DE69117268T2 - Schneideinsatz für ein rotierendes Schneidwerkzeug - Google Patents
Schneideinsatz für ein rotierendes SchneidwerkzeugInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes für ein Drehschneidwerkzeug und einen Schneideinsatz mit den Merkmalen des oberbegriffs von Anspruch 1 (siehe US- A-49 66 352).
- Drehschneidwerkzeuge wie Bohrköpfe, die einen zylindrischen Körper mit zwei Armen, einen auf jeder Seite einer diametral durch den Körper verlaufenden Linie, aufweisen, sind bekannt. An jedem Arm ist ein Schneideinsatz befestigt, welcher einen Körper aus poly kristallinem Diamant-(PCD)-Material aufweist, wie beispielsweise einen PCD-Kompakt mit einer PCD-Schicht auf einem Wolframkarbidträger. Es sind andere Schneidwerkzeuge wie Spiralbohrer bekannt, die eine ungefähr meißelartige Schneide aufweisen, wobei zwei Schneideinsatze in mehr oder weniger diametral in dem Ende eines Spiralbohrkörpers orientierten Sitzen befestigt sind.
- Erfindungsgemäß weist ein Schneideinsatz für ein Drehschneidwerkzeug einen Körper aus relativ weichem Material auf, wobei sich Schichten aus relativ hartem Material auf dessen gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten befinden, wobei der Schneideinsatz zur Sicherung am Ende des Drehschneidwerkzeugs so geformt ist, daß die ersten und zweiten Seiten des Schneideinsatzes im wesentlichen parallel zur Achse des Schneidwerkzeugs sind, wobei die Schichten aus relativ hartem Material in jeweiligen Vertiefungen in den gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten des Körpers ausgebildet und relativ zueinander über die Breite des Körpers so versetzt sind, daß sie die Lippen oder Hauptschneidkanten des Schneidwerkzeuges bilden.
- Vorzugsweise weist der Schneideinsatz zwei Schneidkanten auf, die im wesentlichen eine Keil- oder V-Form bilden.
- Der Schneideinsatz kann beispielsweise giebel- oder pfeilförmig sein.
- Vorzugsweise überlappen die Schichten aus relativ hartem Material einander über der Mittellinie des Einsatzes.
- Bei einer Version des Schneideinsatzes weist der Einsatz eine Meißelkante mit Bereichen relativ harten Materials auf jeder Seite eines mittigen Bereichs aus dem relativ weichen Material auf.
- Üblicherweise weist das relativ weiche Material Wolframkarbid und das relativ harte Material polykristallinen Diamant auf.
- Ferner hat ein einen erfindungsgemäßen Einsatz aufweisendes Drehschneidwerkzeug einen Körper, der derart geformt ist, daß er einen wie oben definierten Schneideinsatz an einem seiner Enden festhält, wobei der Körper zwei voneinander abgewandte Sitzflächen aufweist, an denen der Einsatz fixiert ist, so daß der Einsatz an dem Ende des Schneidwerkzeugs diametral angeordnet ist.
- Der Körper kann zwei aufragende Arme aufweisen, welche jeweils eine Sitzfläche aufweisen, an der ein jeweiliger Sitzteil des Einsatzes beispielsweise durch Hartlöten befestigt ist.
- Die Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes für ein Drehschneidwerkzeug, mit den Schritten des Bereitstellens eines Rohlings, welcher einen Körper aus relativ weichem Material aufweist und erste und zweite voneinander abgewandte Hauptflächen hat, wobei die ersten und zweiten Schichten aus relativ hartem Material in jeweiligen Vertiefungen auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers vorgesehen sind, wobei die ersten und zweiten Schichten aus relativ hartem Material Bereiche der jeweiligen Hauptflächen bilden; und des Schneidens des Rohlings zur Bildung eines Schneideinsatzes, der einen Körper mit ersten und zweiten Seiten aufweist, die den voneinander abgewandten Hauptflächen des Rohlings entsprechen, so daß die ersten und zweiten Seiten des Einsatzes versetzte Schneidkanten aufweisen, welche auf den jeweiligen ersten und zweiten Schichten aus relativ hartem Material gebildet sind.
- Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Schichten aus relativ hartem Material in dem Rohling über die Dicke des Rohlings relativ zueinander versetzt, wobei das Verfahren das Schneiden des Rohlings um eine Linie umfaßt, die von benachbarten Rändern der ersten und zweiten Schichten gleich weit entfernt ist.
- Figur 1 ist eine bildliche Darstellung eines Verbunddiamantkompaktrohlings, der zur Bildung eines die Erfindung verkörpernden Schneideinsatzes verwendet wird,
- Figur 2 ist eine Seitenansicht des Rohlings von Figur 1,
- Figuren 3a und 3b sind Seitenansichten alternativer Versionen des Rohlings,
- Figur 4 ist eine Draufsicht auf den Rohling von Figur 1 und zeigt das Rohlingschneidmuster,
- Figur 4a ist eine bildliche Darstellung eines aus dem Rohling geschnittenen einzelnen Einsatzes,
- Figur 5 ist eine bildliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Rohlings zur Bildung von die Erfindung verkörpernden Schneideinsätzen,
- Figur 6 ist eine Draufsicht auf den Rohling von Figur 5 und zeigt ein Schneidmuster für diesen,
- Figuren 7a und 7b sind bildliche Darstellungen in aufgelösten und zusammengesetzten Einzelteilen eines einen die Erfindung verkörpernden Schneideinsatz enthaltenden Bohrkopfes,
- Figur 8 ist eine Endansicht des Bohrkopfes von Figur 7, und
- Figuren 9 und 10 sind Seitenansichten alternativer Schneideinsätze.
- Wie aus Figur 1 ersichtlich, auf welche als erstes Bezug genommen wird, ist ein Verbundrohling aus polykristallinem Diamant (PCD) scheibenförmig und weist einen Körper aus Wolframkarbid 12 mit voneinander abgewandten, im wesentlichen ebenen Flächen auf. Auf jeder Seite der Scheibe sind in jeweiligen Vertiefungen in den ebenen Flächen streifenformige PCD-Schichten 14 und 16 ausgebildet. In Draufsicht sind die Schichten 14 und 16 im wesentlichen halbkreisförmig. Die Schichten 14 und 16 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Durchmessers der Scheibe ausgebildet, überlappen einander jedoch geringfügig über dem Durchmesser, wie in Figur 2 deutlich erkennbar ist.
- Figuren 3a und 3b zeigen Variationen des Rohlings, bei denen die Schichten 14 und 16 einander nicht überlappen.
- In Figur 4 ist ein auf den Rohling von Figur 1 gelegtes Schneidmuster dargestellt. Dem Schneidmuster entsprechend werden eine Anzahl von pfeilförmigen Schneideinsätzen 18 aus dem mittleren Teil des Rohlings symmetrisch um den Durchmesser des Rohlings herum von der Spitze zum hinteren Ende mittels Laser geschnitten. In Figur 4a ist ein einzelner Schneideinsatz bildlich dargestellt. Es ist erkennbar, daß der Einsatz auf gegenüberliegenden Flügeln des Pfeils, die einander über der Mittellinie des Einsatzes überlappen, Diamantschichten 14 und 16 aufweist. Der Einsatz weist Schneidkanten 42 und 44 auf.
- Figuren 5 und 6 zeigen eine alternative Version des PCD-Rohlings mit zwei auf seiner Oberseite in Schlitzen oder Kanälen ausgebildeten Streifen aus PCD-Material 20 und 22 und zwei versetzten Streifen 24 und 26 in Schlitzen oder Kanälen auf seiner Unterseite. Gemäß Fig. 6 können aus dem einzelnen Rohling zwei Reihen Schneideinsätze geschnitten werden, und zwar rund um die Linien, die von benachbarten überlappenden Rändern der Streifen aus PCD Material auf gegenüberliegenden Seiten des Rohlings gleich weit entfernt sind. Dies hat einen geringeren Verlust zur Folge als das Schneidmuster von Figur 4.
- Die pfeilförmigen Schneideinsätze sind relativ leicht herstellbar und bringen den Verlust an PCD-Material auf ein Minimum. Selbstverständlich könnten die Einsätze andere Formen haben, wie dies beispielsweise in den Figuren 9 und 10 gezeigt ist. Der Einsatz von Figur 9 ist giebelförmig, während der Einsatz von Figur 10 im wesentlichen giebelförmig ist, aber einen in seinem Arbeitsende ausgebildeten mittigen Schlitz bzw. eine solche Kerbe 46 aufweist. Sämtliche dargestellten Schneideinsätze jedoch weisen Schneidkanten auf, die im wesentlichen eine Keil- oder V-Form bilden.
- Figur 7 ist eine bildliche Darstellung eines Bohrkopfkörpers 28 mit zwei aufragenden Armen 30 und 32, die voneinander abgewandte, versetzte Befestigungsflächen 34 und 36 aufweisen, welche auf jeder Seite eines Durchmessers des Körpers 28 liegen. Gemäß Figur 7b liegen die Wolframkarbidflächen der Einsätze an den Sitzflächen 34 und 36 an, wenn der Schneideinsatz 18 in den durch die Arme 30 und 32 und ihre jeweiligen Sitzflächen 34 und 36 begrenzten Sitz eingepaßt ist, und der Einsatz wird in dem Sitz durch Hartlöten in seine Position gebracht. In Figur 8 ist eine Draufsicht des zusammengebauten Bohrkopfes gezeigt.
- Es ist erkennbar, daß die Hauptseiten des Schneideinsatzes parallel zur Achse des Bohrkopfes verlaufen und daß die Lippen oder Hauptschneidkanten 38 und 40 des fertiggestellten Bohrkopfes durch die Oberkanten der PCD-Schichten 14 und 16 auf jeder Seite des Körpers des Einsatzes gebildet sind. Bei dem Schneideinsatz von Figur 4a weist der fertiggestellte Bohrkopf eine Meißelkante (48) auf, die, wie gezeigt, auf jeder Seite eines mittigen Wolframkarbidbereiches Bereiche aus Diamantmaterial aufweist. Verglichen mit Schneideinsätzen nach dem Stand der Technik haben die dargestellten Schneideinsätze den besonderen Vorteil, daß sie als eine einzelne Einheit ausgebildet sind und daher Beschädigungen aufgrund von Drehspannungen, welche Doppeleinsätze verwendende Drehschneid werkzeuge nach dem Stand der Technik beschädigen können, standhalten.
- Es sei darauf hingewiesen, daß die die Erfindung verkörpernden Schneideinsätze auf viele unterschiedliche Schneidwerkzeuge wie Spiralbohrer, Dach- und Flachbohrköpfe, Schaftfräser, Stirnfräsmaschinen und Fräserschneider aufgepaßt werden können und daß die beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiel dienen.
- Es hat sich herausgestellt, daß ein Schneidwerkzeug mit einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Einsatz während des Anfangens eines Bohrlochs und des Bohrens äußerst stabil war, wobei im Vergleich zu einem Zweiflügelschneidwerkzeug nach dem Stand der Technik wenig oder keine Vibration erzeugt wurde. Dies ist von Bedeutung, insbesondere im Hinblick auf das Anfangen eines Bohrlochs, da angenommen wird, daß durch Vibration und Instabilität das größte Ausmaß des Absplitterns der PCD-Schneidkanten bewirkt wird, was bei den Schneidwerkzeugen nach dem Stand der Technik auftritt. Bei dem Prototyp des Schneidwerkzeugs mit einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Einsatz jedoch war kein Absplittern sichtbar.
Claims (16)
1. Schneideinsatz (18) für ein Drehschneidwerkzeug (28) mit
einem Körper (12) aus relativ weichem Material, wobei sich
Schichten (14,16) aus relativ hartem Material auf dessen
gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten befinden, wobei
der Schneideinsatz zur Sicherung an dem Ende des
Drehschneidwerkzeuges so geformt ist, daß die ersten und zweiten Seiten
des Schneideinsatzes im wesentlichen parallel zu der Achse
des Schneidwerkzeuges sind, wobei die Schichten des relativ
harten Materials über die Breite des Körpers relativ
zueinander versetzt sind, so daß sie die Lippen oder
Hauptschneidkanten (38,40) des Schneidwerkzeugs bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (14,16) aus relativ
hartem Material in jeweiligen Vertiefungen in den
gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten des Körpers ausgebildet
sind.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schneideinsatz zwei Schneidkanten (42,44) aufweist,
welche im wesentlichen eine Keil- oder V-Form bilden.
3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
er giebelförmig ist.
4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
mittig zwischen den Schneidkanten (42,44) eine Kerbe bzw. ein
Schlitz (46) gebildet ist.
5. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
er pfeilförmig ist.
6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schichten aus relativ hartem Material
(14,16) einander über der Mittellinie des Einsatzes
überlappen.
7. Schneideinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schneideinsatz eine Meißelkante (48) bildet, welche auf
jeder Seite eines mittigen Bereiches des relativ weichen
Materials (12) Bereiche des relativ harten Materials (14,16)
aufweist.
8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das relativ weiche Material (12)
Wolframkarbid aufweist und das relativ harte Material (14,16)
polykristallinen Diamanten aufweist.
9. Drehschneidwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß es einen
Körper (28) aufweist, der so geformt ist, daß er einen
Schneideinsatz (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 an einem
seiner Enden festhält, wobei der Körper zwei voneinander
abgewandte Sitzflächen (34,36) aufweist, an denen der Einsatz
fixiert ist, so daß der Einsatz diametral am Ende des
Schneidwerkzeuges angeordnet ist.
10. Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper (28) zwei aufragende Arme (30,32) aufweist,
wobei jeder Arm eine Sitzfläche (34,36) aufweist, an der ein
jeweiliger Sitzbereich des Einsatzes (18) fixiert ist.
11. Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder jeweilige Sitzbereich des Einsatzes (18) durch das
relativ weiche Material (12) des Einsatzkörpers gebildet ist.
12. Drehschneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (18) durch Hartlöten an
den Sitzflächen (34,36) des Schneidwerkzeugkörpers (28)
fixiert ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes für ein
Drehschneidwerkzeug,
dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines Rohlings (10) , der einen Körper aus
relativ weichem Material (12) aufweist und der erste und zweite
voneinander abgewandte Hauptflächen hat, wobei erste und
zweite Schichten (14,16) aus relativ hartem Material in
jeweiligen Vertiefungen auf gegenüberliegenden Seiten des
Körpers vorgesehen sind, wobei die ersten und zweiten Schichten
(14,16) Bereiche der jeweiligen Hauptflächen bilden; und
Schneiden des Rohlings zur Bildung eines Schneideinsatzes
(18), der einen Körper mit den voneinander abgewandten
Hauptflächen des Rohlings entsprechenden ersten und zweiten Seiten
aufweist, so daß die ersten und zweiten Seiten des Einsatzes
versetzte Schneidkanten (42,44) aufweisen, welche aus den
jeweiligen ersten und zweiten Schichten aus relativ hartem
Material gebildet sind.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten und zweiten Schichten (14,16) aus relativ hartem
Material in dem Rohling über die Dicke des Rohlings relativ
zueinander versetzt sind, wobei das Verfahren das Schneiden des
Rohlings um eine Linie umfaßt, welche von benachbarten
Rändern der ersten und zweiten Schichten gleich weit entfernt
ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Rohling (10) mehrere pfeilförmige Schneideinsätze
(18) in einem von einer Spitze zum hinteren Ende verlaufenden
Muster geschnitten werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rohling (10) mehrere erste und zweite
Streifen (20,22;24,26) des relativ harten Materials auf
seinen gegenüberliegenden Seiten aufweist, wobei die ersten und
zweiten Streifen über die Dicke des Rohlings relativ
zueinander versetzt sind und aus dem Rohling mehrere Reihen von
Schneideinsätzen (18) um Linien herum, die von benachbarten
Rändern der jeweiligen ersten und zweiten Streifen gleich
weit entfernt sind, geschnitten werden.
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