DE8325146U1

DE8325146U1 - Spanbrecheinsatz für Metallschneidwerkzeuge

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Publication number: DE8325146U1
Application number: DE8325146U
Authority: DE
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1983-09-01
Publication date: 1987-03-19
Also published as: DE3331553A1; AU1854183A; ZA836386B; MX159602A; US4465412A; AU557364B2; CA1206329A; BR8304861A; FR2532573A1; IT8348936A0; GB2128114B; DE3331553C2; GB2128114A; JPS5964205A; IT1170472B; FR2532573B1; GB8323795D0

Description

Formgesinterte Metallcarbideinsätze werden häufig an das Ende einer Schneidstange oder eines anderen Maschinenwerkzeugs angesetzt, um die Schneidgeschwindigkeit und Leistungsfähigkeit des Werkzeugs zu maximieren. Derartige Einsätze sind im allgemeinen von vieleokiger Gestalt zur Bildung mehrfacher Schneidkanten an den Seiten und Ecken des Einsatzes/ die sich weiterschalten lassen. Im allgemeinen erstreckt sich die Oberseite des Einsatzes im wesentlichen im rechten Winkel zu der Oberfläche des Werkstücks und ist mit einem "Spanbrecher" in Form einer Nut oder anderen strukturellen Ausbildungen versehen. Spanbrecher sind wichtig für die Funktion des Maschinenwerkzeugs sowie für die persönliche Sicherheit des Bedienungsmannes der Maschine, indem/ falls im Gegensatz zu in Späne gebrochenen Fäden oder Spiralen lange oder zusammenhängende Fäden und Spiralen beim Drehen entstehen/ derartige Fäden oder Spiralen sich um das Werkstück herumwickeln oder mit dem Maschinenwerkzeug in Kollision geraten können und so eine erhebliche .,Gefahr persönlicher Verletzung oder Störung des Schneidvorgangs darstellen. Jedoch verlangt das Spanbrechen unter den verschiedensten Arbeitsbedingungen, wie beispielsweise veränderlichem Vorschub und veränderlicher Schneidtiefe·, eine sorgfältige Überwachung der Kombination von Vorschub, Sehneidtiefe"und Spanbrecherform.

Da der Spanbrecher den Span nur innerhalb eines bestimmten begrenzten Bereichs von Schneidtiefe und Vorschub bricht,

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wie dvrch die Form und Größe des Spanbrechers vorgegeben, ist es erforderlich. Einsätze mit verschiedenen Spanbrecherformen für die verschiedenen Schneidtiefen und Vorschübe vorzusehen.

Eine besondere Schwierigkeit besteht mit Bezug auf ein wirk" sames Spanbrechen beim Fertigschneiden darin, daß sowohl die Sohneidtiefe als auch der Vorschub relativ gering sind. Ein herkömmlicher Spanbrecher/ der mit Bezug auf eine .geeignete Form und Größe zum Zurichten gewählt wurde, ist nicht annehmbar, wenn das Werkstück fertigbearbeitet werden soll. Bei geringerer Schneidtiefe ist es wesentlich, den Spanwinkel zu verklei-* nern, um den Span in befriedigender Weise zu brechen. Mit anderen Worten, es ist wichtig, eine bedeutende Spanbrechfähigkeit an der Spitze des Einsatzes zu haben, da bei kleinen Schneidtiefen und Vorschüben der Span wegen seines kleinen Querschnitts scharf gebogen werden muß, damit er bricht. Andererseits sind, wenn der Spanbrecher für eine geringe Spandicke und eine geringe Schneidtiefe bemessen ist, seine Winkel zu scharf für ein Spanbrechen bei größerer Spandicke und größerer Schneidtiefe.

Die Verformung oder anfängliche Biegung, welche der Span im Verlaufe der Trennung von dem Werkstück empfängt, ist nicht nur abhängig von seiner Dicke, sondern auch von dem Spanwinkel. Ein zunehmender Spanwinkel bedeutet eine zunehmende Anfangsbiegung, führt jedoch zu zunehmenden Schneidkräften. Eine Zunahme in dem Spanwinkel ermöglicht große

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Schneidtiefen bei relativ geringeren Schneidkräften, jedoch verminderter Anfangsbiegung des Spans.

Einsätze mit einem Spanbrecher an der Ecke oder dem Vorsprung derselben, sowie eine Spanbreehernut an der Längsseite der Schneidkante des Einsatzes von veränderlicher Tiefe und/oder Breite sind hinreichend bekannt. Insbesondere werden Spanbrecheinsätze mit einer anfänglichen flachen Schneidfläche, die von einem bogenförmigen Spanbrechabschnitt gestützt wird, in den Patenten von Wirfeit 3 3 95 434, S^ambler 3 885 281, Gehri 3 968 550 und Newcomer

3 381 349 gelehrti Der in jedem der oben erwähnten Patente offenbarte Spanbrecher weist als besonderes Merkmal eine anfänglich flache Schneidfläche auf, die sich im wesentlichen im rechten winkel zu der Oberfläche des Werkstücks erstreckt und in einen bogenförmigen Spanbrecher übergeht* Der Einsatz kann gegebenenfalls mit einem positiven oder negativen Spanwinkel ausgerichtet sein.

Eine weitere Spanbrechform ist die "V"-Form, die in den Patenten von Krugger 4 288 179, Seidel 4 056 872, Arnold

4 189 265 und Lundgren 3 866 282 gelehrt wird.

Während die in jedem der oben erwähnten Patente gelehrten Einsätze in einer besonderenAnwendungsart verwendet werden können, besteht doch eine Notwendigkeit für einen ver-

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besserten Einsatz mit einem leistungsfähigen Spanbrecher für Fertigschnitte, sowie auch für Schnitte mit größerer Tiefe und größerem Vorschub.

Der Einsatz gemäß der Erfindung weist als besonderes Merkmal eine Spanbrechform an seinem Vorsprung auf, die im Querschnitt eine mittlere Abflachung enthält, welche zwischen in WinkelbaZiehung zueinander stehenden Seitenwänden liegt. Die mittlere Abflachung ist ein Segment eines geraden Kreiszylinders, und die benachbarten Seitenwände sind Segmente

einander gegenüberliegender Kegelstümpte. Die mittlere Abflachung der Spanbrechnut leitet eine Durchbiegung des Spans ein, wobei sich die Biegung fortsetzt und ein Brechen auftritt, wenn die Spiralform auf die gegenüberliegende Seite der Spanbrecherform auftrifft. Längs den Seiten der Einsätze sind weniger scharfe Spanbrecher vorgesehen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Einsatz gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Einsatzes nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie III-III der Fig. 1,

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Pig. 4 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie IV-IV der Pig. I,

Fig. 5 eine Ansicht im wesentlichen nach der Linie V-V der Fig. 1,

Fig. 6 eine Ansicht im wesentlichen nach der Linie.VI-VI der Fig. 1,

Fig. 7 eine Teilansicht des Vorsprungsabschnitts eines abgewandelten Einsatzes/

Fig. 8 eine Darstellung eines weiteren abgewandelten Einsatzes ähnlich der Fig. 7,

Fig. 9 eine Darstellung eines noch anderen Einsatzes ähnlich der Fig. 7,

Fig. 10 eine Darstellung einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung ähnlich der Fig. 7,

Fig. 11 eine"Teilansicht einer noch anderen Ausführungsform der. Erfindung ähnlich der Fig. 1,

Fig. 12 eine Ansicht nach der Linie XII-XII der Fig. 11,

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Pig. 13 eine Ansicht im wesentlichen nach der Linie XIII-XIII der Fig. 11,

Fig. 14 eine Ansicht im wesentlichen nach der Linie XIV-XIV der Fig. 11.

Nach der Darstellung in Fig. 1 ist ein Schneideinsatz 20 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung von dreieckiger Gestalt mit einer Mittelöffnung 22 zur Befestigung an einem Werkzeug (nicht gezeigt). Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich, sind die Ecken oder "Nasen"-Abschnitte 23 der Dreiecksform des Einsatzes 20 mit einer kegelstumpfförmigen Spanbrechnut in V-Form versehen, deren gegenüberliegende konische Seitenwände 24 und 26 durch einen zylindrischen Abschnitt 28 miteinander verbunden sind. Die oben erwähnte Gestalt wird durch ein Schleifrad 30 mit kegelstumpfförmigen Oberflächen 32 und 34, die durch eine zylindrische Fläche 36 voneinander auf Abstand gehalten sind, in den Einsatz 20 eingeschliffen. Die kegelstumpfförmigen Oberflächen 32 und 34 erstrecken sich bei einem Winkel von 12 bis 25° mit Bezug auf die Mittelachse des Schleifrades In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser des Schleifrades 30 0,140'', und die Winkel der konischen Abschnitte 32 und 34 betragen 20 relativ zu der Mittelachse desselben.

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Wie am besten aus einem Vergleich der Figuren 7 bis 10 der Zeichnungen ersichtlich, ist die V-förmige Nut an dem Nasenabschnitt 23 des Einsatzes 20 durch einen Einstechschleifschnitt in einer Richtung parallel zur Achse der mittleren Öffnung 22 des Einsatzes 20 gebildet. Der Einstechschleifschnitt überschneidet die Oberseite 40 des Einsatzes 20, wobei die Umlaufaehse des Schleifrades 3 0 mit Abstand von der Spitze 23 des Einsatzes 20 liegt, um den für ei.ien bestimmten Anwendungsfall erwünschten Spanwinkel zu bilden. Bei einem Vergleich der Figuren 7, 8 und 9 ist ersichtlich, daß der Spanwinkel der Oberfläche 28 des Einsatzes 20 durch

i? den Abstand der Umlauf achse des Schleif rades 3 0 von der boil
I genförmigen Spitze 23 des Einsatzes 20 gesteuert werden kann.

[&Igr; Beispielsweise führt eine Bewegung der Umlauf achse des

X Schleif rades 3 0 in Richtung auf die Spitze" 23 zu entspre-

;: chend der Darstellung in Fig. 8 zu einem relativ flacheren

Spanwinkel als dem Winkel des Abschnitts 28 in den in den

• Figuren 7 und 9 gezeigten Einsätzen. Somit kann der Span-

j' winkel des mittleren Spanbrecherabschnitts 28 durch die

■ Lage des Einstechschleifschnittes auf dem Einsatz 20 ge-

I steuert werden.

: Wie am besten aus den Figuren 1, 5 und 6 ersichtlich, v/ird

eine mittlere Spanbrechnut durch ein Schleifrad 50 geformt ; und enthält eine konische Oberfläche 54, welche eine Seiten-

\ fläche 56 des Einsatzes 20 überschneidet, um eine bogenförmige Schneidkante mit positivem Spanwinkal mit ihr zu bilden

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Die konische Oberfläche 54 erstreckt sich bei einem Winkel von etwa 20° zur Oberseite 40 des Einsatzes 20. Ein zylindrieoher mittlerer Spanbrecherabschnitt 58 überschneidet die Oberfläche 54 und überschneidet ebenso einen konischen gpanbrecherabschnitt 59. Der Abschnitt 59 erstreckt sich bei einem Winkel von 45° zur Oberseite 40 des Einsatzes 20. Somit wird einem Span im Pluß quer über die Oberfläche durch die Oberfläche 58 ein anfänglicher Richtungswechsel erteilt und wird danach aufgerollt und durch die Oberfläche 59 gebrochen. Die in Fig. 6 gezeigte Spanbrecherform ist verwendbar bei mittleren Schneidtiefen und Vorschüben. Wie es auch bei den Oberflächen 24, 26 und 28 des nasenförmigen Spanbrechers der Fall ist, sind die Oberflächen 54 und 59 Abschnitte eines Kegels, währehd die Oberfläche 58 ein Abschnitt eines geraden Kreiszylinders ist. Die oben erwähnte Nutenform wird in den Einsatz durch ein Schleifrad 50 eingeschliffen, welches konische Oberflächen aufweist, die durch eine zylindrische Oberfläche komplementär zu den Oberflächen 54, 58 und 59 voneinander auf Abstand gehalten sind. In einer beispielshaften Ausführungsform erstrecken sich die Oberflächen 54 und 59 bei Winkeln von 20 bzw 45 mit Bezug auf die Oberseite 40 des Einsatzes 20.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich, weist ein abgewandelter Einsatz 60 eine dreieckige Gestalt auf und enthält eine bogenförmige Spitze 62 für Fertigschnitte bei Raten ähnlich dem

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Einsatz 20. Der Einsatz 60 unterscheidet sich von dem Einsatz 20 darin, daß Seitenschneidkanten oder Schneidkanten für hohe Geschwindigkeit und große Tiefe mit abgewandelten Spanbrechernuten mit Abstand von·der bogenförmigen Spitze vorgesehen sind. Wie am besten aus Pig. 12 ersichtlich, enthält die Spanbrechernut angrenzend an den Nasenabschnitt 62 eine winkelförmige Abflachung, welche eine Seitenfläche 66 des Einsatzes 60 überschneidet, um mit ihr eine Schneidkante zu bilden. Die Oberfläche 64 erstreckt sich bei einem Winkel von annähernd 20° zu der Oberseite 68 des Einsatzes 60. Ein flacher mittlerer Spanbrecherabschnitt 70 überschneidet die Oberfläche 64 und geht in einen bogenförmigen Spanbrecherabschnitt 72 über. Somit wird einem Span im Fluß nach unten auf der Oberfläche 64 durch die Spanbrecheroberflache 70 ein anfänglicher Richtungswechsel erteilt, wonach er spiralförmig aufgewickelt und durch die bogenförmige Oberfläche 72 gebrochen wird. Die in Fig. 12 gezeigte Spanbrecherform ist anwendbar bei mittleren Tiefen und Vorschüben.

Wie am besten aus Fig. 13 der Zeichnungen ersichtlich, enthält eine Spanbrecherform bei relativ größerem Abstand von der bogenförmigen Spitze 62 eine Oberfläche 80, welche die Randfläche .66 überschneidet, tun eine Schneidkante zu bilden. Parallel zu der Oberseite 68 des Einsatzes 60 liegt ein mittlerer Abschnitt 82. Ein bogenförmiger Abschnitt 84 ist auf der entgegengesetzten Seite des mittleren Abschnitts 82 von

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der Oberflüche 80 vorgesehen. Die Spanbrecherform, die in Fig. 3,3 dargestellt ist, unterscheidet sich von der Spanbrechernut nach Fig. 12, indem sie geeignet ist, bei relativ hohen Vorschubraten und Sehneidtiefen gebildete Späne zu brechen.

Fig. 11 zeigt ein Werkstück 90 mit einer Umlaufachse 92 in Arbeitseite llung mit Bezug auf den Werkzeugeinsatz .60. Die bogenförmige Schneidspitze 62 dee Einsatzes 60 kömmt bei relativ flachen Schnittiefen und leichten Vorschüben zur Anwendung, wie durch die gestrichelte Linie 94 gezeigt. Ein durch die gestrichelte Linie 96 angedeuteter mittlerer Schnitt erstreckt sich gleichweit mit der in Pig. 12 gezeigten mittleren Spanbrecherform. Für größere Schnitt** tiefen, wie durch "die unterbrochene Linie 98 in Fig. 11 angedeutet, wird die in Fig. 13 gezeigte Spanbrecherform benutzt. Somit ermöglicht der Einsatz 60 wie auch der Einsatz 20 veränderliche Schnittiefen und Vorschubraten.

.Wie aus Fig. 14 der Zeichnungen ersichtlich, wird die relativ lange Spanbrecherform entsprechend der Darstellung in Fig.. 13 der Zeichnungen durch einen kontinuierlichen Schnitt längs der Schneidkante des Einsatzes 60 im Gegensatz zu dem Einstechschnitt erreicht. In ähnlicher Weise wird die in Fig. 12 gezeigte mittlere Spanbrecherform durch einen kontinuierlichen Schnitt über eine vorbestimmte Ent-

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fernung längs der Schneidkante des Einsatzes 60 erreicht. Im Gegensatz dazu bildet die Spanbrecherform an dem Nasenabschnitt 62 des Einsatzes 60 einen Einstecnschnitt durch die Schleifvorrichtung 30 nach der Darstellung in Pig, 4 4

Zusammenfassend weist der Einsatz gemäß der Erfindung das Merkmal eines Feinschnittspanbrechers mit einer mittleren Abflachung zwischen in Winkelbe&zgr;iehung zueinander stehenden Oberflächen auf. Es wird im Gegensatz'zu den bekannten Einsätzen/ die im allgemeinen Einzweckoberflächen aufweisen, eine Spansteverung über einen weiten Bereich von Schneidtiefen erreicht«

Insbesondere weist der Einsatz der vorliegenden Erfindung eine besondere Spitze für flache oder Fertigschnitte bei Vorschubraten im Bereiche von 0,002" je Umdrehung auf. Die mittlere Abflachung steuert die anfängliche Durchbiegung des Spanes, wobei sich die Durchbiegung fortsetzt, wenn der Span auf die andere Seite des "V"-Abschnitts aufgrifft. Ein einfaches "V" ohne die mittlere Abflachung, wie es der Stand der Technik lehrt, fuhrt zu einem Span, welcher zu lang vor der Anfangskrümmung ist und auch zu einem zu plötzlichen Wechsel an dem gegenüberliegenden "v"-Abschnitt führt.

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Der bevorzugte Winkel der Seitenflächen ist 20 mit einem annehmbaren Bereich von 12 bis 25°. Der nasenförmige Spanbrecher wird gebildet durch einen geraden senkrechten Einstechschnitt eines Sohle if rades.· Die Tiefe des Einstechschnittes sollte ausreichen, die Kontur des Schnittes bis zu der Einsatzspitze auszudehnen, bei einer zulässigen Tole ranz von 0>005 unter der Oberseite des Einsatzes. Der Durch messer des Schleifrades liegt vorzugsweise zwischen 0,130" und 0,150". Die Ereite der mittleren Abflachung ist vorzugs weise 0,030", wobei ein Bereich von 0,015" bis 0,035" annehmbar ist bei dreieckigen, viereckigen oder rautenförmigen Einsätzen.

Der mittlere Spanbrecher ist anwendbar bei Vorschubraten von 0,002" bis 0,008" für alle Schnittiefen. Die mittlere Spanbrecherform wird verwendet für hohe Schneidgeschwindigkeiten über 0,008" Vorschubrate, beispielsweise von 0,010" bis 0,020".

Während die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung offenbart wurde, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung abwandlungsfähig ist, ohne von dem Bereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

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Claims

Ansprüche

1. Spanbrecheinsatz für ein Metallschneidwerkzeug _t mii. einer Schneidecke an der Verbindung einer Oberseite und überschneidenden Kantenflächen derselben, einer Spanbrechnut in der Oberseite des Einsatzes, die sich quer über die Ecke .erstreckt und die Kantenflächen überschneidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrechnut aus beabstandeten kegelstumpf förmige &eegr; Oberflächensegmenten mit einem durch beabstandete,. in Winkelbeziehung zueinander stehende und durch eine gerade Bodenlinie verbundene gerade Seiten begrenzten Seitenquerschnitt gebildet ist und sich die Bodenlinie im wesentlichen parallel zu der Oberseite des Einsatzes und im

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rechten Winkel zu den Kantenflächenschnittlinien des Einsatzes erstreckt.

2. Einsatz nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenabschnitt der Spanbrechnut ein Segment eines geraden KreisZylinders enthält und die Seitenabschnitte der Nut Segmente entgegengesetzt gerichteter Kegel enthalten, und die Achse des Zylinders gemeinsam mit der Achse der Kegel verläuft und in einer Ebene parallel zur Oberseite des Einsatzes liegt.

3. Spanbrecheinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spanbrechnut in gleichen Winkeln zu den überschneidenden Kantenflächen des Einsatzes erstreckt.

4. Einsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenabschnitt der Spanbrechnut die Oberseite des Einsatzes an der Verbindung der Kantenflächen derselben zur Begrenzung einer Nasenschneidform überschneidet.·

5. Einsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasenschneidform bogenförmig ist-,

6. Spanbrecheinsatz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Spanbrechnut in der Oberseite des Einsatzes,die sich parallel zu der Schneidkante derselben erstreckt und die

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erste Spanbrechnut überschneidet.

7. Spanbrecheinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die 2WQite Nut aus beabötandeten kegelstumpfförmigen Oberf lächensegjmenten mit einem durch be abstände te, in Winkelbe Ziehung zueinander stehende und durch eine gerade Bode n linie verbundene gerade Seiten begrenzten Seitenquerschnitt gebildet ist, wobei sich die Bodenlinie im rechten Winkel zu der Kantenflächenschnittlinie des Einsatzes erstreckt.

8. Einsatz nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine dritte Spanbrechnut angrenzend an die erste Nut, welche einen sich parallel zu der Oberseite des Einsatzes erstreckenden fla^· &igr; chen Boden hat.

9. Spanbrecheinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beabstandeten und in Winkelbeziehung zueinander stehenden Seiten der Abschnitte der Nut sich in entgegengesetzt gerichteten gleichen Winkeln von 12 bis 25 mit Bezug auf die Oberseite des Einsatzes erstrecken.

10. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenabschnitt der Spanbrechnut ein Segment eines geraden Kreiszylinders enthält, welches die Oberseite des Einsatzes zur Begrenzung einer Sehneidnasenform mit einem positiven Spanwinkel relativ zu der Oberseite überschneidet.

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