DE68909872T2

DE68909872T2 - Schneideinsatz für spanabhebende Werkzeugmaschinen.

Info

Publication number: DE68909872T2
Application number: DE89850274T
Authority: DE
Inventors: Goeran Pantzar
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2009-08-29
Also published as: SE8803122L; SE465959B; DE68909872D1; US5007775A; EP0358623A1; JPH02160411A; EP0358623B1; SE8803122D0

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, vorzugsweise für Planfräsarbeiten. Der Einsatz hat in etwa polygonale Form und weist eine Spanfläche und Freiflächen auf, wobei zwei der Freiflächen einander an einer Schneidecke schneiden. Die Spanfläche ist im wesentlichen in einer Ebene ausgerichtet. Die Freiflächen sind so ausgerichtet, daß sie mit dieser Ebene einen spitzen Winkel einschließen. Der Umfang des Schneideinsatzes ist mit Schneidkanten versehen.
Ein aus dem Stand der Technik bekannter Schneideinsatz der vorerwähnten Art wird in dem US-Patent Nr. 4,632,607 beschrieben und weist dort einen Korpus von quadratischer Form mit einer Oberseite auf, die eine Spanfläche definiert, mit einer Unterseite, und mit Freiflächen dazwischen, wobei zwei Freiflächen einander an einer Schneidecke schneiden und die Spanfläche in einer Ebene ausgerichtet ist, und wobei die Freiflächen so ausgerichtet sind, daß sie einen inneren spitzen Winkel mit dieser Ebene bilden und der Umfang des Schneideinsatzes mit primären und sekundären sChneidkanten (Haupt- und Nebenschneidkanten) versehen ist, wobei die sekundäre Kante an einem Vorsprung außerhalb des Quadrates vorgesehen ist. Beim Ausführen des Fräsens mit einem solchen Einsatz sind jedoch an dieser Einsatzkante Beschädigungen und unerwünschter Verschleiß aufgetreten, weil eine wünschenswerte, stärker positive Schneidgeometrie bei zunehmender Schneidtiefe nicht erhalten werden kann.
Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, einen Schneideinsatz bereitzustellen, der eine verbesserte Festigkeit hat, was man durch einen Schneideinsatz mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung. Der Einsatz weist einen Korpus von in etwa polygonaler Form auf mit einer Spanfläche, einer gegenüberliegenden Bodenfläche, und zumindest einer Freifläche, welche die Spanfläche schneidet, um eine Schneidkante zu definieren, die sich zu einer Ecke des Korpus erstreckt. Ein Abschnitt der Spanfläche, der sich entlang der Schneidkante erstreckt, ist abgeschrägt, so daß ein erster Neigungswinkel, welcher an einer ersten Stelle neben der Ecke angeordnet und durch den Schnitt des abgeschrägten Abschnittes und einer Mittelebene, welche in der Mitte zwischen der Spanfläche und der Bodenfläche angeordnet ist, größer ist als ein zweiter Neigungswinkel, der durch den Schnitt des abgeschrägten Abschnittes und der Mittenebene an einer zweiten Stelle gebildet wird, welche von der Ecke weiter abgelegen ist als die erste Stelle.
Vorzugsweise nimmt der Neigungswinkel kontinuierlich zu, wenn man sich der Ecke annähert.
Vorzugsweise ist ein erster Kantenwinkel, der zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und der Freifläche an der ersten Stelle gebildet wird, größer als ein zweiter Kantenwinkel, der zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und der Freifläche an der zweiten Stelle gebildet wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Kantenwinkel mit Annähewng an die Ecke kontinuierlich zunimmt Vorzugsweise beträgt jeder Kantenwinkel zumindest 60º und weniger als 90º.

Kurzbeschreibung der Figuren

Die Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform derselben in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlich werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente bezeichnen und wobei:
Figur 1 eine ebene Draufsicht auf einen Einsatz gemäß der Erfindung ist,
Figur 2 eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Schneideinsatzes ist,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht von oben auf den in Figur 1 dargestellten Schneideinsatz ist, und
Figur 4 schematisch vier Querschnitte entlang der Linien I bis IV in Figur 1 zeigt

Genaue Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Schneideinsatz ist ein indexierbarer bzw. Wendeschneideinsatz 10, der eine in etwa quadratische Form hat und eine obere Fläche 11 aufweist, die eine Spanfläche sein soll, sowie eine Bodenfläche 12, wobei diese Flächen parallel zueinander sind und durch Freiflächen bzw. Kantenflächen 13 miteinander verbunden sind. Jede der Kantenflächen liegt unter einem spitzen Winkel β relativ zu einer Ebene P, welche durch die obere Fläche definiert wird. Hauptschneidkanten 14 und sekundäre Schneidkanten 15 sind am Umfang der oberen Fläche 11 angeordnet. Die Hauptschneidkanten 14 sind entlang eines imaginären Quadrates angeordnet und die sekundären bzw. Nebenschneidkanten 15 erstrecken sich außerhalb der Quadratform. Die Nebenschneidkante 15 erstreckt sich um einen Abstand a im wesentlichen senkrecht bezüglich ihrer angrenzenden Hauptschneidkante. Die Hauptschneidkanten sollen durch spanabhebende Bearbeitung den Hauptteil des Werkstückes entfernen, während die Nebenschneidkanten dafür vorgesehen sind, die Oberfläche des Werkstückes zu erzeugen. Das Vorsehen dieser Schneidkanten 14 und 15 ist im einzelnen in dem US-Patent 4,632,607 beschrieben, dessen Offenbarung hier übernommen wird.
An jeder Ecke 16 des Einsatzes weist die Spanfläche einen abgeschrägten Abschnitt auf. Diese vier abgeschrägten Abschnitte sind identisch, so daß also im folgenden nur einer hiervon beschrieben wird. Ein abgeschrägter Flächenabschnitt 17 erstreckt sich von einer zugehörigen sekundären Kante 15 entlang zumindest der Hälfte der Erstreckung der zugehörigen Hauptschneidkante 14. Die Breite des abgeschrägten Flächenabschnittes 17, gemessen senkrecht zur angrenzenden Hauptschneidkante, entspricht der Länge a der angrenzenden sekundären Schneldkante 15. Die Breite des abgeschrägten Flächenabschnittes 17 sollte zwischen 0,1 und 4 mm, vorzugsweise bei etwa 3 mm liegen.
Ein Abschnitt 14' der Schneidkante, welcher an dem abgeschrägten Flächenabschnitt 17 llegt, ist unter einem Winkel zwischen 1 bis 10º, vorzugsweise 3 bis 6º, relativ zu der Ebene P ausgerichtet. Die gerade innere Abgrenzung oder Grenzlinie des abgeschrägten Flächenabschnittes 17 wird durch eine Linie 18 gebildet, die in der Ebene P liegt und sich im wesentlichen parallel zu dem Kantenabschnitt 14' erstreckt (in der ebenen Draufsicht gesehen, siehe Figur 1). Die abgeschrägten Flächenabschnitte 17 sind voneinander getrennt. Das Abschrägen der Flächenabschnitte 17, welches durch ein Schleifen und Sintem der Spanfläche 11 erhalten wird, ruft einen kontinuierlich sich ändernden Kantenwinkel α hervor, welcher durch den abgeschrägten Flächenabschnitt 17 und die zugehörige Freifläche 13 (siehe Figur 4) gebildet wird. Die Größe des Kantenwinkels α steigt in Richtung auf die Schneidkante 16 an, d.h. der Kantenwinkel wird größer, wenn man sich der Ecke annähert. In Figur 4 ist ein schematischer Querschnitt des Einsatzes dargestellt, um das sich ändernde Maß des Kantenwinkels herauszuheben. Als Faustregel läßt man den Kantenwinkel α in dem Bereich zwischen 60º bis zu einem Wert unterhalb von 90º variieren d. h. 90º > α ≥ 60º, und vorzugsweise in dem Bereich zwischen 80 und 70º.
Ein entlang der Linie I gezogen er Querschnitt verläuft in einer Position außerhalb des abgeschrägten Flächenabschnittes, jedoch nicht in der Nähe einer angrenzenden Schneidecke, wodurch bzw. wobei der Kantenwinkel α1 zwischen der Ebene P der Oberseite und der Freifläche 13 ungefähr 70º beträgt. Bei dem durch den Flächenabschnitt entlang der Linie II gezogenen Querschnitt, der an einer Stelle liegt, die der angrenzenden Schneidecke etwas näher liegt, beträgt der Winkel α2 etwa 73º. In Schnitten, die entlang der Linien III und IV gezogen sind, welche noch etwas näher an der entsprechenden angrenzenden Ecke liegen, betragen die Kantenwinkel α3 und α4 76º bzw. 80º. Der abgeschrägte Flächenabschnitt 17 verläuft in all diesen Querschnitten gerade, wobei jeder gerade Abschnitt die Grenzlinie 18 schneidet. Da der Kantenwinkel α sich kontinuierlich entlang des Schneidkantenabschnittes 14' verändert, werden die Neigungswinkel γ2 - γ4, welche die abgeschrägte Fläche 17 mit der Ebene P bildet, zunehmend größer, während man sich der Ecke annähert (siehe Figur 4), so daß der Einsatz 10, gesehen in einer Richtung von den Schneidecken 16 aus, einen zunehmend bzw. aufeinanderfolgend kleineren negativen Schneidwinkel bildet, wenn der Schneideinsatz in dem Korpus eines Fräsers montiert ist. Dies bedeutet, daß der Einsatz in seinem schwächsten Bereich, nämlich an der Schneidecke, gefestigt wird. In Richtung weg von der Ecke wird der Einsatz allmählich inhärent stärker, während die Verstärkungswirkung, welche durch den sich ändernden Kantenwinkel bewirkt wird, vermindert wird. Den Zustand, in welchem der Neigungswinkel γ2 - γ4 sich verändert, während man sich der Ecke annähert, erreicht man vorzugsweise durch Verändern des Kantenwinkels α, wie oben beschrieben. Dabei ist festzuhalten, daß die Veränderung des Neigungswinkels auch erreicht werden könnte, wenn man veranlassen würde, daß der Kantenwinkel α konstant bleibt, indem man die Neigung der Freifläche 13 verändert, während man sich der Ecke annähert. Bevorzugt ist es jedoch, den Neigungswinkel durch Variation des Kantenwinkels zu verändern.
Man beachte, daß die Neigungswinkel γ2 - γ4 so dargestellt sind, daß sie zwischen dem abgeschrägten Flächenabschnitt 17 und der Ebene P gebildet werden. Dieselben Winkel werden auch zwischen dem abgeschrägten Flächenabschnitt 17 und einer Mittelebene MP des Einsatzes gebildet, welche in der Mitte zwischen der Oberseite 11 und der Unterseite 12 llegt, da die Ebene P und die Mittelebene MP in der bevorzugten Ausführungsform parallel sind.
Wenn man einen Schneideinsatz der in dem US-Patent 4,632,607 beschriebenen Art verwendet, bei welchem vorspringende Schneidabschnitte vorgesehen sind, ist es besonders vorteilhaft, die Ecken des Schneideinsatzes zu verstärken bzw. zu festigen, indem abgeschrägte Flächenabschnit te gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die oben in Bezug genommenen Arten von Schneideinsätzen beschränkt, sondern kann in vorteilhafter Weise in Verbindung mit den meisten konventionellen Einsätzen verwendet werden, die eine regelmäßige, polygonale Grundform haben, ebenso wie für Einsätze, die keine vorspringenden sekundären bzw. Nebenschneidkanten haben.
Wenn auch die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, so versteht es sich doch für die Fachleute, daß Zusätze, Veränderungen, Austausch von MermaIen und Fortlassungen, weiche nicht besonders beschrieben worden sind, ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken und dem Schutzbereich, wie er durch die an hängenden Ansprüche definiert ist, durchgeführt werden können.

Claims

1. Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung, vorzugsweise für Planfräsvorgänge, mit einem Korpus von polygonaler Grundform, welcher eine Oberseite hat, die eine Spanfläche (11) definiert, eine Unterseite (12) hat und Freifiächen (13) zwischen jenen, wobei die Freiflächen einander an einer Schneidecke (16) schneiden und wobei die Spanfläche in einer Ebene ( P) ausgerichtet ist und die Freiflächen so ausgerichtet sind, daß sie einen spitzen Winkel (13) mit dieser Ebene (P) einschließen, und wobei der Umfang des Schneideinsatzes (10) mit Hauptschneidkanten (14) und Nebenschneidkanten (15) versehen ist, dadurch gekennzeichnet. daß die Spanfläche (11) mit einer abgeschrägten Fläche (17) versehen ist, welche sich entlang zumindest einer Hauptschneidkante (14) erstreckt, wobei die Spanfläche derart abgeschrägt ist, daß ein erster Neigungswinkel (γ4), welcher an einer ersten Stelle in der Nähe der Ecke (16) liegt und durch den Schnitt zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und einer Mittenebene (MP) gebildet wird, welche in der Mitte zwischen der Spanfläche und der Bodenfläche liegt, größer ist als ein zweiter Neigungswinkel (γ2, γ3), der durch den Schnitt zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und der Mittenebene an einer zweiten Stelle gebildet wird, welche weiter weg von der Ecke (16) liegt als die erste Stelle.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (γ2, γ3, γ4) mit der Annäherung an die Ecke (16) kontinuierlich zunimmt.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kantenwinkel (α4), der zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und der Freifläche an der ersten Stelle gebildet wird, größer ist als ein zweiter Kantenwinkel, weicher zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und der Freifläche an der zweiten Stelle gebildet wird.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenwinkel (α), welcher zwischen dem abgeschrägten Abschnitt und der Freifläche gebildet wird, beim Annähern an die Ecke (16) kontinuierlich zunimmt.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kantenwinkel (α1, α2, α3, α4) zumindest 60º beträgt und kleiner ist als 90º.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Winkel (α1, α2, α3, α4) zumindest 70º beträgt und nicht größer als 80º ist.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecke (16) durch den Schnitt zwischen der ersterwähnten Freifläche (13) und einer weiteren Freifläche gebildet wird, wobei der Schnitt zwischen dem abgeschrägten Abschnitt (17) mit der zusätzlichen Fläche eine Nebenschneidkante bildet, die sich über etwa die Hälfte der Länge der ersterwähnten Schneidkante erstreckt.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht abgeschrägter Abschnitt der Spanfläche eine Ebene ( P) definiert, wobei ein Abschnitt der Schneidkante, der auf dem abgeschrägten Abschnitt (17) liegt einen spitzen WInkel mit dieser Ebene bildet, wobei eine Schnittlinie (18) zwischen dem abgIeschrägten und dem nicht abgeschrägten Abschnitt in der Ebene liegt.

9. Schneideinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschrägte Abb schnitt ( 17) eine Breite hat, die sich senkrecht zu der ersterwähnten Schneidkante erstreckt und der Länge der Nebenschneidkante entspricht.

10. Schneideinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite zwischen etwa 0,1 und 4 mm liegt

11. Schneideinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite etwa 3 mm beträgt

12. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz eine Mehrzahl von Ecken (16) hat, wobei eine Schneidkante und ein abgeschrägter Abschnitt jeder dieser Ecken zugeordnet ist.

13. Schneideinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der abgeschrägten Abschnitte (17) sich nur über einen Teil der Länge der zugehörigen Schneidkante (14) erstreckt.

14. Schneideinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Ecken vier Ecken enthält.

15. Schneideinsatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ecke durch den Schnitt eines Paares der Freiflächen gebildet wird, wobei jeder der abgeschrägten Abschnitte eine der Freiflächen des Paares von Freiflächen schneidet, um zumindest einen Abschnitt einer Hauptschneidkante (14) zu bilden und weiterhin die andere Freifläche des Paares von Freiflächen schneidet, um eine Nebenschneidkante (15) zu bilden, wobei die Hauptschneidkanten (14) gemeinsam eine quadratische Form bilden und die Nebenschneidkanten (15) außerhalb dieser Quadratform liegen.

16. Schneideinsatz nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nebenschneidkanten (15) zwei relativ zueinander abgewinkelte Schneidkantenabschnitte aufweist, welche an der jeweiligen Ecke liegen.