DE4310131A1

DE4310131A1 - Schneideinsatz

Info

Publication number: DE4310131A1
Application number: DE4310131A
Authority: DE
Inventors: Paya Jose Agustin
Original assignee: Krupp Widia GmbH
Current assignee: Widia GmbH
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1994-10-06
Also published as: WO1994022621A1; JPH08508211A; KR960701718A; CA2159477A1; EP0691897A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz mit einer sich an die Schneidkanten anschließenden negativen Spanflächenfase, insbesondere zu Radialbearbeitungen wie zum Stechen, Drehräu men, Dreh-Drehräumen, Fräsen oder Gewindedrehen.

Negative Fasen bei Schneideinsätzen besitzen zwar den Vorteil, die Schneidkante zu stabilisieren, allerdings verbindet sich hiermit der Nachteil, daß die Spanabfuhr stark behindert wird, wobei in erhöhtem Maße Reibung auftritt, die eine relativ große Vorschubkraft erfordert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genann ten Schneideinsatz dahingehend zu verbessern, daß ohne Einbuße der Vorteile einer negativen Spanflächenfase die Vorschubkraft bzw. die resultierende Gesamtschnittkraft reduziert wird.

Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 beschriebenen Schneideinsatz dadurch gelöst, daß die Breite der Spanflächen fase bezogen auf die wirksame Einsatzzone in mindestens einer Schneidkantenecke maximal ist. Die Fase erfährt somit von einer Schneidecke ausgehend entlang der Schneidkante eine Ein schnürung, die so weit reichen kann, daß im Extremfall die Fasenbreite Null wird. Mit einer solchen Einschnürung minimiert sich relativ zur Schneidkante der durch den negativen Fasenwin kel ergebende Höhenabstand der Grenzkurve zwischen der Spanflä chenfase zu der Spanfläche. Diese Absenkung der Spanflächenfase im Verlauf einer Schneidkante hat eine geringere Reibung des abfließenden Spanes zur Folge, ferner wird der Schneidkeil ent lastet, ohne daß die Vorteile einer negativen breiten stabilen Fase in der Schneidkantenecke aufgegeben werden. Die Schneid kante wird somit in den Schneidecken, d. h. in den Bereichen der größten Spankräfte, deutlich mehr gestützt als in den Bereichen der Nebenschneidkante.

Weitere Ausbildungen des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So verläuft die Grenzlinie der Spanflächenfase zu der Spanflä che im wesentlichen bogenförmig. Hierunter wird eine Ausführung verstanden, bei der die genannte Grenzkurve in bezug auf eine Verbindungslinie der Grenzkurvenpunkte in den Schneidecken unterhalb dieser Verbindungslinie verläuft. Vorzugsweise durch läuft die Grenzkurve der Spannflächenfase zu der Spanfläche oder die Breite der Spanflächenfase von der Schneidecke in Richtung der Schneidkanten gesehen ein Minimum.

Der Spanflächenfasenwinkel kann entlang der Schneidkante stets ein und denselben Wert aufweisen, er kann jedoch auch unter schiedliche negative Fasenwinkel aufweisen, wodurch eine weite re Kompensation des "Anstieges" erzielt werden kann, den ein ablaufender Span durchläuft. Nach einer konkreten Ausführungs form ändert sich der Fasenwinkel kontinuierlich entlang der Schneidkante, vorzugsweise geht er kontinuierlich gegen Null, bleibt aber stets negativ.

Nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung verläuft die Grenzkurve zwischen der Spanflächenfase und der Spanfläche wel lenförmig und/oder zackenförmig, wobei mindestens eine der oberen und der unteren Hüllkurve einen Bogen mit gleichbleiben der Krümmung bildet. Anders als im vorbeschriebenen Fall ist es nicht zwingend erforderlich, daß die Grenzkurve eine einheitli che Krümmung von Schneidecke zu Schneidecke bei ihrem Durchgang durch ein Minimum besitzt, die Grenzkurve kann auch unregelmä ßig oder regelmäßig wellig bzw. zackig verlaufen, allerdings erfüllt dann mindestens eine der oberen oder der unteren Hüll kurven die Bedingung eines bogenförmigen Verlaufes mit einheit licher Krümmung.

Eine bevorzugte Anwendungsform der Erfindung liegt bei einem Stechwerkzeug mit einer vorderen Hauptschneide und zwei Neben schneiden mit einer rundumlaufenden Spanflächenfase, die in den beiden Schneidecken größer ist als in den angrenzenden Berei chen, ggf. mit Ausnahme des für den Schneidvorgang unwesentli chen hinteren Bereiches der Nebenschneide. Vorzugsweise ist die Hauptschneidenspanflächenfase zwischen den angrenzenden Schneidecken und/oder die Nebenschneidenspanflächenfase bezogen auf die Längsmittelachse des Stechwerkzeuges und/oder eine Senkrechte hierzu spiegelsymmetrisch ausgebildet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bieten sich für die Spanflächenfase in senkrechter Richtung zur Schneidkante verschiedene Ausführungsformen an: Die Spanflächenfase kann eben geradlinig, leicht konkav oder konvex gebogen und/oder mit einer oder mehreren Spanformmulden und/oder einem oder mehreren Spanformelementen versehen ausgebildet sein. Unter Fasen im anmeldungsgemäßen Sinne sind demnach auch solche schneidkanten angrenzenden Bereiche zu verstehen, die mit einer Tiefe bzw. Höhe von 1/100-10/100 mm gewölbt sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann im Anschluß an die Spanflächenfase auch eine Spanleitstufe vorge sehen sein oder die Spanfläche einen erhabenen Spanbrecher mit einem vorstehenden rippenförmigen Keil mit sich in einer Drauf sicht sowie in einer Längs-Querschnittsansicht gesehen verjün genden Spitze vorgesehen sein. Alle diese zusätzlichen Span formmittel sind bei Schneideinsätzen prinzipiell nach dem Stand der Technik bekannt und sollen in Verbindung mit der erfin dungsgemäßen Ausbildung ebenfalls verwendet werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung betrifft der Schneideinsatz einen Gewindedrehschneideinsatz mit gestaffelt und gestuft hintereinander angeordneten Schneidecken, wobei die Spanflächenfase jeweils von einer vorstehenden Schneidecke zur Schneidkanteneinbuchtung ein Minimum durchläuft.

Vorzugsweise ist bei allen geschilderten Ausführungsformen der Freiwinkel positiv, er kann aber auch 0° betragen.

Der Schneideinsatz kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch mit einer kreisrunden geschlossenen Schneidkante versehen sein. Die Grenzkurve zwischen der negativen Fase und der sich anschließenden Spanfläche nimmt zu der Schneidkante wechselnde Abstände ein, die Maxiuma und Minima durchlaufen, vorzugsweise jeweils vier Maxima und vier Minima. In radialer Richtung weisende keil- und längsrippenförmige erhabene Span formelemente sind so angeordnet, daß sie jeweils in Richtung eines Minimums deuten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar gestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Stecheinsatzes,

Fig. 2 eine Seitenansicht nach "X" gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine teilperspektivische Ansicht eines weiteren Schneideinsatzes,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Schneideinsatzes mit vorderer gerundeter Schneide,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Schneideinsatzes,

Fig. 5a-c Schnitte entlang der Linien A-A, B-B und C-C nach Fig. 5,

Fig. 6 eine Teilperspektive eines Gewindeschneideinsatzes,

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen weiteren Schneideinsatz,

Fig. 8 eine Seitenansicht des Schneideinsatzes nach Fig. 7 und

Fig. 9a-k jeweilige Ausführungen für unterschiedliche Fasen.

Der Abstecheinsatz 10 nach Fig. 1 besitzt eine Hauptschneid kante 11, die von zwei Schneidecken 12 begrenzt ist, woran sich jeweilige Nebenschneidkanten 13 anschließen, die in spitzem Winkel aufeinander zulaufen. Im Anschluß an die Haupt- und Nebenschneiden ist eine Fase 14 vorgesehen, die in den Schneid ecken 12 eine maximale Breite aufweist und im sich daran anschließenden Bereich sowohl der Hauptschneidkante 11 als auch der Nebenschneiden 13 eine Einschnürung 15 besitzt. Im hinteren Bereich wird die Spanflächenfase 14 wiederum breiter. Verbindet man die jeweiligen konstruierten Punkte der Grenzfläche zwischen der Spanflächenfase 14 und der Spanfläche 16 durch Geraden 17, so wird das Maß der Einschnürung, d. h. die Verrin gerung der Spanflächenfasenbreite, jeweils deutlich. Der Schneideinsatz hat bei negativem Fasenwinkel α (siehe Fig. 2) einen positiven Freiflächenwinkel β. Die Spanfläche 16 kann in Form einer Mulde 18 (siehe Fig. 2) ausgebildet sein. Zusätzlich kann die Spanfläche 16 noch einen Spanformer 19 aufweisen, der zur Hauptschneidkante 11 hin einen senkrecht ausgerichteten Keil 20 in Längsrippenform aufweist. In entsprechender Weise ist der in Fig. 3 dargestellte Schneideinsatz aufgebaut, aus dessen Perspektivdarstellung klar wird, daß die im hinteren, für den Schnitt unwesentlichen Bereich vorliegende Spanflächen fasenbreite größer sein kann als die Breite der Spanflächenfase im Schneideckenbereich. Die Spanflächenbreite im hinteren Bereich hängt im wesentlichen davon ab, inwieweit man die Span flächenfase bzw. den abfallenden Teil 21 in Richtung auf die Spanflächenmulde 22 als Spanformelement einbeziehen möchte.

In einer weiteren Ausführungsform eines Stecheinsatzes nach Fig. 4 ist die Hauptschneidkante 11 rund ausgebildet und geht kantenfrei in die Nebenschneiden 13 über. Bei dieser Ausfüh rungsform "übernimmt" die Hauptschneidkante 11 die Funktion einer Schneidecke, woraus sich ergibt, daß die Spanflächen fase 14 im Bereich der Hauptschneidkante eine konstante Breite hat. Hieran anschließend im Bereich der Nebenschneidkante ist die Grenzlinie vom Übergang der Spanflächenfase zur Span fläche 16 bzw. des betreffenden Böschungsteiles bogenförmig abgesenkt, d. h., die Spanflächenfasenbreite ist in diesem Bereich der Einschnürung geringer. Auch diese Schneideinsatz besitzt ein längliches, sich nach vorne hin verjüngendes erhabenes Spanformelement 19 mit jeweiligen keilförmigen Rippenstücken 20, die bezogen auf die Längsmittelachse des Schneideinsatzes spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Die Aus bildung dieser Keile bzw. Längsrippen ist Gegenstand der DE-P 41 36 417.1, auf die hier Bezug genommen wird.

Der in Fig. 5 in einer Draufsicht dargestellte Schneideinsatz entspricht im wesentlichen dem Schneideinsatz nach Fig. 1 (mit Ausnahme der zentralen Spanformer), besitzt jedoch unterschied liche Fasenwinkel α₁ bis α₃, wobei die Fasenwinkel entlang der Nebenschneide 13 mit zunehmendem Abstand von der Schneidecke 11 abnehmen. Eine Abnahme des Fasenwinkels zu absolut kleineren Werten erfolgt in jedem Falle bis zum Bereich der Einschnürung, hiernach kann der Winkel gleich bleiben oder auch wieder zuneh men oder weiterhin stärker negativ werden.

Fig. 6 zeigt einen Gewindeschneideinsatz 23 mit mehreren Schneidecken 24, die gestaffelt angeordnet sind und in deren Bereich jeweils die Spanflächenfase 14 im Vergleich zu den übrigen Bereichen eine maximale Breite hat. Im übrigen sind gleiche Teile im Vergleich zu den früheren Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf einen Schneideinsatz mit geschlossener kreisrunder Schneidkante, der sich eine negative Spanflächenfase 27 anschließt. Diese Spanflächenfase 27 hat eine wechselnde Breite dergestalt, daß sie an jeweils gegen überliegenden Seiten (in der Zeichnung oben und unten sowie links und rechts) jeweils eine maximale Breite annimmt und in den dazwischenliegenden Bereichen ein Minimum durchläuft. Wie insbesondere aus Fig. 8 ersichtlich "sinkt" die Grenzkurve zwi schen der negativen Fase 27 und der übrigen Spanfläche gegen über den umliegenden Bereichen ab. An die negative Fase schließt sich eine Spanleitmulde 28 an, in die keilförmig radial nach außen gerichtete Spanformelemente 29 hineinragen. Diese Spanformelemente weisen auf das jeweilige Minimum der Grenzkurve 15 zwischen der negativen Fase 27 und der übrigen Spanfläche. Auch diese Keile bzw. Längsrippen werden in der DE-P 41 36 417.1 beschrieben, worauf Bezug genommen wird.

Fig. 9a bis k zeigt auf, daß bei den erfindungsgemäßen Schneideinsätzen unterschiedliche Formen für Spanflächenfasen vorgesehen werden können.

Die Fase nach Fig. 9a und b besitzt eine planare, ebene Form 141, wohingegen die Spanflächenfase nach Fig. 9c und d eine leicht konvex gewölbte Form 142 hat (die Wölbung ist übertrieben dargestellt und beträgt in der Praxis 1/100 bis 10/100 mm Höhenunterschied. Eine konkave Form 143 mit einer Konvexität von 1/100 bis 10/100 mm Durchbiegung besitzt die Spanflächenfase nach Fig. 9e, f. Die vorstehend genannten Spanflächenformen können mit Mulden 25 im Bereich der Spanflä chenfase kombiniert werden. Auch können entsprechend Fig. 9i und k erhabene Spanformelemente 26 auf der Spanflächenfase 14 angeordnet sein, vorzugsweise senkrecht oder unter spitzem Win kel zur Schneidkante und in länglicher keilförmiger Rippenform.

Claims

1. Schneideinsatz (10, 23) mit einer sich an die Schneidkan ten (11, 13) anschließenden negativen Spanflächenfase (14, 141, 142, 143), insbesondere zu Radialbearbeitungen wie zum Stechen, Drehräumen, Dreh-Drehräumen, Fräsen oder Gewindedrehen, aber auch zum Drehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Spanflächenfase (14, 141 bis 143, 27) bezogen auf den wirksamen Schneidbereich in mindestens einer Schneidkantenecke oder im Bereich einer runden Hauptschneide maximal ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurve (15) der Spanflächenfase (14, 141 bis 143, 27) zu der Spanfläche (16) im wesentlichen bogenförmig verläuft.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Grenzkurve (15) der Spanflächenfase (14) zu der Spanfläche (16) oder die Breite der Spanflächen fase (14) von der Schneidecke (12, 24) in Richtung der Schneidkanten (11, 13) gesehen ein Minimum durchläuft.

4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanflächenfasenwinkel (α) von einer Schneidecke (12, 24) aus in Richtung der Schneid kante (13) aus gesehen unterschiedliche negative Fasenwin kel (α₁ bis α₃) aufweist.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Fasenwinkel (α, α₁ bis α₃) kontinuierlich, vorzugsweise kontinuierlich gegen Null ändert, aber stets im negativen Bereich bleibt.

6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurve (15) zwischen der Span fläche (14) und der Spanfläche (16) wellenförmig und/oder zackenförmig verläuft, wobei mindestens eine der oberen und der unteren Hüllkurve einen Bogen mit gleichbleibender Krümmung bildet.

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Stechwerkzeug (10) die Hauptschneide (11) und/oder die Nebenschneide (13) Span flächenfasen (14) aufweisen.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneidenspanflächenfase (14) zwischen den angrenzenden Schneidecken (12) und die Nebenschneidenspan flächenfasen (13) bezogen auf die Längsmittelachse des Stechwerkzeuges (10) und/oder eine Senkrechte hierzu spie gelsymmetrisch ausgebildet ist/sind.

9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanflächenfase (14, 141, 142, 143) in senkrechter Richtung zur Schneidkante (11, 13) geradlinig, konvex, konkav, mit einer oder mehreren Span formmulden (25) und/oder einem oder mehreren Spanformele menten (26) versehen ausgebildet ist.

10. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Spanflächen fase (14, 141, 142, 143) eine Spanleitstufe angeordnet ist.

11. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanfläche (16) einen erhabenen Spanbrecher (19) mit einem vorstehenden rippenförmigen Keil (20) mit sich in einer Draufsicht sowie in einer Längsquerschnittsansicht gesehen verjüngenden Spitze besitzt.

12. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz ein Gewindedrehschneideinsatz (23) mit gestaffelt und gestuft hintereinander angeordneten Schneidecken (24) ist, wobei die Spanflächenfase (14) jeweils von einer vorstehenden Schneidecke zur Schneidkanteneinbuchtung ein Minimum durchläuft.

13. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel (13) positiv oder 0° ist.

14. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 9 bis 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz eine geschlossene kreisförmige Schneidkante (28) aufweist und daß die Grenzkurve (15) zwischen der negativen Fase (27) und der sich anschließenden Spanfläche maximale und minimale Abstände zur Schneidkante (28) durchläuft.

15. Schneideinsatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzkurve jeweils vier Maxima und vier Minima durchläuft.

16. Schneideinsatz nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, daß in radialer Richtung auf die minimalen Abstände der Grenzkurve (15) zur Schneidkante (28) hin ausgerichtete keil- und längsrippenförmige erhabene Span formelemente vorgesehen sind.