DE4433389A1 - Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents
Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von WerkstückenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Stecheinsatz zur spanabhebenden
Bearbeitung von Werkstücken nach den Oberbegriffen der Ansprü
che 1 und 2.
Ein Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken
mit einer vorderen, quer zur Stecheinsatzlängsachse angeordne
ten Schneidkante (Stirnschneide), einer mittleren, konkaven
Spanformmulde, die seitlich durch Spanflächenschutzfasen
begrenzt wird, wobei die an die Spanformmulde angrenzenden
Flanken der Spanflächenschutzfasen in senkrechter Richtung zur
Schneidkante, d. h. in Spanablaufrichtung, zunächst konvergie
ren, so daß die Spanformmuldengrundfläche sich entsprechend
verjüngt, und anschließend wieder divergieren, wird in der
WO 89/01375 beschrieben. Der dortige Stecheinsatz besitzt
hierzu konvex geformte Seitenflanken, die an die Spanformmulde
angrenzen. Die Spanflächenschutzfasen sind angrenzend an die
Stirnschneide eben und unter einem Spanwinkel von 0°
ausgebildet und besitzen im Anschluß an diesen ebenen Bereich
eine konvexe Ausgestaltung, die in dieser Druckschrift als
transversale Ausnehmung bezeichnet wird. Nachteiligerweise hat
sich beim praktischen Einsatz dieser Stecheinsätze gezeigt, daß
die Spanführung ebenso unzureichend ist wie die
Spanquerschnittsverformung, so daß die gewünschte Stauchung des
Spanes über seine Breite zu gering ist, um beim Stechen einen
ungehinderten Spanabfluß zu bewerkstelligen. Ebenso besteht die
Gefahr, daß der Span über die beschriebene transversale
Ausnehmung berührungslos hinweggleitet und die zum Spanbruch
notwendige Aufwärtsbiegung nicht oder nur unzureichend erfährt.
In der DE-U1 92 14 563.9 wird ein Stecheinsatz beschrieben, der
eine gerade Schneidkante besitzt, die an ihren beiden Enden in
vordere Spanflächenrandteile (Spanflächenschutzfasen) übergeht,
wobei zwischen den genannten Spanflächenrandteilen eine Span
verformungsmulde angeordnet ist. Die Spanflächenrandteile sol
len durchgehend negativ sein, wohingegen der Spanwinkel der der
Schneidkante benachbarten Seite der Spanverformungsmulde durch
gehend positiv ist. Durch die Ausbildung der Spanflächenrand
teile wird die Breite der Mulde in Spanablaufrichtung gesehen
zunächst größer, bedingt durch die in etwa in der Draufsicht
kreisförmige Spanformmulde, die seitlich durch die Spanflächen
schutzfasen begrenzt wird. Erst am Ende der Spanformmulde ver
jüngt sich konstruktionsgemäß deren Breite. Die nach der
genannten Schrift gestellte Aufgabe, eine sichere und genügende
Verschmälerung der Spanbreite ebenso zu bewirken wie ein
Schneiden mit kürzerer Spanbildung zu ermöglichen, wird jedoch
nur unzureichend gelöst, da die Gefahr von Werkstoffablagerun
gen in der Spanformmulde sowie etwa dort angeordneten Rippen
die Schnitteigenschaften des Schneideinsatzes im Gebrauch ver
schlechtern. Ferner ist dieser Schneideinsatz nur in einem eng
begrenzten Vorschubbereich einsetzbar.
Die DE 36 43 802 A1 beschreibt einen Stecheinsatz, bei dem an
den Seitenwänden im Bereich der Schneidkante jeweils eine von
der Schneidkante bis zur Oberkante der Seitenwand verlaufende
Spanfläche angeordnet ist, wobei in Vorschubrichtung gesehen
der der Schneidkante benachbarte vordere Teil der Spanfläche
und der benachbarte rückwärtige Teil der Spanfläche im Winkel
zueinander angeordnet sind, wobei die genannten Spanflächen
teile als Spanflächenschutzfasen eine mittlere Spanformmulde
begrenzen. Die von den Spanflächenschutzfasen abfallenden Flan
ken sind eben und in einer Frontansicht auf die Schneidkante
gesehen schrägliegend angeordnet und schließen an einen eben
falls in Spanablaufrichtung konkav gewölbten, aber parallel zur
Schneidkante geradlinigen Spanflächengrund an. Auch dieser
Stecheinsatz zeigt eine nur ungenügende Schneidenstabilität,
Spanführung und Spanquerschnittsverformung, insbesondere wird
die Aufgabe, verhältnismäßig kurze Späne vom Werkzeug abzuhe
ben, nicht oder nur unzureichend gelöst.
Die EP 0 257 002 A2 oder die im Kern gleichlautende
US-A-47 76 733 beschreibt einen Stecheinsatz, der an der vorde
ren Freifläche eine vorzugsweise zylindersegmentartige Ausstül
pung besitzt, die bewirken soll, daß bei der unter einem posi
tiven Winkel angeordneten Freifläche bei gleichzeitiger bis in
die Schneidkante hineinreichender Spanformmulde entstehende
abgesenkte Bereich beim Nutenschneiden kompensiert wird, so daß
sich ein ebener Nutgrund im geschnittenen Werkzeug erzeugen
läßt. Darüber hinaus besitzt dieser Stecheinsatz seitliche
Spanflächenschutzflanken, die von der Schneidkante in Spanab
laufrichtung betrachtet zunächst schmaler werden und die erst
im daran anschließenden Bereich die im wesentlichen konstante
Breite haben, bevor sie sich zum Ende der konkav ausgebildeten
Spanformmulde wieder verbreitern. Auch dieses Werkzeug zeigt
eine unzureichende Schneidenstabilität sowie nach wie vor bei
kleinen Schnittdurchmesser einen unebenen Nutgrund im geschnit
tenen Werkstück.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stecheinsatz
der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine prozeßsichere
Kurzspanbildung gewährleistet, bei dem sich der Span bei unter
schiedlichem plastischen Verformungsvermögen des Werkstückstof
fes und innerhalb eines möglichst breiten Vorschubbereiches in
der Weise anpaßt, daß die erzeugten Späne schmaler als die
Stechbreite sind, um eine hohe Oberflächengüte der Werk
stücknutflanken zu erzielen, und um ein Verklemmen der Spane in
der Nut zu vermeiden, wobei schädliche Werkstoffverklebungen
oder Ablagerungen auf der Spanfläche im Hinblick auf eine hohe
Standzeit zu vermeiden sind und womit ein schwingungsarmer
Spanablauf und Spanbruch beim Schneiden gewährleistet werden
kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Stecheinsatz nach Anspruch 1
oder Anspruch 2 gelöst.
Der im Anspruch 1 beschriebene Stecheinsatz ist dadurch gekenn
zeichnet, daß im Anschluß an jede der Spanflächenschutzflanken
zur Spanformmulde hin gerichtete und in diese hineinragende na
senförmige erhabene Spanformelemente vorgesehen sind, die sich
spiegelsymmetrisch zur Schneideinsatzlängsachse gegenüberliegen
und die die Spanformmuldengrundfläche sprunghaft, vorzugsweise
unstetig, in Spanablaufrichtung verjüngen.
Alternativ hierzu ist der Stecheinsatz nach Anspruch 2 dadurch
gekennzeichnet, daß in Spanablaufrichtung gesehen im Anschluß
an jede der Spanflächenschutzflanken in einem schneidkantenfer
neren Bereich erhabene, zur Schneidkante und zur Spanformmulde
hin zumindest teilweise ballige Seitenflanken aufweisende Span
formelemente vorgesehen sind, die die Spanflächenschutzflanken
sowohl in der Höhe als auch in der Breite überragen und die
spiegelsymmetrisch zur Schneideinsatzlängsachse einander gegen
überliegend so angeordnet sind, daß sie bis in die Spanform
mulde hineinragen und die durch die Spanformmulde definierte
Spanablaufbreite gegenüber der Spanablaufbreite in schneidkan
tennahen Bereichen minimieren.
Beiden Stecheinsätzen ist die Wirkung gemeinsam, daß der ablau
fende Span nach der durch die Spanflächenschutzflanken und die
mittlere Spanformmulde erhaltenen plastischen Vorverformung je
weils durch die nasenförmigen erhabenen Spanformelemente eine
weitere Stauchung sowohl in seinem Querschnitt als auch in
Richtung der senkrecht hierzu angeordneten Ebene erfährt, so
daß die erzeugten ablaufenden Späne deutlich schmaler als die
Stechbreite sind und in Form von Kurzspänen brechen. Bereits
nasenförmige Spanformelemente, die torartig in die Spanform
mulde hineinragen, aber in der Höhe die benachbarte Spanflä
chenschutzfase nicht überragen, verhindern wirkungsvoll ein
Verkleben oder Ablagerungen am Ende des Spanformmuldengrundes.
Die Spanaufbiegung senkrecht zur Spanfläche des Stecheinsatzes
wird in den seitlichen Bereichen erst recht verstärkt, wenn die
im Anspruch 2 beschriebenen Spanformelemente verwendet werden,
die mit ihrer Oberkante jeweils die davorliegende Spanflächen
schutzfase überragen. Die Spanformelemente sind in jedem Falle
so auszubilden, daß sie sowohl an der der vorderen Schneidkante
zugewandten als auch der der seitlichen Freifläche jeweils
abgewandten Seite sowie im dazwischenliegenden Übergangsbereich
zumindest teilweise ballige konvexe Flanken aufweisen, die ein
deutliches sprunghaftes Aufbiegen des Spanes in im wesentlichen
senkrechter Richtung zur Spanfläche des Stecheinsatzes
bewirken. Darüber hinaus sind die Spanformelemente vorzugsweise
so gestaltet, daß sie den Spanformmuldengrund torartig verjün
gen.
Weitere Ausführungsformen des Stecheinsatzes sind in den
Ansprüchen 3 bis 25 beschrieben.
Bei dem Stecheinsatz nach Anspruch 2 ist nach einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Spanformele
mente jeweils eine Oberkante aufweisen, die an die seitliche
ebene Freifläche angrenzt und auf einer etwa der Spanflächen
schutzflankenfasenbreite entsprechenden Breite teilweise gerade
und/oder konvex gekrümmt verläuft, so daß der Abstand der
Oberkante zur Schneidkante in Richtung zur Stecheinsatz
längsachse hin zunimmt. Der Tangentialwinkel, den die Oberkante
mit der Stecheinsatzlängsachse bildet, wird vorzugsweise
zwischen 90° und 75° gewählt. Dieser Winkel nimmt entsprechend
der vorbeschriebenen konvexen Krümmung bis zum Ende der Schutz
flankenfasenbreite um mindestens 10° auf Werte von 80° bis 65°
(je nach Ausgangswinkel) ab.
Bei einem Stecheinsatz nach Anspruch 2 bis 4 oder einem Stech
einsatz nach Anspruch 1, liegt der Tangentialwinkel, den die
Oberkante des Spanformelementes mit der Stecheinsatzlängsachse
bildet, gemessen im Abstand der Breite der angrenzenden Schutz
flankenfase zwischen 65° und 80° und nimmt im Fortlauf der
Oberkante auf 35° bis 75° ab, die etwa im Abstand der 1 1,2fachen
Schutzflankenfasenbreite, von der Freifläche aus gese
hen, gemessen werden. Anders ausgedrückt besitzt die Oberkante
in dem der vorderen Schneidkante zugewandten Bereich bei der
Ausführungsform nach Anspruch 2 eine nur leichte Krümmung, die
dann in eine stärkere konvexe Krümmung zu einem Tangentialwin
kel zwischen 5° und 30° übergeht.
Vorzugsweise laufen die der Spanformmulde zugewandten Innen
flanken der Spanformelemente in Spanablaufrichtung betrachtet
aufeinander zu, wobei die konvergierenden Flanken in diesem
Teilbereich leicht gekrümmt oder auch eben sein können und die
Oberkante einen Tangentialwinkel mit der Stecheinsatzlängsachse
zwischen 5° und 30° bilden. Durch diese Ausgestaltung wird der
Spanformmuldengrund nach der zunächst sprunghaften Verjüngung
durch die Spanformelemente in einem daran anschließenden
schneidkantenferneren Bereich kontinuierlich weiter verjüngt.
Vorzugsweise liegt die Differenz der letztgenannten Tangential
winkel der Oberkante zwischen 40° und 70°.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bilden die der
Schneidkante sowie die der Spanformmulde zugewandten Seiten
flanken, d. h. die Vorder- und die Innenflächen der Spanform
elemente in einer Seitenansicht gesehen, Steigungswinkel im
Bereich zwischen 30° bis 70°, vorzugsweise 40° bis 60°.
Entsprechend diesem Steigungswinkel wird der Span im Bereich
der Seitenflanken bzw. im daran angrenzenden Bereich abgehoben
und stoßartig über die Spanbreite gesehen durch plastische Ver
formung gestaucht. Durch die ballig gegenüber dem jeweiligen
angrenzenden Spanflächengrund hervortretenden Spanformelemente
wird verhindert, daß der Span, ohne daß er eine plastische Ver
formung erfährt, nur allmählich abgehoben wird, wobei die
Gefahr der Bildung von Wirrspänen besteht.
Die gewünschte Wirkung der plastischen Verformung des ablaufen
den Spans wird noch verstärkt, wenn die Steigungswinkel der
Vorderflächen von den an die seitlichen Freiflächen angrenzen
den Bereichen zu an die Spanformmulde angrenzenden Innenflächen
zunehmen. In einer speziellen Ausführungsform besitzt der
Stecheinsatz zumindest teilweise ballige konvexe Vorder- und
Innenflächen mit Krümmungsradien < 0,1 mm.
Die Oberkanten und/oder die ebenen, dort anschließenden Dach
flächen der Spanformelemente besitzen gegenüber der Stirn
schneide, die die Grenze zu der Spanflächenschutzflanke bilden,
nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Höhe von
0,15 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,3 mm bis 0,8 mm.
Die Spanformmulde bildet an ihrer der Schneidkante zugewandten
Seite einen positiven Spanformwinkel, der zwischen 10° und 30°,
vorzugsweise 17° bis 23° liegt. Die seitlichen Spanflächen
schutzfasen weisen in schneidkantennahen Bereichen einen nega
tiven Spanwinkel auf, der vorzugsweise zwischen 5° bis 15°
liegt. Hierdurch wird eine hohe Schneideckenstabilität gewähr
leistet. Ein Optimum der plastischen Verformung des ablaufenden
Spans wird erreicht, wenn die maximale Spanwinkeldifferenz zwi
schen der Spanformmulde und den seitlichen Spanflächenschutz
flankenfasen größer als 27° ist.
Der senkrecht zur und auf die Stirnschneide gemessene Abstand
der Fußkurve der Spanformvorderseite liegt vorzugsweise zwi
schen 0,35 mm bis 3,5 mm, weiterhin vorzugsweise zwischen 0,7
bis 1,8 mm.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Span
winkel der Spanflächenschutzfasen in schneidkantennahen Berei
chen von vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm, insbesondere 0,4 mm bis
1,4 mm Länge (in Spanablaufrichtung betrachtet) zunächst nega
tiv, in einem daran anschließenden Bereich von vorzugsweise 0,1
bis 1 mm positiv, vorzugsweise zwischen 1° und 5° oder 0° und
hieran anschließend wieder negativ ausgebildet. Alternativ
hierzu schließt sich bei der Ausführung nach Anspruch 1 das
Spanformelement mit negativem Spanformwinkel an.
Die Spanflächenschutzfase besitzt eine Breite zwischen 0,1 mm
bis 2,0 mm, wobei vorzugsweise die Spanflächenschutzfasen an
der Stirnschneide eine Breite von 6% bis 30% der Stechbreite,
insbesondere das 1- bis 3fache des Eckenradius besitzt. Nach
einer weiteren Ausgestaltung besitzen die Spanflächenschutzfa
sen senkrecht zur Stirnschneide zu schneidkantenferneren
Bereichen eine abnehmende Breite, die vorzugsweise degressiv
abnimmt. Die abnehmende Fasenbreite in Verbindung mit dem
positiven Spanwinkel der Spanformmulde bewirkt eine ideale Vor
formung des Spanquerschnittes, wobei die seitlichen Spanränder
"hochgebogen" werden. Hierdurch, wie durch die in Spanablauf
richtung gesehen angeordneten Spanformelemente, reduziert sich
die Spanbreite gegenüber der Stechbreite. Die Breite der Span
flächenschutzfasen nimmt nach einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung bis auf 15% bis 50% relativ zur Breite der Span
flächenschutzfase an der Schneidkante ab. Die seitlichen Span
flächenschutzfasen weisen nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung in einem schneidkantenferneren Bereich, insbesondere
in dem Bereich unter einem positiven Spanwinkel, über einen
Spanablaufweg von 2/10 bis 3/10 mm eine konstante Breite auf.
Zusätzlich kann zwischen der Stirnschneide und der Spanform
mulde eine Fase angeordnet sein, die vorzugsweise eine Breite
von 0,03 mm und 0,4 mm besitzt.
Die seitlichen und/oder die vordere Freifläche(n) sind unter
einem positiven Freiwinkel von 5° bis 10° angeordnet. Die Mul
dentiefe, d. h. der vertikale Abstand der Schneidkantenebene zum
tiefsten Muldenpunkt, liegt zwischen 0,05 mm und 1,5 mm,
vorzugsweise 0,1 mm bis 0,5 mm, und/oder die Mulde besitzt
einen Krümmungsradius zwischen 1 mm und 8 mm.
Der vorbeschriebene Stecheinsatz wird vorzugsweise zum Stech
drehen, wie zum Einstechen oder Tiefstechen, zum Schlitz- oder
Trennfräsen und/oder zur Bearbeitung zäher oder hochlegierter
Stahl- und NE-Werkstoffe verwendet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar
gestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen
Stecheinsatz,
Fig. 2 eine Schnittansicht dieses Stecheinsatzes ent
lang der Linie I-I in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht von vorn, d. h. auf die Schneid
kante des Stecheinsatzes nach Fig. 1,
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in
Fig. 1,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Schneideinsat
zes nach Fig. 1 bis 4,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren
Schneideinsatzes und
Fig. 7 eine Seitenansicht des Schneideinsatzes nach
Fig. 6.
Der Schneideinsatz nach Fig. 1 bis 5 besitzt einen Schaft 10,
an dessen vorderem Ende sich ein Schneidkopf 11 anschließt.
Dieser Schneidkopf 11 besitzt eine vordere Freifläche 12 sowie
seitliche Freiflächen 13 und 14, die ganz oder teilweise (siehe
Fig. 5) unter einem positiven Freiwinkel angeordnet sein
können. Die Spanfläche ist vorderseitig durch die Schneidkante
bzw. Stirnschneide 15 sowie durch seitliche Kanten 16 und 17
begrenzt. An die Stirnschneide 15 schließt sich eine Fase 18
konstanter Breite zwischen 0,03 mm und 0,4 mm an. Zu den
Schneidecken 19 und 20 hin grenzt eine seitliche Spanflächen
schutzfase 21 an, deren Breite sich in Spanablaufrichtung, d. h.
zum Schaft 10 hin, zunächst verjüngt und in dem sich anschlie
ßenden Bereich 22 konstant bleibt. Hierdurch ergibt sich in
Richtung weg von der Stirnschneide 15 eine abnehmende Spanflä
chenschutzfasenbreite. Inmitten der genannten Bereiche 21 und
22 liegt eine konkav geformte Spanformmulde 23, deren Krüm
mungsradien in Längsrichtung des Stecheinsatzes unterschiedlich
von den Krümmungen in dazu senkrechter Richtung, d. h. parallel
zur Schneidkante 15, sein können. Die Spanflächenschutzfase 21
ist jeweils unter einem negativen Spanformwinkel angeordnet,
während die Spanflächenschutzfase im Bereich 22 einen Spanwin
kel von 0° oder leicht positiven Winkel zwischen 1° und 5° auf
weisen kann. Rückwärtig schließt sich jeweils beidseitig ein
Spanformelement 24 an, das beidseitig zu den Freiflächen 13 und
14 abschließt und an der zur Spanformmulde 23 zugewandten Seite
so weit hervorsteht, daß es die Spanflächenschutzfasen 21, 22
deutlich überragt und weit in die Spanformmulde 23 hineinragt.
Die beidseitigen Spanformelemente 24 sind symmetrisch zur
Stecheinsatzlängsachse 25 angeordnet und bilden in dem dazwi
schenliegenden Bereich einen schmalen torartigen Durchgang für
den ablaufenden Span. Die Spanformelemente 24 besitzen jeweils
eine Dachfläche 241. Die Dachfläche 241 wird durch eine Ober
kante 242 begrenzt, der in entsprechender Weise die Fuß
kurve 243 nach Maßgabe der Krümmung der Spanformmulde 23 folgt.
Die zwischen der Oberkante 242 und der Basiskurve 243 liegenden
Seitenflanken können in mehrere Bereiche aufgeteilt werden, die
in Spanablaufrichtung durch die Winkel α₁, α₂ und α₃ gekenn
zeichnet sind. Auf einer etwa der Breite des Spanflächenschutz
fasenbereiches 22 entsprechenden Länge ist die Oberkante 242
schwach gekrümmt, wobei der Winkel α₁ von 90° bis 75° um bis
zu 10° auf 80° bis 65° abnimmt. Dieser Bereich 244 bestimmt die
Vorderfläche der Seitenflanke, die in Spanablaufrichtung gese
hen hinter den Spanflächenschutzflanken 22 die seitlichen Span
bereiche verformt. An den ersten Bereich schließt sich ein
Bereich 245 stärkerer Krümmung, dessen Endpunkt durch den Win
kel α₂ bestimmt ist. Der Winkel α₂ sinkt in diesem Bereich auf
etwa 75° bis 35°. Hieran
schließt sich ein Bereich 246 starker Krümmung als
Übergangsbereich zu einem geradlinigen Oberkantenstück 247, das
unter einem Winkel α₃ von 5° bis 30° geneigt ist. Durch die
Größe des Winkels α₃ ergibt sich ein weiterer
Verjüngungsbereich für den ablaufenden Span. Im hinteren
Bereich ist die Oberkante 242 abermals scharf gekrümmt und
schließt schließlich geradlinig an den jeweiligen Freiflä
chen 13 oder 14 an. Der Schnittansicht nach Fig. 2 entlang der
Linie I-I ist der Steigungswinkel β, den die Vorderfläche 244
bildet, zu entnehmen. Dieser Steigungswinkel liegt zwischen 30°
und 70°, vorzugsweise im Bereich zwischen 40° und 60°, im
vorliegenden Fall wurden 50° gewählt. Die Spanformelemente 24
besitzen jedoch keine durchgehend ebenen Seitenflanken 244 bis
248, vielmehr sind diese Flanken in vertikaler Richtung zur
Spanformebene zumindest teilweise ballig, d. h. konvex ausge
bildet. Lediglich im an die Basiskurve 243 abgrenzenden Bereich
sind sie konkav gekrümmt. Von der Vorderfläche 244 zu der
Innenfläche 247 nehmen die Steigungswinkel β zu, was anhand der
Schnittansicht nach Fig. 4 erkennbar ist, in der der Steigungs
winkel β ca. 55° beträgt. Die Höhe h von der Oberkante 242
gegenüber der Schneide 15 liegt im Bereich von 0,3 mm bis 0,8
mm. Der Abstand a von der Schneidkante 15 zur Fußkurve 243 im
Bereich der Vorderfläche 244 liegt zwischen 0,7 mm und 1,8 mm.
Die Differenz δ der negativen Spanwinkel der Spanflächenschutz
fase 21 zu den positiven Spanformwinkeln der Mulde wird vor
zugsweise größer als 27° gewählt.
Fig. 3 ist zusätzlich zu entnehmen, wie die Flächen 245 bis 247
konvergierend in Spanablaufrichtung aufeinander zulaufen,
wodurch der Grund der Spanformmulde 23 weiter eingeengt wird.
Die vordere Schneidkante 15 ist im dargestellten Ausführungs
beispiel gerade ausgebildet und wird seitlich durch die Schutz
fasenbereiche 21 begrenzt, deren Breite an der Stirnschneide
jeweils 6% bis 30% der Stechbreite sowie das 1- bis 3fache des
Eckenradius beträgt. Durch die in Richtung weg von der Stirn
schneide 15, d. h. in Spanablaufrichtung abnehmende Fasenbreite
in Verbindung mit dem positiven Spanwinkel der Spanformmulde
erfolgt eine Vorformung des Spanquerschnittes, bei dem die
Spanränder seitlich hochgebogen werden. Hierdurch reduziert
sich bereits im vorderen Bereich die Spanbreite gegenüber der
Stechbreite. Die Winkel α₁ und α₂ der Torvorderseiten korre
spondieren mit der vorgeformten Spanunterseite. Durch die Span
formelemente 24 erfahren die Spane eine weitere Stauchung,
wobei der Span in der Werkstücknut optimal geführt wird. Nach
dem Anlaufen des freien Spanendes an den Nutgrund setzt die
Spiralspanbildung ein, wobei zusätzliche Biegungskräfte und
-momente wirken, die den Span zwischen die durch die Spanform
elemente 24 gebildeten Torinnenseiten (vgl. Flächen 247)
drücken, und zwar so weit, wie es die Duktilität des Werkstof
fes und die Spandicke, die aus dem gewählten Vorschub resul
tiert, zulassen. Die vorgeformte Sicke im Spanquerschnitt wird
durch die Torinnenseiten (Flächen 247) verstärkt, zugleich wird
die Spanbreite weiter reduziert und die Spanführung verbessert.
Durch die innen unter dem Winkel α₂ angeordneten Torvordersei
ten wird der Mechanismus der Spanquerschnittsverformung
erleichtert, wobei ein Spänestau bzw. Werkstoffverklebungen
wirksam vermieden werden können. Der sickenformige Spanquer
schnitt, der durch das erfindungsgemäße Stechwerkzeug erreicht
wird, trägt wesentlich zu einem prozeßsicheren Spanbruch bei.
Die Oberflächen der seitlichen Schutzfasen 21, 22 sind im Quer
schnitt parallel zur Stirnschneide 15 geradlinig ausgebildet.
Die Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von
der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 5 dadurch, daß das Span
formelement 24, das sich dem Spanflächenschutzfasenbereich 22
anschließt, eine geringere Höhe hat, die etwa der Höhe des
Spanflächenschutzfasenbereiches 22 entspricht bzw. in der glei
chen Ebene liegt. Im übrigen gilt Entsprechendes für gleiche
Bezugszeichen. Der Dachbereich 241 nimmt im vorliegenden Fall
positive Winkel an (siehe Fig. 7).
Claims (26)
1. Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werk
stücken, mit einer vorderen, quer zur Stecheinsatz
längsachse (25) angeordneten Schneidkante (15)
(Stirnschneide), einer mittleren konkaven Spanformmulde
(23), die seitlich durch Spanflächenschutzfasen (21, 22)
begrenzt wird, wobei im Anschluß an jede der Spanflächen
schutzfasen (21, 22) zur Spanformmulde (23) hin gerichtete
und in diese hineinragende nasenförmige erhabene Span
formelemente (24) vorgesehen sind, die sich spiegelsymme
trisch zur Schneideinsatzlängsachse (25) gegenüberliegen
und die die Spanformmuldengrundfläche sprunghaft, vor
zugsweise unstetig, in Spanablaufrichtung verjüngen.
2. Stecheinsatz zur spanbildenden Bearbeitung von Werk
stücken, mit einer vorderen, quer zur Schneideinsatz
längsachse (25) angeordneten Schneidkante (15)
(Stirnschneide), einer mittleren Spanformmulde (23), die
seitlich jeweils durch Spanflächenschutzflanken (21, 22) in
schneidkantennahen Bereichen begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Spanablaufrichtung gesehen im Anschluß an jede der
Spanflächenschutzflanken (22) in einem schneidkantenfer
neren Bereich erhabene, zur Schneidkante (15) und zur
Spanformmulde (23) hin gerichtete, zumindest teilweise
ballige Seitenflanken (244-249) aufweisende Spanformele
mente (24) vorgesehen sind, die die Spanflächenschutzflan
ken sowohl in der Höhe als auch in der Breite überragen
und die spiegelsymmetrisch zur Schneideinsatzlängsachse
(25) einander gegenüberliegend so angeordnet sind, daß sie
bis in die Spanformmulde (23) hineinragen und die durch
die Spanformmulde (23) definierte Spanablaufbreite gegen
über der Spanablaufbreite in schneidkantennahen Bereichen
minimieren.
3. Stecheinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spanformelemente (24) jeweils eine Oberkante (242)
aufweisen, die an die seitliche ebene Freifläche (13, 14)
angrenzt und auf einer etwa der Spanflächenschutzflanken
fasenbreite entsprechenden Breite teilweise gerade
und/oder konvex gekrümmt verläuft, so daß der Abstand der
Oberkante (242) zur Schneidkante (15) in Richtung zur
Stecheinsatzlängsachse (25) hin zunimmt.
4. Stecheinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Tangentialwinkel (α₁), den die Oberkante (242) mit der
Stecheinsatzlängsachse (25) bildet, zwischen 90° und 75°
beträgt und bis zum Ende der Schutzflankenfasenbreite um
mindestens 10° auf Werte von 80° bis 65° abnimmt.
5. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Tangentialwinkel (α₂), den die
Oberkante (242) des Spanformelementes mit der Stechein
satzlängsachse (25) bildet, gemessen im Abstand der Breite
der angrenzenden Schutzflankenfase (22) von Anfangswerten
zwischen 65° und 80° auf 35° bis 75°, gemessen etwa im
Abstand der 1 1/2fachen Schutzflankenfasenbreite,
abnimmt.
6. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die der Spanformmulde (23) zugewandten
Innenflanken (245, 246, 247) der Spanformelemente (24) in
Spanablaufrichtung betrachtet aufeinander zulaufen, wobei
die Flanken in diesem Teilbereich leicht gekrümmt oder
auch eben sein können und die Oberkante (242) einen
Tangentialwinkel (α₃) mit der seitlichen Freifläche
(13, 14) zwischen 5° und 30° bildet.
7. Stecheinsatz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die maximale Differenz der Tangentialwinkel
(α₂-α₃) der Oberkante (242) zwischen 40° und 70° liegt.
8. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die der Schneidkante (15) sowie die
der Spanformmulde (23) zugewandte Seitenflanke (244 bis
247), d. h. die Vorder- und die Innenflächen der Spanform
elemente (24), in einer Seitenansicht gesehen Steigungs
winkel (β) im Bereich zwischen 30° bis 70°, vorzugsweise
40° bis 60° bilden.
9. Stecheinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steigungswinkel (β) der Vorderflächen (244) von den an
die seitlichen Freiflächen (13, 14) angrenzenden Bereichen
zur an die Spanformmulde (23) angrenzenden Innenflächen
(245, 246, 247) zunehmende Steigungswinkel (β) aufweisen.
10. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die balligen konvexen Vorder- und die
Innenflächen Krümmungsradien zwischen < 0,1 mm aufweisen.
11. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberkante (242) und/oder die
ebenen Dachflächen (241) der Spanformelemente (24) gegen
über der Schneidkante (15) eine Höhe (h) von 0,15 mm bis
1,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 0,8 mm, aufweist.
12. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spanformmulde (23) an ihrer der
Schneidkante (15) zugewandten Seite einen positiven Span
formwinkel bildet.
13. Stecheinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Spanformwinkel zwischen 10° und 30°, vorzugsweise 17°
bis 23° beträgt.
14. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die seitlichen Spanflächenschutzfasen
(21) in schneidkantennahen Bereichen einen negativen Span
winkel, vorzugsweise zwischen 5° bis 15° aufweisen.
15. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die maximale Spanwinkeldifferenz zwi
schen der Spanformmulde und den seitlichen Spanflächen
schutzflanken größer als 27° ist.
16. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand (a) von der Schneid
kante (15) zur Basiskurve (243) im Bereich der Vorderflä
che (244) zwischen 0,35 mm und 3,5 mm, vorzugsweise zwi
schen 0,7 mm und 1,8 mm, liegt.
17. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spanwinkel der Spanflächenschutz
fasen im schneidkantennahen Bereich (21) von vorzugsweise
0,3 mm bis 2 mm, insbesondere 0,4 mm bis 1,4 mm Länge
zunächst negativ, in einem daran anschließenden Bereich
(22) von vorzugsweise 0,1 mm bis 1 mm positiv, vorzugs
weise zwischen 1° und 5° oder 0° und hieran anschließend
wieder negativ ausgebildet ist oder hieran anschließend
das Spanformelement angeordnet ist.
18. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spanflächenschutzfase (21, 22) eine
Breite zwischen 0,1 mm bis 2 mm besitzt.
19. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spanflächenschutzfasen an der
Stirnschneide (15) eine Breite von 6% bis 30% der Stech
breite, insbesondere das 1- bis 3fache des Eckenradius
besitzt.
20. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spanflächenschutzfasen (21, 22)
senkrecht zur Stirnschneide (15) zu schneidkantenferneren
Bereichen eine abnehmende Breite, vorzugsweise degressiv
abnehmende Breite haben.
21. Stecheinsatz nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
die Breite bis auf 15% bis 50% relativ zur Breite der
Spanflächenschutzfase (21) an der Schneidkante abnimmt.
22. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die seitliche Spanflächenschutzfase in
einem schneidkantenferneren Bereich (22) über einen
Spanablaufweg von 0,1 mm bis 1 mm eine konstante Breite
aufweist.
23. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnschneide (15) und
der Spanformmulde (23) eine Fase (18) angeordnet ist, vor
zugsweise mit einer Breite zwischen 0,03 mm und 0,4 mm.
24. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die seitlichen (13, 14) und/oder die
vordere Freifläche(n) (12) unter einem positiven Freiwin
kel von 2° bis 15° angeordnet sind.
25. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 24, gekenn
zeichnet durch eine Muldentiefe zwischen 0,05 mm und 1 mm,
vorzugsweise 0,1 mm bis 0,5 mm, und/oder einem Krüm
mungsradius zwischen 1 mm und 8 mm.
26. Verwendung des Stecheinsatzes nach Ansprüchen 1 bis 25 zum
Stechdrehen, vorzugsweise zum Einstechen oder Tiefstechen,
zum Schlitz- oder Trennfräsen und/oder zur Bearbeitung
zäher oder hochlegierter Stahl- und NE-Werkstoffe.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944433389 DE4433389A1 (de) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken |
PCT/DE1995/001219 WO1996008330A1 (de) | 1994-09-12 | 1995-09-05 | Stecheinsatz zur spanabhebenden bearbeitung von werkstücken |
EP95929771A EP0781181B1 (de) | 1994-09-12 | 1995-09-05 | Stecheinsatz zur spanabhebenden bearbeitung von werkstücken |
DE59504505T DE59504505D1 (de) | 1994-09-12 | 1995-09-05 | Stecheinsatz zur spanabhebenden bearbeitung von werkstücken |
JP8509809A JPH10505012A (ja) | 1994-09-12 | 1995-09-05 | ワークを切削加工するためのカッティングインサート |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944433389 DE4433389A1 (de) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE4433389A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9475122B2 (en) | 2013-06-28 | 2016-10-25 | Sandvik Intellectual Property Ab | Tool for chip removing machining as well as an insert-holding blade and a replaceable cutting insert therefor |
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- 1994-09-12 DE DE19944433389 patent/DE4433389A1/de not_active Withdrawn
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