DE69008564T2

DE69008564T2 - Schneideinsatz.

Info

Publication number: DE69008564T2
Application number: DE69008564T
Authority: DE
Inventors: Alex Barten
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2010-02-10
Also published as: PL163984B1; AU613822B2; IL93120A0; EP0382555A2; GB8903075D0; ATE105220T1; IL93120A; EP0382555A3; ZA90984B; RU1814590C; JP2622423B2; JPH02284805A; DE69008564D1; US4969779A; EP0382555B1; AU4906790A

Description

Diese Erfindung betrifft einen Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Einsätze bestehen aus einem harten verschleißfesten Material wie zum Beispiel aus zementierten Hartmetallkarbid und sind für die Verwendung bei Fräs-, Trenn-, Dreh- oder Bohrarbeiten an Metallen bestimmt.

Hintergrund der Erfindung

Solche Einsätze sind im allgemeinen auswechselbar und so ausgelegt, daß sie in einem geeigneten Aufnahmesitz, der in einem Einsatzhalter ausgebildet ist, stabil festgehalten werden. Somit kann z.B der Einsatz als ein sich verjüngender keilförmiger Körper ausgebildet sein, so daß er in einem im Einsatzhalter entsprechend keilförmig ausgebildeten Schlitz keilgeklemmt werden kann. Alternativ kann der Einsatz zwischen einem Paar Backen des Einsatzhalters, welche einen Aufnahmeschlitz bilden, festgeklemmt werden, wobei die Backen durch einen geeignete mechanische Vorrichtung in die Klemmposition des Einsatzes gespannt werden.
Da die Metallschneidevorgänge das Entfernen von Metall (von dem zu schneidendem Werkstück) in Form von Spänen beinhalten, ist es im Interesse der Sicherheit und der Effektivität des Schneidevorgangs erforderlich, daß diese Späne effektiv aus dem Schneidebereich entfernt werden. Zu diesem Zweck war es schon lange bekannt, Schneideinsätze mit spanbrechenden und/oder spanformenden Einrichtungen zu verwenden, um auf diese Weise sicherzustellen, daß die Späne kurz nach ihrer Bildung so geformt und/oder gebrochen werden, daß sie ohne Störung des weiterlaufenden Schneidevorgangs und ohne Gefährdung des Bedienungspersonals leicht aus dem Arbeitsbereich entfernt werden können.
Bei der Verwendung derartiger Schneideinsätze für die angegebenen Zwecke ist es seit langen bekannt, einen Unterschied zwischen Werkzeugen für Trenn- und Fräsvorgänge einerseits und Werkzeugen für seitliche Drehvorgänge (z.B. zylindrische) andererseits zu machen. Im ersten Fall liegt eine radiale Bewegung des Werkzeugs in das rotierende Werkstück hinein vor, das zu fräsen oder zu trennen ist, während im zweiten Fall eine laterale oder transversale Bewegung des Werkzeugs vorliegt. Es ist seit langem bekannt, daß es bei der Ausführung dieser verschiedenen Vorgänge bei dem Übergang von den einem Vorgang auf den anderen erforderlich ist, den Halter und den Schneideinsatz zu wechseln, da der für den jeweiligen speziellen Vorgang verwendete Schneideinsatz so ausgelegt ist, daß er nur die Anforderungen dieses Vorgangs erfüllt.
Diese Notwendigkeit, das Schneidwerkzeug der Natur des Schneidevorgangs entsprechend zu wechseln, ist natürlich zeitaufwendig und erfordert die ständige Verfügbarkeit verschiedener Arten von Haltern und Schneideinsätzen für verschiedene Arbeitsvorgänge. In Anbetracht dieser bestehenden Situation haben die Anmelder ein neues Schneidwerkzeugsystem, bekannt unter der Handelsmarke CUT-GRIP des Anmelders entwickelt, bei dem derselbe Schneideinsatz sowohl für Trenn- und Fräsvorgänge einerseits als auch für laterale Drehvorgänge anderseits verwendet werden kann. Ein derartiger Einsatz wird nachstehend als "multidirektionaler Schneidwerkzeugeinsatz" bezeichnet.
Bei der Verwendung eines derartigen multidirektionalen Schneidwerkzeugeinsatzes entsteht das Problem der effektiven Steuerung der Spanbildung abhängig davon, ob sie bei den radial gerichteten Trenn- oder Fräsvorgängen oder bei den lateralen Drehvorgängen entstehen.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen neuen und verbesserten multidirektionalen Schneidwerkzeugeinsatz mit einer wirksamen Spansteuervorrichtung bereitzustellen
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt: ein Metallschneideinsatz mit einer Oberseite, einer Unterseite, einer Vorderseite, einer Rückseite und einem Paar seitlichen Umfangsflächen, wobei die vorderen und seitlichen Schneidkanten in einer Ebene liegen; eine vordere Schneidkante, die am Schnitt der Oberseite mit der vorderen Umfangsfläche ausgebildet ist, und ersten und zweiten seitlichen Schneidkanten, die an den Schnittstellen der Oberseite mit den beiden seitlichen Umfangsflächen ausgebildet sind; eine Spanbildeeinrichtung, die an der Oberseite innerhalb eines Bereiches ausgebildet ist, der durch die Schneidkanten definiert wird, und eine vordere Spanabweisfläche aufweist, die von den Schneidkanten beabstandet ist, aus der Ebene herausragt und entlang der Länge vorderen Schneidkante gerichtet ist, und mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Spanformnut, die entlang den Längen der ersten und zweiten seitlichen Schneidkanten gerichtet ist, wobei jede Nut eine absteigende Fläche, einen Nutgrund und eine auf steigende Spanablenkfläche aufweist, und die letztere aus der Ebene vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die absteigende Fläche und die auf steigende Fläche mit aufeinanderfolgenden Rippen und Aussparungen entlang ihrer Längen versehen ist.
Vorzugsweise weist jeder Nutgrund eine wachsende Breite und Tiefe unterhalb der Ebene in einer Richtung auf, die sich von der vorderen Schneidkante weg erstreckt. Die vordere Spanabweisfläche endet zusammen mit den ansteigenden Spanabweisflächen vorzugsweise in einem Einsatzplateau, das gegenüber der Ebene erhöht ist. Das Plateau ist vorzugsweise mit ein Paar Ausläufern versehen, die sich zur vorderen Schneidkante hin erstrecken und zur Trennung der vorderen Spanbildungsvorrichtung von den Nuten dienen.
Bei einem derartigen Schneideinsatz werden, wenn dieser bei einem radial gerichteten Trenn- oder Fräsvorgang verwendet wird, die gebildeten Späne durch die Ausläufer so geformt, daß sich im wesentlichen eine verdichteten versteiften. Querschnitt ergibt. Wenn jedoch lateral gerichtete Drehvorgänge ausgeführt wird, dann bewirkt die Anordnung der seitlichen Spanablenknuten die Erzeugung von Spänen mit einem welligen Querschnitt und stellt somit das Brechen der Späne über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen sicher, wodurch sowohl die Vor- als auch die Endbearbeitung mit demselben Werkzeug ausgeführt werden kann. Dieser spezielle Einsatz ist von besonderem Wert, wenn mit hoch zähen Materialien wie Edelstahl oder auf Nickel basierenden Stählen gearbeitet wird.

Kurze Zusammenfassung der Zeichnungen

Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um zu zeigen, wie diese in die Praxis umgesetzt werden kann, wird jetzt Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen. Es stellen dar:
Fig. 1a und 1b Aufrisse von der Seite bzw. der Oberseite eines Schneidwerkzeugeinsatzes, der die vorliegende Erfindung verkörpert, dargestellt in der Klemmung in einen Werkzeughalter:
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines multidirektionalen Schneidwerkzeugeinsatzes, der die vorliegende Erfindung verkörpert; und
Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 sind jeweils Querschnittsansichten des in Fig. 2 gezeigten Einsatzes längs der Schnittlinien, III-III, IV-IV, V-V, VI-VI und VII-VII.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Zuerst wird Bezug auf die Fig. 1 der Zeichnungen genommen, bei der die Art der Befestigung eines multidirektionalen Werkzeugeinsatzes in einer Werkzeughalterung und die Verwendung dieses Einsatzes für radial gerichtete Fräsvorgänge und lateral gerichtete Drehvorgänge dargestellt wird. Wie in der Figur zu sehen ist, ist ein multidirektionaler Schneidwerkzeugeinsatz 1 (dessen detaillierte Konstruktion nach stehend unter Bezugnahme auf die verbleibenden Figuren beschrieben wird) mit einem Paar längsseitig paralleler oberer und unterer Flächen 2a und 2b zwischen entsprechenden Parallelen Flächen 3a und 3b der einstückig mit einem Werkzeughalter 6 ausgebildeten Backen 4 und 5 eingeklemmt, wobei die Flächen 3a und 3b einen für die Aufnahme des Einsatzes 1 ausgelegten Aufnahmeschlitz bilden. Dieser Aufnahmeschlitz steht mit einem nach hinten gerichteten Schlitz 7 in Verbindung, dessen Vorhandensein die für die Klemmung notwendige Elastizität gewährleistet. Der Einsatz 1 ist mittels einer Klemmschraube 8 fest in dem Aufnahmeschlitz verklemmt, die im angezogenen Zustand bewirkt, daß die Backen 4 und 5 klemmend gegen die entsprechenden Flächen 2a und 2b des Einsatzes 1 drücken. Die Flächen 2a und 2b sind jeweils mit sich längs erstreckenden V-förmigen Flächen ausgebildet, in die entsprechende auf den Backenflächen 3a und 3b ausgebildete konvex-V-förmige Rippen passen. Durch die Konkav/Konvex-Passung der Rippen der Backen 4 und 5 mit den Flächen 2a und 2b wird eine laterale Bewegung des Einsatzes bezüglich des Einsatzhalters 8 verhindert.
Das Werkzeug ist, wie aus den Zeichnungen ersichtlich, für die Verwendung bei der Bearbeitung eines zylindrischen Werkstückes 11 ausgelegt, das so angeordnet ist, daß es von einem (nicht dargestellten) Werkstückhalter in der Richtung der Pfeile 12 gedreht wird. Wenn ein Fräs- oder Trennvorgang gewünscht ist, dann verläuft die Bewegung des Werkzeugs längs der Richtung des Pfeils 13, das heißt, bezogen auf das Werkstück in radialer Richtung. Wenn jedoch das Werkzeug dazu eingesetzt wird, einen Drehvorgang auszuführen, dann bewegt sich das Werkzeug in einer transversalen Richtung, wie es in Fig. 1b zu sehen ist.
Nun wird für eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes Bezug auf die Fig. 2 bis 7 der Zeichnungen genommen. Wie es aus den Zeichnungen ersichtlich ist, besteht der Schneideinsatz aus einem vieleckigen Körper mit im wesentlichen parallelepipedaler Form. Der Schneideinsatz weist eine Ober- und Unterseite 21a und 21b, vordere und rückseitige Umfangsflächen 22a und 22b und seitliche Umfangsflächen 23a und 23b auf. Die Ober- und Unterseite 21a und 21b sind mit in Längsrichtung sich erstreckenden Keilnuten 24a und 24b mit V- förmigen Querschnitt ausgebildet.
Der Einsatz ist an einander diametral gegenüberliegenden Ecken mit entsprechenden Schneidenden ausgebildet, welche, wenn der Einsatz in dem Einsatzhalter wie in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt befestigt ist, abwechselnd dem Gebrauch ausgesetzt werden. Die Schneidenden weisen eine identische Konstruktion auf, und eine davon wird nun beschrieben. Am Schnitt der Oberseite 21a und den seitlichen Umfangsflächen 23a und 23b sind erste und zweite seitliche Schneidkanten 25a und 25 b ausgebildet, die sich jeweils von den Einsatzecken 26a und 26b aus zu einer Zwischenstelle entlang des Einsatzes erstrecken. An den Schnitt der Oberseite 21a und der vorderen Umfangsfläche 22a ist eine vordere Schneidkante 27 ausgebildet, welche sich zwischen den Ecken 26a und 26b erstreckt.
Die Schneidkanten 25a, 25b und 27 sind mit entsprechenden Rückenflächen 28a, 28b und 29 ausgebildet, welche zusammen mit den Schneidkanten in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. In der Oberseite 21a und entlang der Längen der Schneidkanten 25a und 25b sind jeweils spanformende Nuten 30a und 30b ausgebildet. Die Nut 30a weist eine absteigende Fläche 31a, einen Nutgrund 32a und eine ansteigende Spanabweisfläche 33a auf. In ähnlicher Art weist auch die Nut 30b eine absteigende Fläche, einen Nutgrund 32b und eine ansteigende Spanabweisfläche auf. Die Nutgründe 32a und 32b sind unterhalb der gemeinsamen Ebene angeordnet. Die absteigenden Flächen 31a und 31b sind mit aufeinanderfolgenden Rippen 34a und 34b und Aussparungen 35a und 35b ausgebildet. In ähnlicher Art sind die ansteigenden Spanabweisflächen 33a und 33b mit aufeinanderfolgenden Rippen 34a und 34b und Aussparungen 35a und 35b ausgebildet. Die Nutgründe 32a und 32b erstrecken sich in der Breite in einer Richtung von der Schneidkante 27 weg und erstrecken sich auch in Bezug zur gemeinsamen Ebene mit einem Betrag nach unten, der in einer Richtung von der Schneidkante 27 weg größer wird.
Ebenso ist in der Oberseite 21 und entlang der Längsseite der Schneidkante 27 eine gekrümmte Aussparung 37 ausgebildet, welche sich von der Rückenfläche 29 nach innen und nach unten krümmt und dann nach oben krümmt, um eine Spanabweisfläche 38 zu bilden. Die Spanabweisflächen 33a, 33b und 38 enden in einem Plateau 39 über der Höhe der gemeinsamen Ebene. Das Plateau 39 ist mit ein Paar Ausläufern 40a und 40b versehen, die jeweils die durch die Wände der Aussparung 37 gebildeten Spanbildeeinrichtung von der durch die Wände der Nuten 30a und 30b gebildeten Spanbildeeinrichtung trennen.
Im Gebrauch, und dann, wenn der Schneideinsatz in einen radial gerichtetem Fräsvorgang verwendet wird, tritt der Span, welcher von der Schneidkante 27 geschnitten wird und welcher anfangs eine Breite gleich der Breite der Schneidkante aufweist, ein und verläuft an seinen Kanten über der Vorderwand der Aussparungen 40a und 40b. Die Längskanten des Spans werden daher bezogen auf den zentralen Bereich des Spans, welcher ungestützt über die gekrümmte Aussparung 37 läuft, nach oben abgelenkt. Der Span nimmt daher eine verdichtete und relativ versteifte Form an und wickelt sich bei dem Auftreffen auf den Spanabweiser 38a in eine Spirale und bricht für eine einfache Entfernung ab.
Wenn der Einsatz andererseits zum Drehen in einer transversalen Richtung verwendet wird, verlaufen die Späne, welche von den Seitenschneidkanten 25a oder 25b geschnitten werden, über die Rückseiten 28a und 28b entlang den absteigenden Flächen 31a und 31b nach unten, um von den ansteigenden Abweisflächen 33a und 33b nach oben abgelenkt zu werden. Aufgrund der gerippten Form der Flächen 31a, 31b und 33a, 33b nehmen die Späne eine wellige Querschnittsform an, welche ihre letztliches Brechen erleichtert.
Die spezielle Spanformungseinrichtung, welche gerade unter Bezugnahme auf den dargestellten Einsatz beschrieben wurde, ist insbesondere für die Verwendung bei hoch zähen Materialien effektiv, wie beispielsweise bei Edelstahl und auf Nickel basierende Legierungen, wie sie insbesondere in der Luftfahrtindustrie verwendet werden.

Claims

1. Metallschneideinsatz (1) mit einer Oberseite (21a), einer Unterseite (21b), einer Vorderseite (22a), einer Rückseite (22b) und einem Paar seitlichen Umfangsflächen, einer vorderen Schneidkante (27), die am Schnitt der Oberseite (21a) mit der vorderen und/oder rückwärtigen Umfangsfläche (22a, 22b) ausgebildet ist, und ersten und zweiten seitlichen Schneidkanten (25a, 25b), die an den Schnittstellen der Oberseite (21a) mit den beiden seitlichen Umfangsflächen (23a, 23b) ausgebildet sind, wobei die vorderen und seitlichen Schneidkanten (27, 25a, 25b) in einer Ebene angeordnet sind, eine Spanbildeeinrichtung, die an der Oberseite (21a) innerhalb eines Bereichs ausgebildet ist, der durch die Schneidkanten (25a, 25b, 27) definiert wird, und eine vordere spanabweisfläche (38) aufweist, die von den Schneidkanten (25a, 25b, 27) beabstandet ist, aus der Ebene herausragt und entlang der Länge der vorderen Schneidkante (27) gerichtet ist, und mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Spanformnut (30a, 30b), die entlang den Längen der ersten und zweiten seitlichen Schneidkanten (25a, 25b) gerichtet ist, wobei jede Nut (30a, 30b) eine absteigende Fläche (31a, 31b), einen Nutgrund (32a, 32b) und eine aufsteigende Spanablenkfläche (33a, 33b) aufweist, und die letztere aus der Ebene vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die absteigende Fläche (31a, 31b) und die aufsteigende Fläche (33a, 33b) mit aufeinanderfolgenden Rippen (34a, 34b) und Aussparungen (35a, 35b) entlang ihrer Längenausdehnung ausgebildet sind.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nutgrund (32a, 32b) unterhalb der Ebene in einer Richtung ausgehend von der vorderen Schneidkante (27) breiter und tiefer wird.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Spanablenkfläche (38) zusammen mit den ansteigenden Spanablenkflächen (33a, 33d) in einem Einsatzplateau (39) enden, das gegenüber der Ebene erhöht ist.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Spanablenkfläche (38) durch eine gekrümmte Anstiegsfläche einer gekrümmten Aussparung (32) gebildet wird, die in dem Einsatz (1) ausgebildet ist.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Plateau (39) mit einem Paar Ausläufern (40a, 40b) versehen ist, die sich zur vorderen Schneidkante (27) erstrecken und zur Trennung der Aussparung (37) von den Nuten (30a, 30b) dienen.

6. Schneideinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schneidkante (27, 25a, 25b) durch eine Rückenfläche (29, 28a, 28b) von der Spanformeinrichtung getrennt ist.