenden Fläche 15, wobei der Span im wesentlichen gemäß dem Krümmungsradius R&sub1; der spanformenden Fläche 15 geformt wird, wobei dieser Radius im Bereich von 5 mm liegt. Die Ausdehnung b der Fläche 15 senkrecht zu der Schneidkante 11 liegt im Bereich von 2 mm. Die Tiefe c der spanformenden Fläche 15 liegt im Bereich von 0,5 mm. Wie aus dem eben Gesagten hervorgeht, wird die Verformung des Spans, d. h. die Laminierung bzw. Fältelung und die Krümmung, in zwei zeitlich getrennten Schritten durchgeführt, wobei die spanformende Arbeit vergleichsweise energieabsorbierend ist.
In der Ausführungsform der Fig. 3 und 4, die einen Schneideinsatz 20' entsprechend der Erfindung zeigen, ist dieser Einsatz 20', wie der Einsatz 10, mit einer Schneidkante 21' am Übergang zwischen einer Oberseite 22' und einer Seitenfläche 23' versehen. Die Oberseite oder Spanfläche weist eine spanstauchende Fläche 24' und eine gekrümmte spanformende Fläche 25' auf.
Zwischen der spanstauchenden Fläche 24' und der spanformenden Fläche 25' verläuft eine Grenzlinie 26'. Diese Grenzlinie ist zu verstehen als eine gerade Linie, die die Punkte der spanstauchenden Fläche 24', die am weitesten entfernt von der Schneidkante sind, verbindet. Der Erfindung entsprechend sind eine Anzahl von Vertiefungen oder Aussparungen 27' angebracht, um die Grenzlinie 26' zu überbrücken. Die Vertiefungen 27' befinden sich innerhalb der Schneidkante 21', d. h. sie erstrecken sich nicht bis zur Schneidkante 21' und sind gegenseitig voneinander entlang der Schneidkante 21' getrennt.
Die Ausdehnung d der spanstauchenden Fläche 24' senkrecht zu der Schneidkante 21' zwischen eben dieser Kante und der Grenzlinie 26' ist von der gleichen Größe wie die Strecke a in Fig. 2, d. h. Im Bereich von 0,4 mm. Der Krümmungsradius R&sub2; der spanformenden Fläche 25' ist jedoch wesentlich kleiner als der Krümmungsradius R&sub1; in Fig. 2, der Radius R&sub2; liegt in der Gegend von 0,5 mm.
Die Ausdehnung e der Fläche 25' senkrecht zu der Schneidkante 21' und ihre Tiefe f ist ebenfalls wesentlich kleiner als die Ausdehnung b bzw. die Absenkung c in Fig. 2, wobei die Ausdehnung e im Bereich 0,2-0,4 mm und die Absenkung f im Bereich 0,04-0,05 mm liegt.
Bei einem Schneideinsatz gemäß der Fig. 3 und 4 findet die Lamination bzw. Fältelung statt, wenn der Span sich vom Werkstück abhebt und über die Fläche 24' gleitet. Gleichzeitig wird der Span wegen der Vertiefungen 27' gestaucht, und an der unteren Seite des Spans werden Kufen bzw. Wülste erzeugt. Diese Reibungsarbeit im Span erhöht dessen Temperatur und die Verformung des Spans wird erleichtert. Diese Kufen bewirken auch eine kleine Reibungsfläche zwischen dem Span und der Spanfläche. Diese Reibungsfläche, in Fig. 3 mit den Bezugszahlen 28, 29 bezeichnet, muß mit der Reibungsfläche in Fig. 1, dort mit Bezugszahl 30 gekennzeichnet, verglichen werden, wobei man diese Fläche bei einem herkömmlichen Schneideinsatz erhält. Die verringerte Reibungsfläche trägt zu Temperaturerhöhung des Spans und somit zur weiteren Erleichterung der Spanverformung bei.
Wegen der Tatsache, daß die Ausdehnung e der spanformenden Fläche 25' wesentlich kleiner als die Ausdehnung b dieser Fläche bei einem herkömmlichen Schneideinsatz ist, vollzieht sich die Spanformung wesentlich schneller als bei einem herkömmlichen Schneideinsatz. Bei einem Schneideinsatz nach der vorliegenden Erfindung vollzieht sich die Lamination, die Bildung von Kufen und die Spanformung in schneller Folge oder im wesentlichen gleichzeitig und in ungefähr der Hälfte der Zelt, die allein die Lamination bei einem herkömmlichen Schneideinsatz erfordert. Trotz der Tatsache, daß der Span seine hohe Temperatur sehr schnell verliert, ist die Verformungsarbeit sehr klein und demzufolge werden die Schneidkräfte klein, weil nämlich die dreistufige Verformung des Spans im wesentlichen gleichzeitig geschieht.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besteht die Grenzlinie 26' aus einer durchbrochenen Linie mit Teilen 31', die parallel zu der Schneidkante 21' verlaufen. Wegen der Aussparungen 27' sind die Teile 31' durch gekrümmte Teile 32' getrennt, deren Krümmungszentren auf der Seite der Teile 32' liegen, die der Schneidkante 21' abgewandt ist
Die Ausdehnung der Aussparungen 27' ragt an den rückwärtigen Abschnitt der spanformenden Fläche 25' heran. In der bevorzugten Ausführungsform reichen die Aussparungen 27' bis zu der rückwärtigen Grenzlinie 33 der spanformenden Fläche 25'. Diese Grenzlinie 33 muß als eine gerade Linie angesehen werden, die die Punkte auf der spanformenden Fläche 25' verbindet, die am weitesten entfernt von der Schneidkante 21' sind.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, fällt die Bodenfläche der Aussparungen 27' im wesentlichen mit der Bodenfläche der spanformenden Fläche 25' an den der Grenzlinie 33 benachbarten Teilen der Bodenflächen zusammen. Die Krümmung der spanformenden Fläche 25', die in der bevorzugten Ausführungsform konstant mit einem Krümmungsradius R&sub2; ist, ist folglich kleiner als der Krümmungsradius der der Schneidkante benachbarten Teile der Aussparungen 27'.
Die in Fig. 5 offenbarte Ausführungsform entspricht der Ausführungsform der Fig. 3 und 4, mit der Ausnahme, daß die spanformende Fläche 25'' an der der Schneidkante abgewandten Seite begrenzt wird durch eine Linie mit einander abwechselnden geraden, parallel zur Schneidkante liegenden Teilen 34 und gekrümmten Teilen 35, deren Krümmungsmittelpunkt auf der der Schneidkante 21'' zugewandten Seite der Teile 35 liegt. Die gekrümmtem Teile 32'' liegen den Teilen 34 und die geraden Teile 31'' den Teilen 35 gegenüber. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Ausdehnung eines der Teile 32'' in der Längsrichtung der Schneidkante 21'' kleiner als die Ausdehnung eines der Teile 34 in dieser Längsrichtung.
In der Ausführungsform der Fig. 6-8 ist eine Anzahl von Aussparungen 27''' entlang der Schneidkante 21''' angebracht. In dieser Ausführungsform ist der Krümmungsradius der spanformenden Fläche 25''' wesentlich größer als der Krümmungsradius der Aussparungen 27'''. Die Bodenflächen der Aussparungen 27''' liegen daher vollständig unter der Bodenfläche der Fläche 25''', wobei diese Aussparungen eine Grenzlinie zur spanstauchenden Fläche 24''' und zur spanbrechenden Fläche 25''' entlang des gesamten Umfanges haben, wobei diese Grenzlinie in der gezeigten Ausführungsform kreisförmig ist
Die Ausführungsform der Fig. 9 stimmt im Prinzip mit der Ausführungsform aus den Fig. 6-8 überein, mit der Ausnahme, daß der Spanwinkel α vergrößert wurde, wodurch die Schneidkraft etwas weiter verringert wird.
Die allgemeine Grundlage für die Durchführung der oben beschriebenen dreistufigen Verformung liegt darin, daß die Absenkung f der Aussparungen 27 kleiner als 0,3 mm sein muß. Vorzugsweise sollte die Absenkung weniger als 0,1 mm betragen, mit einer Präferenz für Werte im Bereich von 0,04-0,05 mm. Die spanstauchende Fläche 24 und die spanformende Fläche 25 haben eine gesamte Ausdehnung d + e von der Schneidkante aus von weniger als 2 mm. Vorzugsweise sollte die Ausdehnung kleiner als 1 mm sein, mit einer Präferenz für Werte im Bereich von 0,6-0,8 mm. Die zur Schneidkante 21 senkrechte Ausdehnung e der spanformenden Fläche sollte kleiner als 0,8 mm sein, vorzugsweise im Bereich von 0,2-0,4 mm. Der Krümmungsradius R&sub2; der spanformenden Fläche 25 sollte kleiner als 5 mm sein. Vorzugsweise sollte der Krümmungsradius kleiner als 2 mm sein, mit einer Präferenz für Werte im Bereich von 0,5 mm.

Claims

Verfahren zur spanformenden, spanabhebenden Bearbeitung, vorzugsweise von metallischen Werkstücken, wobei diese spanformende, spanabhebende Bearbeitung von der Schneidkante (21) eines Schneideinsatzes (20) durchgeführt wird, wobei dieser Schneideinsatz mindestens eine Schneidkante (21) hat, die gebildet wird von dem Obergang zwischen einer Oberseite (22) und einer Seitenfläche (23) des Einsatzes (20), wobei die Oberseite (22) eine Spanfläche oder Kontaktfläche zwischen dem Einsatz (20) und dem während der Bearbeitung gebildeten Span bildet und die Seltenfläche (23) eine Flanke bildet, wobei die Spanfläche eine spanstauchende, mit der Schneidkante (21) verbundene Fläche (24) und eine gekrümmte, spanformende, mit der spanstauchenden Fläche (24) verbundene Fläche (25) aufweist, wobei diese spanformende Fläche (25) den Span während der Bearbeitung formt, und der Schneideinsatz eine Anzahl von Vertiefungen oder Aussparungen (27) hat, die entlang der Schneidkante (21) wechselseitig voneinander beabstandet und an der Innenseite dieser Kante (21) angeordnet sind, wobei das Verfahren aus einer dreistufigen Verformung des Spans besteht, nämlich

- Laminierung durch die spanstauchende Fläche (24);

- Erzeugung von Kufen im Span durch die Vertiefungen oder Aussparungen (27);

- Formen oder Brechen des Spans durch die spanformende Fläche (25),

wobei diese drei Schritte in schneller Folge oder im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.