DE4336055A1 - Schneideinsatz - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz zur spanbildenden
Bearbeitung, insbesondere zum Drehen, Fräsen, Stechen und Boh
ren eines Werkstückes, dessen mindestens einseitige Deckfläche
die Spanfläche mit mindestens einer Schneidkante und dessen um
laufenden Seitenflächen mindestens eine Freifläche bilden.
Schneideinsätze dieser Art haben zumeist eine ebene Freifläche
unter einem Freiwinkel zwischen 0° bis 30°.
Die EP 0 457 488 A1 beschreibt einen Schneideinsatz für einen
Bohrer mit vier Schneidecken, der zwei auf gegenüberliegenden
Seiten des Schneideinsatzes liegende Freiflächen mit jeweils
einem sich an die Schneidecke anschließenden Vorsprung, einer
abfallenden Flanke und einem gegenüber dem Vorsprung zurückge
setzten Teil aufweist. Dieser zurückgesetzte Teil besteht aus
einem ersten sich an die Schneidkante anschließenden Bereich
unter einem ersten positiven Winkel von 7 bis 20°, einem zwei
ten Bereich, der sich an die untere bodenseitige Kante
anschließt und der unter einem zweiten positiven aber deutlich
kleineren Winkel geneigt ist und einem dritten, die genannten
Bereiche verbindenden Bereich. Der zweite, untere Bereich ist
großflächig und dient als Anlage an der Seitenwand der Werk
zeugauflage des Bohrers. Mit dieser Ausbildung soll bei kleine
rem Freiwinkel eine sicherere Abstützung gegeben sein.
Beim Bohren mit Schneideinsätzen werden die Schneideinsätze
gegenüber der Bohrlochlängsachse in ihren Auflagen unter einem
Winkel angeordnet, d. h., leicht gekippt, um so eine größere
Bohrerstabilisierung zu erzielen und Vibrationen zu verhindern.
Zur Schneidkantenstabilisierung ist die Anordnung einer negati
ven Phase auf der Spanfläche oder die Minimierung des Freiwin
kels vorgeschlagen worden.
In der DE 38 39 804 A1 ist eine insbesondere für Schlichtmes
serköpfe bestimmte Wendeschneidplatte dargestellt und beschrie
ben, mit der besonders glatte rillen- und riefenfreie Oberflä
chen beim Fräsen erzielt werden sollen. Diese Wendeschneidplat
te besitzt gekrümmte Schneidkanten mit einem wesentlich größe
ren Radius als die Schneidkantenlänge mit entsprechend gewölb
ten Schneidenflächen sowie ebenen Anlageflächen, deren Kontur
parabel- oder hyperbelähnlich ist.
Die EP 0 414 241 A2 beschreibt einen Schneideinsatz, dessen
Spanfläche die Schneidkante durchbrechende im Querschnitt tra
pezförmige Absenkungen aufweist, woran sich in der Freifläche
und über ihre gesamte Länge erstreckend senkrecht zur Schneid
kante liegende Nuten anschließen.
Die DE-U1-76 00 988 zeigt eine Schneideinsatzplatte mit einem
gezahnten Schneidkantenprofil, wobei die Zahnung ebenfalls über
die gesamte Freifläche reicht. Entsprechendes gilt für die
Schneideinsatzausformungen nach der EP 0 141 576 B1 und
US 5 158 401 A.
Nuten mit sich in einer Schneidkantennormalenrichtung verjün
gender Breite beschreibt die EP 0 213 494. Schließlich
beschreibt die EP 0 094 921 einen Schneideinsatz mit Nuten in
gegenüberliegenden Seitenflächen, wobei die Nuten Seitenwände
aufweisen, von denen eine schräg zu der anderen verläuft, so
daß sich eine unterschiedliche Trapezformbreite in unterschied
lichen Parallelen zur Schneidkante ergeben.
In der EP 0 534 450 A2 wird ein Schneideinsatz beschrieben, der
in seiner Freifläche bis zum Boden durchgezogene und die dor
tige Kante durchbrechende Ausnehmungen aufweist, die eine Tiefe
besitzen sollen, die der zweifachen maximalen Verschleißmarken
breite entspricht. Die Ausnehmungen sollen allein dazu dienen,
Kühlmittel bis in die Schneidkantennähe fördern zu können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den eingangs genannten
Schneideinsatz in seiner Geometrie so zu optimieren, daß seine
Schneidwirkung verbessert wird. Dabei soll sein Schnittver
halten durch eine bessere Führung und weitere Minderung der
Vibration beruhigt werden, wobei insbesondere eine Reduzierung
des Freiflächenverschleißes, eine Reduzierung der Ratterneigung
und eine Reduzierung der Schnittnormalenkräfte (senkrecht auf
die Maschinenspindel) erreicht werden soll, wodurch eine Erhö
hung der Standzeit möglich wird. Außerdem soll eine Begrenzung
der Verschleißmarkenbreite erzielt werden. Der Schneideinsatz
soll möglichst auf pulvermetallurgischem Wege durch Sintern
und/oder heißisostatisches Pressen ohne Nachbearbeitung her
stellbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeich
neten Merkmale gelöst.
Dabei ist vorgesehen, daß die Freifläche in einem vorgegebenen
Abstand von der der Freifläche zugeordneten Schneidkante eine
oder mehrere als Ausnehmungen mit einer Tiefe zwischen 0,03 mm
und 0,3 mm und/oder Erhebungen ausgebildete Freiflächenelemente
gleicher oder unterschiedlicher Ausbildung aufweist. Hierdurch
reduziert sich die Verschleißneigung und es wird erreicht, daß
die Freifläche entlang der Schnittkante bzw. entlang der Frei
fläche im Normalschnitt unterschiedliche Freiwinkel aufweist.
Die Übergänge können sowohl konkav, konvex oder auch gerade
sein.
Mindestens ein Freiflächenelement ist vorzugsweise konvex oder
konkav, d. h. muldenförmig, gekrümmt.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann die an
die Schneidkante angrenzende Freifläche eine Kontaktzone auf
weisen, die während des Zerspanens an dem Werkstück anliegt.
Diese Kontaktzone, die annähernd mit gleicher Höhe unterhalb
der Schneidkante liegt, hat eine Mindesthöhe von 0,05 mm. Vor
zugsweise können die Ausnehmungen bis in die Kontaktzone hin
einreichen, diese also im unteren Teil unterbrechen.
Die obengenannten Ausnehmungen können in unterschiedlichsten
Freiflächenformen angeordnet sein. Bevorzugt sind die Freiflä
chen jedoch gekrümmt oder besitzen zumindest eine Kontaktzone,
etwa dadurch, daß die Kontaktzone bis auf die Ausnehmungen im
wesentlichen eben ist und sich hieran mit einem größeren posi
tiven Winkel ein nächstes Freiflächenstück anschließt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist bzw. sind die Höhe
der Kontaktzone und/oder der Abstand der Ausnehmungen von der
Schneidkante 0,05 mm bis 1 mm, vorzugsweise bis 0,2 mm. Die Er
hebungen als Freiflächenelemente können bis an die Schneidkante
heranreichen oder einen Abstand zur Schneidkante bis zu 1,5 mm
haben. Vorzugsweise beträgt der Abstand 0,1 bis 1 mm.
Der erste positive Freiwinkel der Kontaktzone ist 5° größer als
der Freiwinkel des sich anschließenden Freiflächenabschnittes,
wobei dieser zweite Winkel, der ggf. als variabler Tangential
winkel (bei balliger Ausführung) gemessen wird, zwischen 5° und
30° liegt.
Die Freiflächenelemente sind - in einer Draufsicht betrachtet -
bevorzugt rund, rechteckig oder dreieckig, länglich-rund oder
länglich-oval, wobei nach einer Ausgestaltung die Längsachse
der Ausnehmungen mit der Schneidkantennormalen auf der Frei
fläche einen Winkel zwischen 0° und 45°, vorzugsweise 0° bis
10°, bildet. Die Ausnehmungen können bezüglich ihrer Längsachse
parallel oder unterschiedlich gekippt angeordnet sein. Bevor
zugt wird ein Profil der Ausnehmungen, das als Teil eines
Zylinders mit Halbkugelkopf, eines Kegels oder eines anderen
rotationssymmetrischen Körpers definiert ist, der vorzugsweise
einen Durchmesser von 0,5 mm bis 20 mm, weiterhin vorzugsweise
7 mm bis 14 mm besitzt. Die Ausnehmungen können gleich lang
oder unterschiedlich lang sein. Die Freiflächenelemente, ins
besondere Ausnehmungen, können bis zur Basisfläche durchgezogen
sein bzw. bis dort hin angrenzen, womit ihr Abstand 0 mm wird,
vorzugsweise beträgt der Abstand bis zur halben Freiflächenhöhe
oder er liegt zwischen 0,5 mm bis 1 mm.
Die auf einer parallelen zur Schneidkante gemessene Breite der
Freiflächenelemente beträgt nach einer besonderen Ausgestaltung
der Erfindung zwischen 1/10 bis 1/3 der Schneidkantenlänge
und/oder der auf derselben Linie gemessene Abstand der Ausneh
mungen 1/10 bis 1/2 der Schneidkantenlänge. Die obengenannten
Abstände und Breiten definieren zwangsläufig die Anzahl der
Ausnehmungen pro Freifläche.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Breite
und/oder der Abstand der Freiflächenelemente über der gesamten
Freifläche gleich groß. Die Ausnehmungen können jedoch auch
unterschiedlich breit und/oder unterschiedliche Abstände von
einander besitzen, wenn hierbei die Schnittbedingungen opti
miert werden können. Insbesondere ist es möglich, daß alle
Breiten und alle Abstände der Ausnehmungen unterschiedliche
Maße haben. Bevorzugt werden die Ausnehmungen jedoch symme
trisch zur Schneidkantenmittelnormalen auf der Freifläche
angeordnet sein.
Bei Erhebungen als Freiflächenelemente werden Pyramiden- oder
Pyramidenstumpfformen bevorzugt. Diese Formen können entweder
regelmäßig oder auch ungleichmäßig bzw. unsymmetrisch sein,
insbesondere zwei längere Basisseitenkanten aufweisen, die in
einem Winkel von 5° bis 30°, vorzugsweise 10 bis 20° zueinander
geneigt sind, während die kurzen Basisseitenkanten parallel
zueinander und zur Schneidkante liegen. Nach einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung sind die Erhebungen keilförmig und
besitzen eine obere Gratkante als Schnittlinie zweier geneigter
tetraedischer Seitenflächen, wobei die Endpunkte der Gratkante
die oberen Eckpunkte jeweiliger geneigter dreieckiger Seiten
flächen sind. Die Pyramidenstumpfdachfläche kann eben oder
gewölbt bzw. die Gratkante linear oder gekrümmt ausgebildet
sein. Bevorzugt wird eine Wölbung oder Krümmung, die
(gleichmäßig) konvex oder konkav ist. Nach einer weiteren Aus
gestaltung der Erfindung kann der Pyramidenstumpf in einer
Draufsicht auch spiegelasymmetrisch in bezug auf seine Längs
achse ausgebildet sein. Ebenso kann die Pyramidendachfläche in
bezug auf die Freifläche schrägwinklig ausgerichtet sein. Die
Pyramiden- oder Pyramidenstumpfseitenflächen sind eben oder
leicht konvex oder konkav gewölbt ausgebildet. Bevorzugt werden
die Pyramiden- oder Pyramidenstumpfseitenflächen begrenzenden
Kanten jeweils abgerundet. Die Neigung zweier keine gemeinsame
Kante besitzenden Pyramidenseitenflächen zueinander liegt
zwischen einem Winkel von 30 bis 60°, vorzugsweise 35 bis 50°.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt die
Freifläche im Normalschnitt unterschiedliche Freiwinkel, insbe
sondere ist die Kontaktzone im wesentlichen über ihre Höhe ge
sehen eben und besitzt einen ersten positiven Freiwinkel, woran
sich ein Freiflächenbereich mit einem zweiten positiven Frei
winkel anschließt, der, ggf. als variabler Freiwinkel ausge
staltet, zwischen 5° und 30° liegt, vorzugsweise 2° bis 5°
kleiner als der erste Freiwinkel ist. Die Übergänge zwischen
den unter verschiedenen Freiwinkeln angeordneten Freiflächenab
schnitten sind konkav, konvex und/der gerade ausgebildet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar
gestellt. Es zeigen
Fig. 1 in einer schaubildlichen Ansicht einen ersten
Schneideinsatz nach der Erfindung mit vier
Schneidkanten,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Schneidein
satzes mit Ausnehmungen in der balligen Frei
fläche,
Fig. 2a einen Schnitt längs Linie A-A nach Fig. 1,
Fig. 2b einen Schnitt längs Linie B-B nach Fig. 2,
Fig. 2c eine Teilkantenseitansicht auf die Freifläche,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Schneidein
satzes in Form eines Stechwerkzeuges mit bal
liger Freifläche,
Fig. 3a eine Seitenansicht auf das Werkzeug nach Fig. 3
beim Einstechen einer Welle,
Fig. 4 und 5 einen Schneideinsatz mit unterschiedlich großen
Ausnehmungen in der Freifläche,
Fig. 6 einen Schneideinsatz mit unterschiedlich ge
neigten Ausnehmungen in der Freifläche,
Fig. 6a einen Schnitt längs Linie A-A nach Fig. 6,
Fig. 6b einen Schnitt längs Linie B-B nach Fig. 6 und
Fig. 7 und 8 in schaubildlichen Ansichten weitere Ausfüh
rungsformen des Schneideinsatzes.
Fig. 9 verschiedene Ansichten von Freiflächenerhebun
gen.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schneideinsat
zes 100 dargestellt. Die im Sinne der vorliegenden Erfindung in
Betracht kommenden Schneideinsätze können unterschiedliche
Formgestaltungen haben, wie insbesondere rechtwinklig-vier
eckig, rhombisch, dreieckig, rund oder sechseckig. Ebenso sind
Ausbildungen als Stechwerkzeuge 25 (siehe Fig. 3) möglich.
Jeder der genannten Schneideinsätze besitzt mindestens eine
Schneidkante 26, die entweder als Gerade, als konvexe Kurve
oder konkave Kurve oder in Wellenform ausgebildet sein kann.
Die Schneidkante wird seitlich durch Schneidecken 27 begrenzt
und ist ferner die Grenzlinie zwischen der Spanfläche 28 und
der Freifläche 29, die im Sinne der Erfindung in einer senk
rechten Richtung zur Schneidkante gekrümmt verlaufend ausgebil
det ist. Die Schneideinsätze 20 bis 25 können auf ihrer Span
fläche Spanformelemente in Form von Nuten oder erhabenen Span
formelementen 30 besitzen. Die Spanfläche kann zu ihrem Zentrum
hin abgesenkt oder als erhabenes Mittelteil 31 ausgebildet
sein. Nach Fig. 1 gehen von dem erhabenen Mittelteil 31 spie
gelsymmetrisch zu einer Spanflächendiagonalen Längsrippen 30
aus, die in Richtung der Schneidkante 26 weisen. Die Ausbildung
dieser Längsrippen und Keile 30 ist Gegenstand der
DE-P 41 36 417.1, auf die hier Bezug genommen wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Schneideinsatzes 100
(siehe Fig. 2) besitzt dessen Freifläche 29 Ausnehmungen 32,
deren Gestaltung nach oben hin konisch spitz zulaufend, wie in
Fig. 2 dargestellt, oder länglich-rund bzw. länglich-oval sein
kann, worauf in der Erläuterung zu Fig. 4 bis 6 noch eingegan
gen wird. Dabei kann eine Neigung der Längsmittelachse M zu
einer Schneidkantennormalen N mit einem Winkel α zwischen 0
und ± 30° vorgesehen werden. Die Freifläche kann ballig ausge
führt sein, wie in Fig. 2 dargestellt, oder - in einer Schnitt
ansicht nach Fig. 2a - mit Ausnahme der Freiflächenelementbe
reiche eben sein. Die Schnittansicht nach Fig. 2a zeigt eine
ebene Freifläche 29, die zu der Schneidkantennormalen N einen
Winkel α₁ aufweist. Wie Fig. 2b ausweist, besitzt der obere
Rand der Ausnehmung 32, bei dem die Basis 321 in die Freiflä
che 29 übergeht, einen Abstand h₁ von der Schneidkante 26.
Insbesondere kann der Schneideinsatz so ausgelegt sein, daß
über die Höhe h₂ (siehe Fig. 2c) die Freifläche mit dem zu zer
spanenden Werkstück in Kontakt steht, d. h. eine Kontaktzone 33,
ausbildet. Die Höhe h₃ dieser Kontaktzone 33 ist mindestens so
groß wie die Höhe h₁, kann jedoch auch größer sein, so daß die
Ausnehmungen 32 die ebene oder gekrümmte Kontaktzone 33
partiell unterbrechen. Die Ausnehmung 32 kann dabei auch, wie
in Fig. 2c dargestellt, in bezug auf ihre Vertikalerstreckung
im wesentlichen geradlinig unter einem Winkel α₂ (α₁) verlau
fen.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Schneidein
satzes 200 als Stecheinsatz 25 besitzt dieser eine Haupt
schneidkante 34, an die sich auf der Freifläche mit einer
Höhe h₂ die bereits beschriebene Kontaktzone 33 anschließt. Aus
Fig. 3 ist bei der Bearbeitung des Werkstückes 36, das mit
einer Drehzahl n in Richtung des Pfeiles 37 gedreht wird,
ersichtlich, daß aufgrund der balligen konvexen Form das
Schneidwerkzeug nur im Bereich der Kontaktzone 33 mit der Frei
fläche am Werkstück anliegt. Der Schneideinsatz besitzt Neben
schneidkanten 38, die in spitzem Winkel aufeinander zulaufen.
Der Schneideinsatz kann noch mit einer Fase vorgesehen sein
oder, wie dargestellt, rippenförmige Spanformelemente 30
besitzen, wovon hier nur eines angeordnet ist, was senkrecht
auf die Hauptschneidkantenmitte zuweist. Hinter der Fase 39,
die in den Schneidecken eine größte Breite besitzt und sich
sowohl zur Hauptschneidkantenmitte als auch in Richtung der
Nebenschneiden zunächst verjüngt, ist eine Spanformmulde 40
vorgesehen. Der Stecheinsatz 25 wird mit dem Vorschub f bewegt.
Wie dargestellt, bildet die Kontaktzone 33 auf dem Werkstück 36
eine Gleitzone 41 beim Einstechen einer Nut. Die Höhe der
Kontaktzone h₂ wächst mit zunehmendem Verschleiß der
Freifläche.
Sämtliche Freiflächen können mit Freiflächenelementen ausge
staltet sein, auf die anhand der Fig. 4 bis 6c näher eingegan
gen werden soll.
In einer mit zwei unter unterschiedlichen Freiflächenwinkeln
ausgestatteten Bereichen ausgeformten Freifläche 29 sind läng
lich-ovale Ausnehmungen 32 unterschiedlicher Breiten b₁ vorge
sehen, wobei die Breiten der Ausnehmungen von der Schneidkan
tenmittelnormalen in der Freifläche zur Schneidecke hin abneh
men, d. h., die Ausnehmungen 32 schmaler werden. In entsprechen
der Weise ändern sich die bei 47 dargestellten Abstände b₂ der
Ausnehmungen 32 jeweils zur Schneidecke hin zu kleineren Wer
ten. Die Ausnehmungen 32 nach Fig. 4 sind gleich lang und
besitzen jeweils einen gleichen Abstand von der Schneidkante
bzw. zum Boden.
Die Ausnehmungen 32 nach Fig. 5, die zwar äquidistant und
gleich ausgebildet sind, besitzen hingegen unterschiedliche
Längen, woraus unterschiedliche Abstände h₁ zur Schneidkante
bzw. Abstände h₂ zur Bodenfläche resultieren. Allerdings sind
auch solche Ausnehmungen im Sinne der Erfindung denkbar, die
unterschiedliche Breiten und unterschiedliche Abstände, wie in
Fig. 4 dargestellt, bei unterschiedlichen Längen haben. Bevor
zugte Maße für die Abstände h₁ sind 0,05 mm bis 0,2 mm, wohin
gegen h₂ 0,5 mm bis 1 mm betragen sollen. Für die Breiten der
Ausnehmungen 32 wird vorzugsweise ein Maß verwendet, das 1/10
bis 1/3 der Schneidkantenlänge beträgt, wohingegen die Abstände
1/10 bis 1/2 der Schneidkantenlänge betragen sollen. In einer
weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform wechseln jeweils
Ausnehmungen kleinerer mit Ausnehmungen größerer Breite, die
auch asymmetrisch zur Schneidkantenmittelnormalen auf der Frei
fläche angeordnet sein können. Entsprechendes gilt für die
Abstände der Ausnehmungen 32 von der Schneidkante bzw. vom
Boden, die jeweils gleich groß, unterschiedlich, abwechselnd
größer und kleiner oder auch steigende oder fallende Werte
haben können.
In einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 6 sind die Ausneh
mungen 32 unterschiedlich gegen eine Schneidkantennormalen
geneigt. Während die mittlere Ausnehmung 32 mit ihrer Längs
achse etwa senkrecht zur Schneidkante steht, beträgt der Nei
gungswinkel α der daneben angeordneten Ausnehmungen 32 bis zu
45°, vorzugsweise bis zu 10°. Dem Schnitt nach Fig. 6a kann die
Art der Formgebung für die Ausnehmung 32 entnommen werden. Die
Ausnehmungen 32 sind demnach so gestaltet, daß ein imaginärer
Zylinderkörper 48 mit einem oberen Kugelkopf hier teilweise
eingelegt werden kann. Statt des Zylinderkopfes sind auch
andere Rotationskörper, wie Kegel, denkbar. Der betreffende
Neigungswinkel α₃, den eine imaginäre Zylinderlängsachse gegen
die Freifläche bildet, liegt zwischen 10° und 30°, vorzugsweise
5° unter dem Freiwinkel α₁. Der Durchmesser d des Imaginärkör
pers beträgt 0,5 mm bis 20 mm, vorzugsweise 7 mm bis 14 mm. In
einer Schnittlinie B-B ist, wie aus Fig. 6b ersichtlich, die
Freifläche durch die entsprechenden Ausnehmungen 32 wellig
geformt.
Bei den in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen des
Schneideinsatzes 100 ist deutlich zu erkennen, daß die Ausneh
mungen 32 eine runde, kegelstumpfförmige oder andere geeignete
geometrische äußere Grundformen aufweisen können, wobei die
Ausnehmung selbst konkav, konvex, teilzylindrisch oder teil
elliptisch gekrümmt ausgebildet sein kann, wobei auch eine
gerade, zur Schneidkante hin nach innen geneigte Formgebung
vorgesehen werden kann. Die Ausnehmungen können dabei auf der
Freifläche begrenzt ausgebildet sein oder bis zu einer Rand
kante der Freifläche an der Basis des Schneideinsatzes verlau
fen.
Der in Fig. 9 dargestellte Ausschnitt aus einer Freiflächen
draufsicht zeigt Erhebungen 50, die pyramidenförmig ausgebildet
sind. Diese Pyramidenform besitzt vier zueinander geneigte Sei
tenflächen, wobei die parallel zur Schneidkante 51 liegenden
kürzeren Grenzlinien 52 und 53 zwischen der Freifläche 54 und
entsprechenden Pyramidenseitenflächen parallel zur Schneid
kante 51 liegen, aber unterschiedlich lang sind. In entspre
chender Weise sind die mit einer längeren Basis ausgestatteten
Seitenflächen nicht exakt senkrecht zur Schneidkante 51 ausge
richtet, sondern stehen leicht geneigt zueinander, wobei der
Neigungswinkel β zwischen 10° und 20° liegt. In bezug auf die
Längsachse 55 der Pyramide 50 muß jedoch der Winkel β nicht
beidseitig gleich groß sein, d. h. es sind auch asymmetrische
Pyramiden- oder Pyramidenstumpfformen möglich.
Einen Pyramidenstumpf 60 mit einem Schnitt a-a zeigt beispiels
weise Fig. 9c. Dieser Pyramidenstumpf besitzt eine ebene paral
lel zur Schneidkante 51 liegende ebene Seitenfläche 61, die in
eine Gratkante 62 mündet oder begrenzt wird von einer Pyrami
denstumpfdachfläche. Die Neigung der beiden Seitenflächen, die
im wesentlichen senkrecht zur Schneidkante 51 stehen, beträgt
30° bis 60°, wobei der Neigungswinkel γ in bezug auf die Längs
achse 55 nicht für jede Seitenfläche gleich groß sein muß. Die
Gratkante oder die Pyramidenstumpfdachfläche kann auch konkav
(siehe 63 in Fig. 9d) oder konvex (siehe 64 in Fig. 9e) ausge
bildet sein. In entsprechender Weise sind die Seitenflächen 65
und 66 ebenfalls konkav oder konvex ausgebildet, wobei die im
wesentlichen senkrecht zur Schneidkante liegenden Seitenflächen
67 hierbei ebenfalls konvex oder konkav oder entsprechend
anders gewölbt ausgebildet sein können.
Wie dem Schnitt von 9b zu entnehmen ist, sind die jeweiligen
Neigungswinkel der Seitenflächen 56 und 57 durch den Basisfrei
winkel α₁ der Freifläche vorgegeben. So liegt der Neigungswin
kel α₂ zwischen 0° bis α₁ -3° bzw. der Neigungswinkel der Sei
tenfläche 57 ist bis zu 60°, vorzugsweise bis zu 45° größer als
der Neigungswinkel der Freifläche 56 bzw. (bei symmetrischer
Ausbildung) gleich groß.
Eine asymmetrische Formgestaltung zeigt Fig. 9f, bei der die
vordere Pyramidenstumpfseitenfläche 68 im Hinblick auf die
Schneidkante 51 schräggestellt ist. In entsprechender Weise en
det auch die obere Gratkante 69 bzw. Dachfläche schräggestellt.
Fig. 9g zeigt ein Schneidelement 70, welches facettenartig aus
gebildet ist. Die maximale Breite der erhabenen Formelemente
liegt zwischen 0,3 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm
bis 1 mm.
Claims (28)
1. Schneideinsatz (100; 200) zur spanbildenden Bearbeitung,
insbesondere zum Drehen, Fräsen, Stechen und Bohren eines
Werkstückes (36), dessen mindestens einseitige Deckfläche
die Spanfläche (28) mit mindestens einer Schneidkante (26)
und dessen umlaufenden Seitenflächen mindestens eine Frei
fläche (29) bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Freifläche (29, 54) in einem Abstand (h₁) von der
Schneidkante (26; 34) eine oder mehrere als Ausnehmungen
(32) mit einer Tiefe zwischen 0,03 mm bis 0,3 mm und/oder
Erhebungen (50, 60) ausgebildete Freiflächenelemente auf
weist.
2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Freiflächenelement (32, 50, 60) konvex
oder konkav gekrümmt ist.
3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die an die Schneidkante (26; 34, 51)
angrenzende Freifläche (29) eine Kontaktzone (33) besitzt,
die während des Zerspanens an dem Werkstück (36) anliegt
und daß die Ausnehmung (32) bis in eine Kontaktzone (33)
hineinreicht.
4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Höhe (h₂) der Kontaktzone (33) und/oder ein
Abstand (h₁) der Ausnehmungen (32) von der Schneidkante
(26; 34) 0,05 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,05 mm bis 0,2 mm
und/oder ein Abstand der Erhebungen (50, 60) von der
Schneidkante 0 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 1 mm
beträgt.
5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Freiflächenelemente (32, 50, 60)
in einer Draufsicht länglich-rund oder länglich-oval, im
wesentlichen rund, rechteckig oder dreieckig sind.
6. Schneideinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsachse (M) der Freiflächenelemente (32) mit
der Schneidkantennormalen (N) auf der Freifläche (29)
einen Winkel (α₂) zwischen 0° und 45°, vorzugsweise 0° bis
10°, bildet.
7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (32) ein Profil auf
weisen, das als Teil eines Zylinders (48) mit Halbkugel
kopf, eines Kegels oder eines anderen rotationssymmetri
schen Körpers definiert ist, der vorzugsweise einen Durch
messer (d) zwischen 0,5 mm bis 20 mm, weiterhin vorzugs
weise zwischen 7 mm und 14 mm, besitzt.
8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Freiflächenelemente (32, 50, 60)
unterschiedlich lang sind.
9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand (h₃) der Ausnehmungen (32)
von der Basisfläche bis zur halben Freiflächenhöhe oder 0 mm
bis 1 mm, vorzugsweise 0,5 mm bis 1 mm, beträgt.
10. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die auf einer Parallelen zur Schneid
kante gemessene Breite (b₁) der Ausnehmungen (32) zwischen
1/10 bis 1/3 der Schneidkantenlänge zwischen zwei Schneid
ecken (27) oder 0,3 mm bis 1,5 mm beträgt.
11. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der auf einer Parallelen zur Schneid
kante gemessene Abstand (b₂) der Ausnehmungen (32) zwi
schen 1/10 bis 1/2 der Schneidkantenlänge zwischen zwei
Schneidecken (27) beträgt.
12. Schneideinsatz nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Breite (b₁) und/oder der Abstand (b₂)
der Ausnehmungen (32) über der gesamten Freifläche (29)
gleich groß ist.
13. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (32) und/oder Erhe
bungen unterschiedlich breit sind und/oder unterschiedli
che Abstände voneinander haben.
14. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß alle Breiten (b₁) und Abstände (b₂)
unterschiedliche Maße haben.
15. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (32) symmetrisch zur
Schneidkantenmittelnormalen auf der Freifläche (29) ange
ordnet sind.
16. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erhebungen (50, 60) pyramiden-
oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet sind.
17. Schneideinsatz nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die pyramidenstumpfförmigen Erhebungen (50, 60) einen
ungleichmäßigen Pyramidenstumpf mit zwei unterschiedlich
langen gegenüberliegenden Basisseitenkanten bilden, vor
zugsweise dergestalt, daß die längeren Basisseitenkanten
einen Winkel (β) von 5° bis 30°, weiterhin vorzugsweise
von 10° bis 20° bilden.
18. Schneideinsatz nach Anspruch 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erhebungen (60) keilförmig mit
einer oberen Gratkante (62) als Schnittlinie zweier
geneigter tetraedischer Seitenflächen und mit Endpunkten,
die die oberen Eckpunkte jeweiliger geneigter dreieckiger
Seitenflächen (56, 57) bilden.
19. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pyramidenstumpfdachfläche gewölbt
oder die Gratkante (63, 64) gekrümmt ausgebildet ist.
20. Schneideinsatz nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wölbung oder Krümmung konvex oder konkav ist.
21. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der Pyramidenstumpf in einer Drauf
sicht spiegelasymmetrisch in bezug auf seine Längsachse
ist.
22. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 16 bis 18 oder 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pyramidendachfläche (69)
in bezug auf die Freifläche schrägwinklig ausgerichtet
ist.
23. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 16 bis 18 und 21
oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyramiden- oder
Pyramidenstumpfseitenflächen (65, 66, 67) eben oder leicht
konvex oder konkav gewölbt sind.
24. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die die Pyramiden- oder Pyramiden
stumpfseitenflächen begrenzenden Kanten jeweils abgerundet
sind.
25. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei Pyramidenseitenflächen in einem
Winkel (γ) von 30° bis 60°, vorzugsweise 35° bis 50°
zueinander geneigt sind.
26. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die Freifläche im Normalschnitt unter
schiedliche Freiwinkel (α₁, α₂) aufweist.
27. Schneideinsatz nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktzone (33) im wesentlichen über ihre
Höhe (h₂) gesehen eben ist und einen ersten positiven
Freiwinkel (α₁) bildet und daß die sich an die Kontaktzo
ne (33) anschließende Freifläche (29) einen zweiten posi
tiven Winkel (α₂), ggf. als variablen Freiwinkel, bildet,
der zwischen 5° und 30° liegt, vorzugsweise 2° bis 5°
kleiner als der erste Freiwinkel (α₁) ist.
28. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 26 oder 27,
dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge zwischen den un
ter verschiedenen Freiwinkeln (α₁, α₂) angeordneten
Freiflächenabschnitten konkav, konvex und/oder gerade aus
gebildet sind.
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Owner name: WIDIA GMBH, 45145 ESSEN, DE |
|
8141 | Disposal/no request for examination |