DE69408010T2 - Verbessertes Schneidwerkzeug und Schneideinsatz dafür - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf einen indexierbaren Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
• Ein solches Schneidwerkzeug wie auch ein solcher Einsatz sind jeweils bekannt aus US- A-4 618 296.
• Fräser mit einem kugeligen Ende sind bekannt, welche unregelmäßige Formverläufe an Werkstücken in allen Richtungen schneiden und konturieren. Solche Werkzeuge zeichnen sich aus durch Schneidränder, die an dem Schneidkörper integral geformt sind, oder bei denen auf den Schneidkörper Hartmetall- oder Sinterkarbid-Schneidelemente aufgelötet sind. Derartige Ausbildungen erfordern erheblichen Herstellungsaufwand. Die Schneidränder können nur mit erheblicher Schwierigkeit und mit einer genau angepaßten Schleifmaschine nachgeschliffen oder geschärft werden. Nach dem Nachschleifen liegt ein Verlust der Abstände zwischen sich gegenüberliegenden Begrenzungsflächen vor, der sorgfältige Maschineneinstellungen erforderlich macht, sobald mit einem nachgeschliffenen Werkzeug die Arbeit wieder aufgenommen wird. Werkzeuge mit integral geformten Schneidrändem bestehen aus einem einzigen Material und sind deshalb in ihrer Verwendung limitiert für bestimmte enge Kategorien von Werkstückmaterialien. Ein gelötetes Werkzeug ist bekannt aus US-A-4 132 493.
• Aus US-A-4 175 896 ist ein Fräser mit einem kugeligen Nasenende bekannt, der indexierbare Schneideinsätze aufweist.
• Aus US-A-4 618 296 ist ein Fräser mit einem kugeligen Nasenende und dafür bestimmten Einsätzen bekannt. Die Einsätzen haben gleichseitige Polygonformen und besitzen eine Freifläche, die entlang des Einsatzes variiert, um während des radialen Schneidens den erforderlichen Freiflächeneffekt zu erzielen. Wenigstens zwei Schneideinsätze sind vorgesehen, um während radialen Schneidens bogenförmige Schnitte zu bewirken. Der am Schneidrand gemessene Freiwinkel variiert entlang des Einsatzes.
• Aus EP-A-0 462 954 ist ein Fräser mit einem kugeligen Ende bekannt, sowie wegwerfbare Einsätze für solche Fräser. Ein Haupteinsatz hat dreieckige Form. Hinter seinen Schneidrändern und auch entlang der Eckbogen des Einsatzes sind abgeschrägte Flächen mit im wesentlichen konstanter Weite vorgesehen. Der Freiwinkel, der durch diese abgeschrägten Flächen definiert ist, variiert entlang des Umfanges des Einsatzes.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Schneidwerkzeug sowie einen indexierbaren Schneideinsatz für solche Schneidwerkzeuge anzugeben, welche es erlauben, unter Verwendung nur eines Einsatzes bogenförmige Schnitte mit im wesentlichen gleichförmigem Radius zu formen.
• Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen, die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 8 enthalten sind. Der Schneideinsatz weist eine nach oben ansteigende, konvexe erste Hauptfläche mit einem konstanten Freiwinkel auf, der entlang der gesamten Freifläche des Einsatzes aufrechterhalten ist. Die Freifläche ist entlang der ersten Hauptfläche geformt, welche entlang des gesamten Umfanges des Einsatzes uniform ist. Der Freiwinkel wird um die Freifläche herum und relativ zu einer Linie konstant gehalten, die durch das Zentrum des Einsatzes normal zu einer zweiten Hauptfläche und parallel zur zweiten Hauptfläche über die erste Hauptfläche gezogen ist. Derselbe konstante Winkel wird aufrechterhalten an jedem Punkt entlang jeder der Freiflächen des Einsatzes, da die ersten Hauptflächen in ihrer Form nach oben konvex sind und bewirken, daß sich der konstante Freiwinkel bzw. Freiflächenwinkel sozusagen den Eckradius des Einsatzes umhüllt.
• Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen ist:
• Fig. 1 eine detaillierte Schnittansicht des Schneidendes eines Schneidwerkzeuges mit indexierbaren Schneideinsätzen,
• Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht eines der Schneideinsätze,
• Fig. 3 eine Seitenansicht des Schneideinsatzes,
• Fig. 4 eine Seitenansicht des Einsatzes entlang der Linie 4-4, und
• Fig. 5 ein Detail des Einsatzes zur Verdeutlichung des Randprofiles, gesehen entlang der Linie 5-5 von Fig. 4 zur Hervorhebung des Freiwinkels.
• In den Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen für gleiche Strukturen verwendet sind, weist ein Schneidwerkzeug 10, das als Fräser mit einem kugeligen Nasenende gezeigt ist, einen zylindrischen Schaft 12 und ein sphärisches Schneidende 14 integral mit einem Ende des Schaftes 12 auf. Das Schneidwerkzeug ist um eine Längsachse 50 drehbar, um zuzulassen, daß das Schneidwerkzeug gedreht wird, falls ein bogenförmiger Schnitt mit im wesentlichen uniformem Radius zu erzeugen ist.
• Das sphärische Schneidende weist wenigstens einen, und vorzugsweise eine Vielzahl von indexierbaren Einsätzen 16 auf, die in eingelegter Weise in Montierhohlräumen 46 montiert sind. Die Einsätze haben eine polygonale Form, und, obwohl es möglich ist, jede polygonale Form zu verwenden, ist es zweckmäßig, daß das Polygon eine gleichseitige Form hat. Die in den Zeichnungen gezeigte Form ist gleichseitig dreieckig, es läßt sich jedoch jede polygonale Form herstellen.
• Jeder Einsatz besitzt eine erste polygonale Hauptfläche 18 und eine zweite polygonale Hauptfläche 20, die einander gegenüberliegend orientiert und durch eine Seitenwand 21 getrennt sind, welche aus Flankenflächen 22 zusammengesetzt ist. Jede Flankenflache wird definiert durch den Bereich der Seitenwand, welcher sich von einer Ecke 24 zur benachbarten Ecke 25 des Einsatzes erstreckt. Zwei Flankenflächen schneiden einander an jeder Ecke des mit polygonaler Form gebildeten Einsatzes. Die Flankenflächen können bogenförmig oder zusammengesetzt sein, d.h., mehrere Verschneidungsbereiche haben. Es ist jedoch zweckmäßig, daß jede Flankenflache in ihrer Form planar ist.
• Die erste Hauptfläche 18 besitzt nach oben ansteigende konvexe Abschnitte 26, welche jede Flankenfläche schneiden, um an jeder Seite des Einsatzes einen bogenförmigen Schneidrand 28 zu formen. Der nach oben ansteigende, konvexe Abschnitt 26 formt die Freifläche 30 des Einsatzes. Die Freifläche hat einen konstanten Freiwinkel Θ entlang der gesamten Freifläche des Einsatzes. Der Freiwinkel wird gemessen zu einer Linie 34, die über die erste Hauptfläche parallel zu der zweiten Hauptfläche des Einsatzes gezogen ist. Der Freiwinkel kann jeder konstante Winkel von ca. 5 bis ca. 25º sein und beträgt zweckmäßigerweise konstant 18º entlang der Freifläche. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, scheint dort, wo die Freiflächen sich an einer Ecke des Einsatzes treffen, eine Vertiefung 35 geformt zu sein. Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, daß diese anscheinende Vertiefung tatsächlich nur die Fortsetzung der konstanten Freiflächen über den Eckenradius des Einsatzes ist, und daß an jedem Punkt entlang jeder der Freiflächen des Einsatzes derselbe konstante Winkel eingehalten ist. Die anscheinende Vertiefung ist geformt, da die erste Hauptfläche nach oben in ihrer Form konvex ist und deshalb bewirkt, daß sich der konstante Freiwinkel über den Eckenradius des Einsatzes hinweg wickelt bzw. diesen einhüllt. Für Fachleute auf diesem Gebiet ist es auch zu erkennen, daß keine anscheinende Vertiefung an dem Eckenradius des Einsatzes auftreten könnte, wenn die erste polygonale Hauptfläche 18 planar oder eben wäre.
• Der Einsatz kann eine zentral angeordnete Öffnung 38 aufweisen, die sich durch den Körper des Einsatzes hindurcherstreckt, um den Einsatz in den Montierhohlräumen auf eine Weise zu montieren, wie sie nachstehend erläutert wird. Die Öffnung ist angesenkt, so daß ein Befestigungsglied mit seinem Kopf bündig mit der Oberfläche des Einsatzes zu liegen kommt.
• An der Verschneidung der zweiten Hauptfläche und der Flankenflächen wird ein Winkel Φ geformt. Der Winkel Φ beträgt 90º oder mehr, so daß er einen neutralen bis positiven Winkel formt. Zweckmäßigerweise ist der Winkel Φ stumpf. Der stumpfe Winkel formt einen positiven Winkel und kann bei etwa 30º liegen. Spankanten 42 sind an der Verschneidung der zweiten Hauptfläche und der Flanken geformt, wobei es für Fachleute auf diesem Gebiet erkennbar ist, daß diese Spankanten 42 identisch oder nicht identisch sein können, abhängig von der Form des Polygons. Es ist zweckmäßig, daß das Polygon gleichseitig ist und deshalb die Spankanten identisch sind.
• In Fig. 1 haben die Montierhohlräume einen mit einem Gewinde versehenen Hohlraum 56 im Grund 58 des Hohlraums 46, wobei der gewindete Hohlraum 56 zweckmäßigerweise senkrecht zum Grund liegt und zur Aufnahme von Montiermitteln 52 dient, die als eine Schraube dargestellt sind, welche durch den Einsatz hindurchgeht, um den Einsatz fest an Ort und Stelle zu montieren.
• Obwohl zunächst vorausgesetzt ist, daß die Erfindung wenigstens einen Schneideinsatz benutzt, werden zweckmäßig zwei oder mehr Einsätze verwendet. Die Anzahl der Einsätze, die verwendet werden, hängt jedoch von der Größe der Einsätze ab, und auch von dem gewünschten Radius des bogenförmigen Profils, das aus einem Werkstück mittels des Werkzeugs der Erfindung herauszuarbeiten ist. Im Fall eines zweiten Einsatzes ist ein Montierhohlraum im Bezug auf den ersten Hohlraum so an dem Schneidende positioniert, daß der in eingelegter Weise plazierte zweite Einsatz einen aktiven bogenförmigen Schneidrand präsentiert, dessen Schneidzone die Schneidzone des ersten Einsatzes im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene überlappt, welche durch die Schaftachse hindurchgeht, um zu ermöglichen, daß mit dem Schneidwerkzeug ein bogenförmiger Schnitt mit im wesentlichen gleichförmigem Radius erzeugt wird. Ferner ist für Fachleute auf diesem Gebiet erkennbar, daß umfangsseitige Einsätze (nicht gezeigt) entlang eines Abschnitts des zylindrischen Schaftes montiert sein könnten, um die Tiefe des mit dem beschriebenen Schneidwerkzeug gemachten Schnitts zu vergrößern.
• Wenigstens eine Spanabführung 60 ist in dem Schneidwerkzeug vorgesehen, der wenigstens einen Montierhohlraum schneidet, sofern es nur einen Einsatz in dem Schneidende des Werkzeuges gibt. Hingegen sollte die wenigstens eine Spanabführung 60 zweckmäßigerweise alle Montierhohlräume schneiden, wenn mehrere Einsätze verwendet werden, um den bogenförmigen Schnitt so zu bewerkstelligen, daß die beim Schneiden geformten Späne von den Flankenflächen in die Spanabführung geleitet und von dem Schneidbereich weggeführt werden.
• Die spezifischen Ausführungsformen dieser Erfindung sind nur beispielsweise beschrieben worden.

Claims (14)

1. Schneidwerkzeug, mit:

einem zylindrischen Schaft (12), der in einem sphärischen Schneidende (14) ausläuft, welches wenigstens einen indexierbaren Schneideinsatz (16) mit ersten und zweiten polygonalen Hauptflächen (18, 20) und die Seiten des Polygons formenden Flankenflächen (22) aufweist, wobei zwei der Flankenflächen sich an jeder Ecke (24, 25) des Einsatzes schneiden und die erste Hauptfläche (18) zum Formen bogenförmiger Schneidränder (28) entlang jeder Seite des Poylgons nach oben ansteigende, jede Flankenfläche (20) schneidende konvexe Abschnitte (26) besitzt, die korrespondierende Freiflächenbereiche (30) umfassen, welche sich entlang der ersten Hauptfläche (18) von jedem der Schneidränder (28) nach rückwärts erstrecken, wobei die zweite Hauptfläche (20) zur Formung von Spankanten (42) jede Flankenfläche (22) unter einem Winkel von wenigstens 90º schneidet, und wobei wenigstens ein zur jeweiligen Aufnahme eines indexierbaren Schneideinsatzes (16) in eingelegter Weise geformter Montierhohlraum und Mittel vorgesehen sind zum Montieren des indexierbaren Schneideinsatzes in dem Montierhohlraum, der derart orientiert ist, daß ein aktiver bogenförmiger Schneidrand (28) des in eingelegter Weise in dem Hohlraum plazierten Einsatzes (16) sich von einem Ekkenbogen des Einsatzes durch eine Längsachse (50) des Schaftes (12) radial nach außen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Freiflächenabschnitte (30) um die Ekkenbogen des Einsatzes (16) herum mit einem konstanten Freiwinkel (Θ) fortgesetzt sind, derart, daß an jedem Punkt entlang jeder der Freiflächen und entlang des gesamten Einsatzes derselbe konstante Freiwinkel (Θ) aufrechterhalten ist, wobei der Freiwinkel gemessen ist zwischen den Freiflächen und einer Linie, die durch das Zentrum des Einsatzes (16) senkrecht zu der zweiten Hauptfläche (20) parallel zur zweiten Hauptfläche (20) über die erste Hauptfläche (18) gezogen ist.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Montierhohlraum, der an dem Schneidende in Bezug auf den ersten Montierhohlraum derart positioniert ist, daß ein zweiter, in eingelegter Weise in dem zweiten Montierhohlraum plazierter Einsatz (16) einen aktiven bogenförmigen Schneidrand präsentiert, der den Schneidrand des ersten Einsatzes im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene teilweise überlappt, die durch die Schaftachse (50) hindurchgeht, um es dem Schneidwerkzeug zu gestatten, einen bogenförmigen Schnitt mit im wesentlichen uniformem Radius zu erzeugen.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Spanabführung (60), die jeweils den Montierhohlraum (46) derart schneidet, daß durch die bogenförmigen Schneidränder geformte Späne durch die Flankenflächen (22) in die Spanabführung (60) gerichtet werden.

4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spankante (42) einen Winkel (Φ) in Bezug auf eine imaginäre Ebene formt, die sich von dem Schneidrand (28) zu einem Mittelpunkt auf der Drehachse des sphärischen Schneidwerkzeugs erstreckt.

5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Freiwinkel (Θ) zwischen ca. 5º und 25º liegt, zweckmäßigerweise bei etwa 18º.

6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Flankenfläche (22) planar ist.

7. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanränder (42) einen stumpfen Winkel (Φ), zweckmäßigerweise einen 30º-positiven Winkel haben.

8. Indexierbarer Schneideinsatz (16) für ein Schneidwerkzeug (10), der aufweist:

erste und zweite polygonale Hauptflächen (18, 20) und Flankenflächen (22), die die Seiten des Polygons formen, wobei zwei der Flankenflächen einander an jeder Ecke (24, 25) des Einsatzes schneiden und die erste Hauptfläche (18) nach oben ansteigende konvexe Abschnitte (26) umfaßt, die jede Flankenfläche schneiden, um entlang jeder Seite des Polygons bogenförmige Schneidränder (28) zu formen, wobei die konvexen Abschnitte (26) korrespondierende Freiflächenbereiche umfassen, die sich von jedem der Schneidränder (28) entlang der ersten Hauptfläche nach hinten erstrecken und die zweite Hauptfläche (20) jede Flankenfläche (22) mit einem Winkel von mindestens 90º unter Formung von Spankanten (42) schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Freiflächenbereiche (30) um die Eckenbogen des Einsatzes (16) herum mit einem konstanten Freiwinkel (Θ) fortgesetzt sind, derart, daß in jedem Punkt entlang jeder der Freiflächen und entlang des gesamten Einsatzes derselbe konstante Freiwinkel (Θ) aufrechterhalten ist, wobei der Freiwinkel gemessen ist zwischen den Freiflächen und einer Linie, die durch das Zentrum des Einsatzes (16) normal zur zweiten Hauptfläche (20) und parallel zur zweiten Hauptfläche (20) über die erste Hauptfläche (18) gezogen ist.

9. Indexierbarer Schneideinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten polygonalen Hauptflächen (18, 20) gleichseitig sind und identische Flankenflächen (22) haben.

10. Indexierbarer Schneideinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Schneidränder (28) identisch sind.

11. Indexierbarer Schneideinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Freifläche (30) einen Winkel (Θ) von ca. 5º bis ca. 25º, zweckmäßigerweise von ca. 18º hat.

12. Indexierbarer Schneideinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Verschneidung der zweiten Hauptfläche (20) und der Flankenfläche (22) geformte Winkel (Φ) stumpf ist, vorzugsweise ein 30º-positiver Winkel.

13. Indexierbarer Schneideinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanwinkel bzw. Spankanten identisch sind.

14. Indexierbarer Schneideinsatz nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine zentral angeordnete Öffnung (38), die sich normal zu den ersten und zweiten Hauptflächen (18, 20) durch den Einsatz (16) erstreckt.