DE4419839A1 - Schneideinsatz, insbesondere zum Fräsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die spanende Bearbeitung, insbesondere zum Fräsen, mit einer Spanfläche, die Ausnehmungen enthält, die fortlaufend entlang der Schneidkante angeordnet sind und die den Span quer zur Ablaufrichtung ver­ formen.

In der DE 28 40 610 A1 wird ein Schneideinsatz der genannten Art beschrieben, der Ausnehmungen entlang der Schneidkante auf­ weist, deren Breite oder größte Ausdehnung parallel zur Schneidkante größer ist als der Abstand zwischen zwei benach­ barten oder aufeinanderfolgenden Eindrückungen. Diese Ein­ drückungen durchbrechen die Spanfläche und besitzen eine im wesentlichen scharfe Kante am Übergang zur Schneidkante bzw. der Spanfläche. Die Eindrückungen sind entweder kreisförmig oder sollen eine weniger abgerundete Form besitzen.

Die US-A-3 973 308 beschreibt einen Schneideinsatz mit einer auf der Spanfläche an die Schneidkante angrenzenden Fase und Eindrückungen, welche die Grenzlinie dieser Fase zur weiter innenliegenden Spanfläche durchbrechen. Die Eindrückungen sind entweder im wesentlichen rechteckförmig oder zu schneidkanten­ ferneren Bereichen verjüngt, d. h., im wesentlichen dreieckför­ mig ausgebildet.

Die US -A-4 880 338 betrifft einen Schneideinsatz mit einem mittleren erhabenen Plateau, zwischen dem und der Schneidkante eine nutförmige Ausnehmung entlang der Schneidkante angeordnet ist sowie ggf. eine Fase im Anschluß an die Schneidkante. Die Anstiegsflanken sowie Bereiche des Plateaus werden von etwa tropfenförmigen Ausnehmungen durchbrochen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Schneideinsatz der genannten Art derart weiterzubilden, daß die Formung und Lenkung eines ablaufenden Spanes und dessen Stabilisierung ver­ bessert werden, wobei der Span beim Ablauf auf der Spanfläche eine möglichst geringe Reibung erfahren und die Schnittkraft gering gehalten werden soll.

Diese Aufgabe wird durch den Schneideinsatz nach Anspruch 1 gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausnehmungen sich bis zu ihrem rückwärtigen Ende zu schneidkantenferneren Bereichen hin verbreitern, vorzugsweise linear konisch verbrei­ tern, und daß zwischen einer Schneidecke und der ersten Ausneh­ mung eine rippenförmige Erhöhung mit einer Längsachse vorgese­ hen ist, die parallel zur ersten schneideckennächsten Grenz­ linie angeordnet ist oder diese bildet.

Wesentlich sind zwei Bedingungen, nämlich daß der ablaufende Span durch die erste schneidkantennächste Flanke eine Formung und Lenkung und in Verbindung mit der geschilderten Rippe eine Aufbiegung quer zur Ablaufrichtung erfährt, während die gegen­ überliegende Flanke der Ausnehmung die Spanbewegung stabili­ siert. Anders als in den nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen verbreitern sich die Ausnehmungen zu ihrem rückwärtigen Ende, so daß der Span vorteilhafterweise keine mit einer vergrößerten Reibung verursachte Stauchung erfährt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So sind die Ausnehmungen vorteilhafterweise im Querschnitt parallel zur Schneidkante im wesentlichen trapezförmig und wei­ sen seitliche sich gegenüberliegende Flanken auf. Vorzugsweise verändert sich diese Trapezform von schneidkantennahen Paral­ lelebenen zu schneidkantenferneren dergestalt, daß sowohl die "Basis" als auch das "Dach" in ihrer Größe zunehmen. Die Tra­ pezform hat Vorteile bei der plastischen Spanverformung quer zur Ablaufrichtung.

Die Grenzlinien der seitlichen Flanken (in einer Draufsicht betrachtet) bilden miteinander einen Winkel von mindestens 5°, der die konische Erweiterung bestimmt. Vorzugsweise liegt der Winkel zwischen 5° und 15°. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die der wirksamen Schneidecke jeweils nächst­ liegende Grenzlinie der Ausnehmung derart angeordnet, daß sie mit einer Schneidkantennormalen einen Winkel von 0°, vorzugs­ weise einen positiven Winkel zwischen 5° und 25° bildet. Unter einem positiven Winkel ist ein solcher Winkel zu verstehen, der im Uhrzeigersinn gemessen wird.

Die jeweils der wirksamen Schneidkante entfernt liegendere Grenzlinie der Ausnehmung bildet mit einer Schneidkantennorma­ len ebenfalls einen positiven Winkel, wobei vorzugsweise beide Winkel der Grenzlinien positive Werte besitzen und der Winkel der schneidkantenferneren Grenzlinie zu der normalen größer als der Winkel der schneidkantennäheren Grenzlinie ist.

Die Flanken sind im wesentlichen eben ausgebildet und vorzugs­ weise an den Übergangsstellen zur ebenen Grundfläche der Aus­ nehmung und/oder zur Spanfläche abgerundet.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung variieren die Win­ kel der Grenzlinien von Ausnehmung zu Ausnehmung, vorzugsweise werden sie - von einer Schneidecke aus betrachtet - kleiner. Die Ausnehmungen sind somit unterschiedlich in bezug auf die Schneidkante bzw. Schneidkantennormalenrichtung geneigt.

Die Ausnehmungen können an die Schneidkante oder eine sich an die Schneidkante anschließende Fase angrenzen oder die Schneid­ kante oder die Fase oder beide durchbrechen, womit unterschied­ lichen Schnittbedingungen Rechnung getragen werden kann.

Die der Schneidecke nahe Rippe bildet mit ihrem Scheitelkamm die höchste Erhebung in schneidkantennahen Bereichen, d. h. sol­ chen Bereichen, die einem etwa vorhandenen mittleren Plateau vorgelagert sind.

Die Grenzlinie der rückwärtigen, der Schneidkante abgewandten Flanke bildet mit der Schneidkante in Draufsicht betrachtet einen Winkel, der negative, positive oder auch 0- annehmen kann. Vorzugsweise steht die Grenzlinie der rückwärtigen Flanke der ersten, d. h. schneideckennächsten Ausnehmung, unter einem negativen Winkel zur Schneidkante, während die Grenzlinie der darauffolgenden Ausnehmung größere Winkel, das sind entweder kleinere negative Winkel oder 0°- oder positive Winkel, bilden.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Ausnehmungen innerhalb einer an die Schneidkante angrenzenden Spanleitstufe angeordnet. Diese Spanleitstufe (oder eine bereits erwähnte Fase) weist vorzugsweise einen positiven Winkel auf.

Der Flankenwinkel der seitlichen sich gegenüberliegenden Flan­ ken (relativ zur die Schneidecken verbindenden Ebene) liegt zwischen 45°± 20°, wobei vorzugsweise der Winkel der schneid­ kantennäheren Flanke jeweils größer als der der gegenüberlie­ genden Flanke ist.

Die Spanflächenabschnitte zwischen entlang einer Schneidkante benachbarten Ausnehmungen sind vorzugsweise gleich hoch (aber niedriger als die schneidkantennahe Rippe). In senkrechter Richtung zur Schneidkante liegt die Länge der Ausnehmungen bzw. die mittlere Länge zwischen 3/10 bis 4 mm, vorzugsweise zwi­ schen 1 und 3 mm. Die größte Tiefe der Ausnehmung, bezogen auf die danebenliegenden Spanflächenabschnitte liegt zwischen 1/10 und 7/10 mm. Die Breite der Ausnehmungen - gemessen an einer der Schneidkante abstandsnächsten Parallelen - ist relativ zur Breite der zwischen zwei nebeneinanderliegenden Ausnehmungen befindlichen Stege genauso groß bis siebenmal so groß. Die Absolutwerte der Breite der Ausnehmungen liegt zwischen 1 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 3,5 mm. Pro Schneidkante sind mindestens zwei Ausnehmungen vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schneideinsatz,

Fig. 2 bis 4 jeweils Schnittansichten entlang der Linien A-A, B-B und C-C,

Fig. 5 eine Variante der Schnittansicht nach Fig. 2,

Fig. 6 und 7 Varianten der Schnittansicht nach Fig. 3 und

Fig. 8 und 9 jeweils vergrößerte Darstellungen alternativer Ausbildungen der Ausnehmungen und Fasenverläufe

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Schneideinsatzes,

Fig. 11a bis e weitere Varianten der Ausnehmung in der Span­ fläche, dargestellt in einer Draufsicht,

Fig. 12 Ausführungsvarianten der Ausnehmungen, darge­ stellt in einer Querschnittsansicht parallel zur Schneidkante,

Fig. 13a bis d Ausführungsformen der Schneidkanten und

Fig. 14a bis c verschiedene Ausführungen der Wendeschneid­ plattenarten.

Die in Fig. 1 dargestellte Schneidplatte besitzt eine im wesentlichen dreieckige Form, es sind jedoch auch andere Grund­ formen, wie Rhombe, Quadrat, Rechteck oder auch hiervon abge­ leitete Formen mit abgewinkelten Schneidkanten oder auch runde Formen möglich. Der Schneideinsatz besitzt zwischen zwei Schneidecken 10 und 11, d. h. entlang einer Hauptschneide 12, mehrere Ausnehmungen 13, 14, von denen zwei dargestellt sind. Diese Ausnehmungen besitzen seitliche Grenzlinien, die bzw. deren Verlängerungen 131 und 132 einen Winkel von 5 bis 15° miteinander bilden. Hierbei ist die schneideckennähere Grenz­ linie 132 gegenüber einer Schneidkantennormalen um ca. 12° geneigt, während die gegenüberliegende Grenzlinie 132 eine Neigung von ca. 30° aufweist. Die Neigungswinkel α, β variieren von Ausnehmung zu Ausnehmung, wobei sie in schneidkantenferne­ ren Bereichen größer werden, zu α = 14° bzw. β = 38°. Die Schneidkantennormale ist mit 15 bezeichnet, die Schnittebene, die den Anstellwinkel K festlegt, trägt das Bezugszeichen 16.

Die rückwärtige Flanke bzw. Grenzlinie 133 bildet mit der Schneidkante einen negativen Winkel von ca. 13°, während die entsprechende Grenzlinie 143 der zweiten Ausnehmung 14 einen positiven Winkel von ca. 10° mit der Schneidkante bildet.

Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, besitzt der Schneideinsatz im Anschluß an die Schneidkante 12 eine Fase 17 mit negativem Win­ kel. Die Ausnehmung 14 reicht bis in die Spanleitstufe hinein. Die Ausnehmungen 13, 14 sind muldenförmig ausgebildet und besitzen die in Fig. 4 entnehmbare Querschnitts-Trapezform. Hierbei sind eine schneidkantennähere Flanke 134 und eine schneidkantenfernere Flanke 135 gegenüberliegend angeordnet, im vorliegenden Fall unter verschiedenen Winkeln von ca. 45° und 40°, wobei die schneidkantennähere Flanke 134 steiler verläuft. Die Flanke 134 läuft zur Schneidkante hin gesehen in einer rippenförmigen Erhöhung 18 aus, deren Scheitelkamm, d. h., die höchste Erhöhung parallel zur Grenzlinie 142 verläuft oder diese bildet. Zwischen den Ausnehmungen 13, 14 befindet sich ein Steg 19, dessen Längsschnitt Fig. 3 zu entnehmen ist. Die­ ser Steg besitzt im Anschluß an die Schneidkante eine Fase und hieran anschließend zur Schneideinsatzmitte hin einen linear abfallenden Bereich. Alternativ hierzu ist es jedoch auch mög­ lich, daß der abfallende Bereich konkav - siehe Bezugszif­ fer 20 - oder konvex - siehe Bezugsziffer 21 in Fig. 6 und 7 - verläuft.

Fig. 5 zeigt eine dem Schnitt A-A entsprechende Ansicht, bei der im Unterschied zu der Ansicht nach Fig. 2 die Spanfläche im Anschluß an die Ausnehmung 14 ein Maximum 22 durchläuft, bevor sie abfällt. Fig. 8 und 9 sind jeweils Ausschnitte aus einer Draufsicht auf den Spanflächenbereich zu entnehmen, bei denen Fasen 23 bzw. 24 mit variabler Breite vorliegen. Bei der Aus­ führungsform nach Fig. 8 steigt die Breite der Fase 23 mit wachsender Nähe zur Ausnehmung 14 zunächst an, fällt dann im Bereich der vorderen Kante 144, die schräg zur Schneidkante 12 verläuft, wieder ab, um dann abermals zu breiteren Bereichen anzusteigen. Die Form der seitlichen Flanken 145 ist im wesent­ lichen durch die Spanflächengeometrie bestimmt. Die Ausneh­ mung 14 (und/oder 13) kann beispielsweise ohne Flankenübergang im mittleren hinteren Bereich in die Spanfläche übergehen. Wei­ tere mögliche Muldengeometrien zeigt hierzu Fig. 12a bis d mit einem konvexen Boden 146 oder einem konkaven Boden 147 oder einem im wesentlichen ebenen Boden 148, auf dem bzw. aus dem herausragend erhabene Spanformelemente 25 angeordnet sein kön­ nen. Wie Fig. 12d zeigt, können dies durchbrochene Rippen ent­ sprechend der Darstellung nach Fig. 10 sein. Eine Beschreibung dieser Längsrippen einschließlich möglicher Ausführungsvarian­ ten enthält die WO 92/21467, auf die ausdrücklich verwiesen wird. Die Längsrippen können entsprechend der Darstellung nach Fig. 10 vollständig in der Ausnehmung 13 und/oder 14 angeordnet sein oder diese Ausnehmung zu hinteren Bereichen hin überragen.

Aus Fig. 11a bis e sind weitere Geometrien der Ausnehmungen 13 und 14 ersichtlich. Die seitlichen Grenzlinien können konvex (Fig. 11a), konkav (Fig. 11b) oder auf der einen Seite konvex und der anderen Seite konkav sein oder (Fig. 11d) beidseitig konvex mit gleichgerichteter Krümmung oder weitgehend linear (Fig. 11e) verlaufen. Mögliche Ausführungen der Schneidkante zeigen Fig. 13a bis d. Die Schneidkante kann gerade, konkav, konvex, wellenförmig oder geradlinig bei positiver Freifläche, einseitig negativer Freifläche (Fig. 11f) oder mit einer 0°-Freifläche und Spanflächenplateau (Fig. 13g) ausgebildet sein.

Fig 14a bis c zeigen unterschiedliche Schneidplatten mit unterschiedlich geneigten Freiflächen und/oder abgesenktem oder erhabenem Mittelteil.

Claims (25)

1. Schneideinsatz für die spanende Bearbeitung, insbesondere zum Fräsen, mit einer Spanfläche, die Ausnehmungen ent­ hält, die fortlaufend entlang der Schneidkante (12) ange­ ordnet sind und die den Span quer zur Ablaufrichtung ver­ formen und lenken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (13, 14) sich bis zu ihrem rückwärti­ gen Ende (133, 143) zu schneidkantenferneren Bereichen hin verbreitern, vorzugsweise linear konisch verbreitern, und daß zwischen einer Schneidecke (10) und der ersten Ausneh­ mung (13) eine rippenförmige Erhöhung (18) mit einer Längsachse, die parallel zur ersten schneidkantennächsten Grenzlinie (132) der Ausnehmung (13) angeordnet ist oder diese bildet, vorgesehen ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (13, 14) im Querschnitt parallel zur Schneidkante (12) im wesentlichen trapezförmig sind und seitliche sich gegenüberliegende Flanken (134, 135) auf­ weisen.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzlinien der seitlichen Flanken (134, 135) in Draufsicht betrachtet einen die konische Erweiterung bestimmenden Winkel (α-β) von mindestens 5° miteinander bilden.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α-β) zwischen 5° und 15° liegt.

5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der wirksamen Schneidecke (10) jeweils nächstliegende Grenzlinie (132) der Ausnehmung (13) mit einer Schneidkantennormalen einen Winkel β0 bildet, vorzugsweise einen Winkel 5°β25.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils der wirksamen Schneidecke (10) entfernt liegendere Grenzlinie (133, 143) mit einer Schneidkanten­ normalen (15) einen Winkel α<0 bildet, wobei vorzugs­ weise α, β<0 und α<β erfüllt sind.

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (134, 135) im wesentlichen eben sind, vorzugsweise an den Übergangsstellen zur ebenen Grundfläche der Ausnehmung und/oder zur Spanfläche abge­ rundet sind.

8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel (α, β) der Grenz­ linien (132, 131, 142, 141) von Ausnehmung (13) zu Ausneh­ mung (14) variieren, vorzugsweise fortlaufend - von einer Schneidecke (10) aus betrachtet - kleiner werden.

9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen an die Schneidkante oder an eine sich an die Schneidkante anschließende Fase angrenzen oder die Schneidkante (12) und/oder die Fase durchbrechen.

10. Schneideinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rippenförmige Erhöhung (18) mit ihrem Scheitelkamm die höchste Erhebung im schneidkantennahen Bereich bildet.

11. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzlinie (133, 143) der rückwär­ tigen, der Schneidkante abgewandten Flanke mit der Schneidkante (12) in Draufsicht betrachtet einen Winkel γ verschieden von 0 bildet.

12. Schneideinsatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzlinien (133) der rückwärtigen Flanken unterschiedliche Winkel (γ) einnehmen, vorzugsweise die Grenzlinie (133) der rückwärtigen Flanke der ersten Ausnehmung (13) einen negativen Winkel (γ) und die Grenzlinie (143) der darauffolgenden Ausnehmung (14) einen größeren Winkel (γ), vorzugsweise einen positiven Winkel einnimmt.

13. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (13, 14) innerhalb einer an die Schneidkante (12) angrenzenden Fase (17) angeordnet sind.

14. Schneideinsatz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (17) einen negativen Winkel (δ) aufweist.

15. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen sich gegenüberliegenden Flanken (134, 135) einen Flankenwinkel (relativ zur die Schneidecken (10, 11) verbindenden Ebene) von 45° ± 20° aufweisen, vorzugsweise der Winkel der schneidkantennä­ heren Flanke (134) steiler (größer) als der der gegenüber­ liegenden Flanke (135) ist oder daß die Flanken zu schneidkantenferneren Bereichen hin verdrallt ausgebildet sind.

16. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanflächenabschnitte zwischen entlang einer Schneidkante (12) benachbarten Ausnehmun­ gen (13, 14) gleich hoch sind.

17. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die in senkrechter Richtung zur Schneidkante (12) gemessene mittlere Länge der Ausnehmun­ gen zwischen 0,3 bis 4 mm, vorzugsweise 1 bis 3 mm, liegt.

18. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Tiefe (t) der Ausnehmung zwischen 0,1 und 0,7 mm liegt.

19. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ausnehmungen (13, 14) gemessen an einer der Schneidkante (12) abstandsnächsten Parallelen relativ zur Breite der zwischen zwei nebenein­ anderliegenden Stege 7 : 1 bis 1:1 ist, vorzugsweise 3:1 bis 2 : 1.

20. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ausnehmungen gemessen an einer der Schneidkante abstandsnächsten Parallelen zwi­ schen 1 mm und 5 mm, vorzugsweise 2 mm bis 3,5 mm, liegt.

21. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Ausnehmungen (13, 14) entlang einer Schneidkante vorgesehen sind.

22. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (19) zwischen zwei Ausnehmungen (13, 14) im Querschnitt senkrecht zur Schneidkante gesehen, vorzugsweise im Anschluß an eine Fase oder Spanleitstufe , eben, konvex, konkav, jeweils zur Schneideinsatzmitte hin abfallend ausgebildet sind.

23. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Fase (17) eine sich entlang der Schneidkante zumindest abschnittsweise verändernde Breite, vorzugsweise linear verändernde Breite, aufweist.

24. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausnehmungen Spanformelemente angeordnet sind.

25. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Flanken entlang ihrer Längsrichtung eine veränderliche Breite, vorzugsweise zunehmende Breite zu schneidkantenferneren Bereichen aufweisen.