DE69219850T2

DE69219850T2 - Schneideinsatz

Info

Publication number: DE69219850T2
Application number: DE69219850T
Authority: DE
Inventors: Thomas J Bernadic; Brendan L Brockett; Karl Katbi; Tony M Lowe
Original assignee: Valenite LLC
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1991-10-07
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2012-10-06
Also published as: EP0536669B1; JPH05220605A; EP0536669A1; MX9205713A; US5203649A; DE69219850D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Bereich der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidplatte für eine hohe Produktivität und eine hohe Metallentfernungsrate, die die Kraftverteilung über die Räumfläche verbessert und die eine Schneidfläche aufweist, die in einer konkav-konvex gebogenen Ausgestaltung ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Wendeschneidplatte, die eine Kraftverteilung aufweist, die die Spannungskonzentration in der Tiefe der Schnittlinie verringert, um ein Ausbrechen der Schneide zu minimieren, und die mit einer erhabenen mittleren Insel ausgestattet ist, die in der oberen Oberfläche ausgebildet ist, um das Befestigungsmittel von einer Beschädigung durch Späne beim Schneiden zu schützen.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Schneidplatte mit hoher Produktivität und hoher Metallentfernungsrate, die zu zwei Seiten von der Schneidkante zu dem Mittelpunkt der Schneidplatte abfällt. Die zweiseitig abfallenden Oberflächen bilden einen Stabilisationssteg, wo diese sich an jeder Ecke bzw. in jedem Nasenbereich der Schneidplatte treffen, um einen verbesserten Stoßwiderstand in dem Nasenbereich der Schneidplatte zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Schneidplatte mit hoher Produktivität und hoher Metallentfernungsrate, die eine Schneideckenkante aufweist, die in einer konvex, konkav gebogenen Ausgestaltung geformt ist, und weiterhin mit einer oberen Oberfläche versehen ist, deren gebogene konkav, konvexe Oberfläche der Form der Schneidkante entspricht.

2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Plansee TIZIT GmbH hat vor kurzem eine Schneidplatte eingeführt, die als Sr137 TR bezeichnet wird, und die in ihrem europäischen Verkaufskatalog als "TIZIT Starmaster" bezeichnet wird. Die in Rede stehende Schneidplatte weist eine konkav, konvex gebogene obere Oberfläche und eine Schneidkante auf, jedoch sind die beiden gebogenen Oberflächen "nicht im Gleichlauf" miteinander, so daß, wenn die Schneidkante konkav ist, die obere Oberfläche konvex ist und umgekehrt. Darüber hinaus weist die Plansee-Schneidplatte keine zweiseitig abfallenden Oberflächen von dem höchsten Punkt der Schneidkante der an dem Schneideckenradius angeordnet ist, zu dem Mittelpunkt der Schneidplatte auf.
Die Schneidplatte gemäß der vorliegenden Anmeldung weist eine konkav, konvex gebogene Schneidoberfläche und eine obere Oberfläche auf, die einander entsprechen. Anders gesagt ist die obere Oberfläche konkav sofern die Schneidfläche der Schneidplatte gemäß der vorliegenden Anmeldung konkav ist und umgekehrt. Dies führt dazu, daß die Schneidplatte der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kräfteverteilung über die Rollenfläche der Schneidplatte aufweist, was die örtlichen Spannungskonzentrationen in der Tiefe des Schnittes verringert und außerdem die Stoßfestigkeit während einer starken Schneidbearbeitung verbessert.
In der EP-A-307563 ist eine polygonale Wendeschneidplatte offenbart, die eine obere und eine untere Oberfläche und eine Seitenwand zur Ausbildung eines Körpers umfaßt, wobei die obere Oberfläche an ihrem Rand eine konkav, konvex gebogene Schneidkante bildet. Ein Schneidrücken ist entlang und rückwärtig der Schneidkante ausgebildet. Die äußerste Schneidkante liegt tiefer als die innere benachbarte Oberfläche bei dieser borbekannten Schneidplatte.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Schneidplatte zu schaffen, mit der bei hoher Tiefe oder hohen Metallentfernungsraten beim Werkstück, wie beispielsweise Stahl, eine hohe bis mittlere Schneidgeschwindigkeit und Schnittiefe möglich ist.
Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand gemäß Anspruch 1.
Bevorzugte Ausführungsformen und weitere Verbesserungen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine perspektivische Draufsicht auf die Schneidplatte;
Figur 2 ist eine Seitenansicht auf die Schneidplatte, die die konvex, konkav gebogene Ausgestaltung der Schneidkante zeigt;
Figur 3 ist eine Schnittansicht der Schneidplatte entlang der Linie 3-3, die den Schnittbetrieb der Schneidplatte zeigt;
Figur 4 ist eine Schnittansicht der Schneidplatte entlang der Linie 4-4;
Figur 5 ist eine Detail-Ansicht des Schneideckenbereichs, der Schneidplatte, die den Stabilisationsteg verdeutlicht und
Figur 6 ist eine Schnittansicht der Schneidplatte entlang der Linie 6-6.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Strukturen benennen, und insbesondere auf Figur 1, die eine perspektivische Ansicht der Schneidplatte 10 zeigt. Die dargestellte Schneidplatte weist eine polygonale Form auf, jedoch sollte beachtet werden, daß auch kreisförmige Schneidplatten hergestellt werden können, die die Merkmale der Ausgestaltung, wie sie für die polygonale Schneidplatte beschrieben werden, aufweisen.
Die Schneidplatte weist eine obere Oberfläche 12 auf, die die Räumfläche bildet, eine untere Oberfläche (nicht dargestellt) und eine Seitenwand 14, die sich dazwischen im wesentlichen ungebrochen bzw. ohne Absatz zur Ausbildung eines Körpers 14 erstreckt. Die dargestellte Schneidplatte ist derart angepaßt, daß sie an ihrer unteren Oberfläche in eine Werkzeugaufnahmetasche eingesetzt und in einer derartigen Werkzeugaufnahme gedreht werden kann.
Die obere Oberfläche weist an ihrem Rand 20 eine konkav, konvex gebogene Schneidkante 8 auf und ist außerdem mit einem Schneidrücken 22 versehen, der sich im wesentlichen um den Rand der oberen Oberfläche und rückwärtig der Schneidkante erstreckt. Rückwärtig des Schneidrückens liegt eine Spanverformungsfläche 24, die sich um die obere Oberfläche der Schneidplatte benachbart zu dem Schneidrücken erstreckt. Die obere Oberfläche der Schneidplatte weist wenigstens eine darauf ausgebildete doppelseitige Spanzerkleinerungsfläche 25 auf, die eine konkav, konvex gebogene Ausbildung entsprechend der Ausbildung der Schneidkante aufweist und sich doppelseitig von dem Schneidrücken zu dem Mittelpunkt der Schneidplatte und der Tiefe der Schnittlinie 4-4 erstreckt.
Die Schneidplatte weist eine mittlere Öffnung 26 auf, die sich wenigstens teilweise durch denkörper der Schneidplatte erstreckt. Die Öffnung ist von einer mittig erhabenen schrägen Spanablenkungsinsel 28 umgeben, um die Spanzerkleinerung zu unterstützen und außerdem das Befestigungsmittel 30 (wie in Figur 3 dargestellt) von der Beschädigung durch abfließende Späne zu schützen.
Die Schneidkante weist außerdem in regulären Abständen mehrere Stabilisationsstäbe 32 auf, um die Stoßfestigkeit der Schneidkante zu verbessern. Die Stabilisationsstege sind gebildet an der Verbindung von zwei unterschiedlichen schrägen Flächen, die an der Schneidkante ausgebildet sind. Bei der in der Figur dargestellten polygonalen Schneidplatte ist der Stabilisationssteg ausgebildet worden, indem eine 4 Grad schräge Fläche 27 bzw. 29 und eine 8 Grad schräge Fläche 31 an dem Schneideckenbereich 33 der Schneidplatte miteinander zum Schnitt gebracht werden. Für den Fachmann ergibt sich, daß bei einer polygonalen Form der Schneidplatte jede ihrer Ecken eine Schneidecke ist. Bei einer Schneidplatte mit keinen Ecken, wie beispielsweise einer runden Schneidplatte wird der Stabilisationssteg ausgebildet, indem die zwei oben beschriebenen Winkel miteinander zum Schnitt gebracht werden. Es hat sich herausgestellt, daß diese Kombination die beste Verbesserung hinsichtlich der Kraftverteilung über der Räumfläche die größte Verbesserung bewirkt, wenn der Mittelpunkt 46 der Schneidplatte in einem Bereich von ungefähr 0,508 bis 0,813mm (0,02 bis 0,032 inches), und vorzugsweise bei 0,711mm (0,028 inches) tiefer als der höchste Punkt der Schneidplatte liegt, der normalerweise in dem Gebiet der Schneidecke der Schneidplatte liegt.
Es sollte betont werden, daß die konkav, konvex gebogene Schneidkante und die obere Oberfläche wie beschrieben die örtliche Spannungskonzentration in der Schneidplatte entlang der Räumfläche an der Tiefe der Schnittlinie während der Schneidbearbeitung bzw. spanhebenden Bearbeitung verringert, und somit zu einer verringerten Neigung zur Ausbildung von Kerben in der Schneidplatte führt.
In Figur 2 ist eine Seitenansicht der Schneidplatte dargestellt, die die konkav, konvex gebogene Ausgestaltung der Schneidkante verdeutlicht und die Art und Weise, wie die Ausgestaltung der Räumfläche 32 an der oberen Oberfläche, in der Durchsicht dargestellt, der Ausgestaltung der Schneidkante entspricht. Die Übereinstimmung zwischen der oberen Oberfläche und der Schneidkante bewirkt eine verbesserte Stoßfestigkeit bei der Schneidkante, da jede konkav, konvex gebogene Oberfläche durch eine ähnliche Ausgestaltung an der oberen Oberfläche der Schneidplatte gestützt wird. Figur 3 ist eine Schnittansicht im Detail der Schneidplatte gemäß Figur 1 entlang der Linie 1-1.
Die Schneidplatte ist beim Schneiden eines Werkstücks 34 an ihrem Schneideckenbereich 33 dargestellt. Die Späne 38, die beim Bewegen der Schneidplatte durch das Werkstück erzeugt werden, werden bei ihrer Bewegung über die obere Oberfläche der Schneidplatte verformt, bis sie schließlich brechen. Wenn die Späne sich entlang der oberen Oberfläche der Schneidplatte bewegen, treffen diese die erhabene schräge Insel, die das Befestigungsmittel 30 schützen, das als Stab dargestellt ist. Im Stand der Technik ist es seit langem als Problem empfunden worden, daß bei der Bewegung der Späne entlang der Oberfläche einer Schneidplatte während des Schneidens diese das Befestigungsmittel treffen und sich über dieses hinwegbewegen, wodurch gelegentlich die Befestigungsmittel beschädigt werden und was zum Anstieg der Kosten bei der Schneidbearbeitung führt. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem, indem eine erhabene schräge Insel 28 ausgebildet wird, die die Späne von dem Befestigungsmittel ableitet und dadurch die Lebenszeit der Werkzeugaufnahme verbessert und die Betriebskosten verringert.
Figur 4 ist eine Schnittansicht der Schneidplatte gemäß Figur 1 entlang der Linie 4-4, die das relativ gleichförmige Querschnittsprofil der Schneidplatte entlang eines erheblichen Teils seines Körpers darstellt.
Figur 5 ist eine vergrößerte geschnittene Draufsicht auf den Schneideckenabschnitt einer polygonalen Schneidplatte gemäß der Darstellung in Figur 1. An der Ecke der Schneidplatte ist ein Stabilisationssteg ausgebildet sowie der Schneidrücken und die Spanzerkleinerungsflächen, wie sie voranstehend in Verbindung mit Figur 1 beschrieben worden sind.
In Figur 6 ist eine Seitenschnittansicht des Schneideckenbereiches gemäß Figur 6 entlang der Linie 6-6 dargestellt. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, gehen die Schneidkante und der Schneidrücken in die Spanzerkleinerungsfläche über. Aus der Darstellung läßt sich entnehmen, daß eine zusätzliche Verformung bei den Spänen durch die konvex gebogene Oberfläche 42 bewirkt wird, die in die konkave Oberfläche 40 an dem Schneideckenbereich übergeht. Eine derartige Ausgestaltung dient dazu, eine zusätzliche Verformung bei den Spänen zu bewirken und dient außerdem dazu, den Stabilisationssteg auszubilden, der eine verbesserte Stoßfestigkeit der Schneidplatte bewirkt.
Die erfindungsgemäße Schneidplatte eignet sich für hohe Tiefen, moderate bis hohe Metallentfernungsraten beim Werkstück, wie beispielsweise Stahl, bei einer hohen bis mittleren Schneidgeschwindigkeit und Tiefe des Schnitts. Außerdem wurde herausgefunden, daß die erfindungsgemäße Schneidplatte die Vibrationen an langen Wellen bzw. dünnwandigen Bauteilen verringert während diese Bauteile bei einer hohen Metallentfernungsrate wirkungsvoll bearbeitet werden. Die Schneidplatte leitet einen wesentlichen Anteil der während des Schneidens erzeugten Hitze in die Späne ab, was zu einer verlängerten Lebenszeit führt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung stellt der verringerte Kontakt zwischen dem Span und der Schneidplatte beim Einbringen maximaler Verformungskräfte in die Späne dar, die in der Scherzone zum wirkungsvollen Verkleinern der Späne erzeugt werden. Es sollte nunmehr verdeutlicht worden sein, daß aufgrund der konkav, konvex gebogenen Ausgestaltung der Schneidplatte der Span in einem weiten Bereich von Vorschubgeschwindigkeiten und Schnittiefen bei einer Vielzahl von Werkstückmaterialien spiralförmig gedreht wird und bricht und die Schneidkante bei unterschiedlichen Belastungen und Änderungen bei der Erwärmung, die durch die Veränderung der Schneidtiefe bewirkt werden, gestärkt werden.
Die erfindungsgemäße Schneidplatte läßt sich einsetzen bei 0,355 bis 1,27 mm pro Umdrehung (0,012-0,050 IPR) bei 2,54 bis 15,25 mm Schneidtiefe (0,10 bis 0,69 inches) und bei einer Schneidgeschwindigkeit von ungefähr 91,44 bis 365,76 m/min (300-1.200 ft/min). Die erfindungsgemäße Schneidplatte läßt sich dort besonders gut einsetzen, wo die Verringerung der Vibration von besonderer Bedeutung ist, Rohren und dünnwandigen Bauteilen und bei hohen Metallentfernungsraten/hohe Produktivität bei der Drehbearbeitung oder Stirnseitenbearbeitung von geschmiedeten oder gegossenen Stählen. Die erfindungsgemäße Schneidplatte ermöglicht eine volle Ausnutzung der Maschinenleistung und eine verbesserte Steifigkeit bei älteren Maschinen sowie eine Verringerung der notwendigen Energie und den mit dem starken Schneiden verbundenen Kosten.
Es ist offensichtlich, daß es eine weite Vielzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gibt, die voranstehend nicht besonders beschrieben worden sind, die jedoch ohne weiteres innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Die obige Beschreibung dient somit lediglich zur Verdeutlichung und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche vorgegeben.

Claims

1. Polygonale Wendeschneidplatte (10) mit einer oberen Oberfläche (12), die eine Räumfläche ist, einer unteren Oberfläche, die derart angepaßt ist, daß sie in eine Werkzeugaufnahmetasche eingesetzt werden kann, und einer Seitenwand (14), die sich dazwischen im wesentlichen ohne Absatz zur Ausbildung eines Körpers (16) erstreckt, wobei die obere Oberfläche an ihrem Rand (20) eine konkav, konvex gebogene Schneidkante (20) bildet,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Schneidkante ihre größte Höhe an jeder Ecke (33) hat, sich die obere Fläche (12) von der Schneidkante nach unten und innen zu einem Steg (22) neigt und dann über eine nach innen gerichtete Bruchfläche (25) des Körpers (16) zu einer in der Mitte angeordneten Öffnung (26), wobei sich die Öffnung (26) zur Aufnahme eines Befestigungsmittels (30) zumindest teilweise durch die Platte ersteckt, einen Stabilisationssteg (32) an jeder Ecke der nach innen gerichteten Bruchfläche, wobei jeder Stabilisationssteg eine Zwischenzone ist, daß die Teile (27, 29, 31) der oberen Oberfläche (12), die in bezug auf die untere Oberfläche, die von jeder Ecke (33) nach innen angeordnet sind, eine unterschiedliche Neigung aufweisen, und die obere Oberfläche (12) eine konkave, konvexe Kontur aufweist, die in ihrer Ausbildung der Kontur der Schneidkante entspricht.

2. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine erhabene schräge Insel (28) aufweist, die die Öffnung (26) umgibt, um das Befestigungsmittel vor einer Beschädigung durch abfließende Späne beim Schneiden zu schützen.

3. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung vollständig durch die Schneidplatte erstreckt.

4. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittlerer Bereich (46) der oberen Oberfläche (12) ungefähr 0,508-0,813 mm (0,02- 0,032 inch) tiefer liegt als die Ecken.

5. Schneidplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte bei 0,355 - 1,27 mm pro Umdrehungen (0,014 - 050 IPR), einer Schnittiefe von 2,54 - 15.24 mm (0,1 - 0,6 inch) und 91,44 - 365,76 m/min (300 - 1.200 ft/min) eingesetzt wird.