DE69511554T2 - Schneideinsatz - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatz nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und wie zum Beispiel aus der US-A-3,792,515 bekannt ist. Vorzugsweise ist der Schneideinsatz ein wendbarer Schneideinsatz zum Drehen. Der Schneideinsatz kann ein- oder doppelseitig sein.
• Es ist bekannt, Drehschneideinsätze mit Spanbrechern vorzusehen, die in den Spanoberflächen des Einsatzes gebildet sind, wobei sich die Brecher entlang den Kanten des Einsatzes, welche Schneidkanten bilden, erstrecken. Diese Spanbrecher können in einem oder mehreren Schritten gebildet werden.
• In der SE-B-349 759 (& US-A-3,792,515) wird ein Drehschneideinsatz mit zwei spanbrechenden Stufen beschrieben, die hintereinander angeordnet sind, wobei beide im wesentlichen parallel zu der Schneidkante sind. Bei kleineren Spandicken wird der Span durch die erste Spanbrechstufe gebrochen, welche der Schneidkante am nächsten liegt. Bei ansteigender Spandicke geht der Span zu einem größeren Ausmaß über die erste Stufe hinweg und geht nach unten in die zweite Spanbrecherstufe. Für harte Materialien, die ein geringes Anfangsbiegen erlangen, gelangt der Span in einigen Fällen den ganzen Weg nach unten zu dem Boden der zweiten Stufe und wird gegen sie gebrochen. Dieser Aufbau mit zwei Spanbrecherstufen ergibt ein weicheres Spanbrechen bei größeren Spandicken im Vergleich zu früher verwendeten Ausführungsformen. Jedoch wird bei geringen Vorschüben kein zufriedenstellendes Spanbrechen erreicht. Eine Faustregel besteht gewöhnlich darin, daß der kleinstmögliche Vorschub im großen und ganzen der Breite der Hauptfasenoberfläche entspricht. Die im Handel befindlichen der SE-B-349 759 entsprechenden Schneideinsätze haben eine kleinste Haupfasenoberflächenbreite von ungefähr 0,3 mm. Wenn kleinere Vorschübe als 0,3 mm verwendet werden, wird somit kein annehmbares Spanbrechen mit diesen Schneideinsätzen erreicht.
• Wenn unbedingt eine glatte Oberfläche erfordert wird, wird feines Drehen angewandt. Dies bedeutet Vorschübe herunter bis zu 0,1 mm, was in Kombination mit gutem Spanbrechen mit den oben erwähnten bekannten Einsätzen nicht durchführbar ist.
• Ein weiterer Nachteil bei kleinen Vorschüben besteht darin, daß die Abnutzung auf der Hauptfase aufgrund des direkten Anschlagens der Späne gegen diese Oberfläche anwächst. Ferner erhöht sich die Neigung zum Abblättern der beschichteten Oberfläche, wenn die Einsätze beschichtet sind, was der üblichste Fall ist. Diese Beschichtungen bestehen gewöhnlich aus Al&sub2;O&sub3;, Titannitrid und/oder Titankarbid und werden in einer an sich bekannten Weise durch die sogenannte PVD- oder CVD-Technik aufgetragen.
• Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Schneideinsatz zu schaffen, der Feindrehen mit einem annehmbaren Spanbrechen ermöglicht.
• Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Widerstandsfähigkeit des Flächenverschleißes auf dem Hauptfasenbereich des Einsatzes zu vergrößern.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Widerstandsfähigkeit des Abblätterns für oberflächenbeschichtete Einsätze zu verbessern.
• Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Schneidkräfte zu verringern.
• Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schneideinsatz zu schaffen, der sowohl normales als auch feines spanabhebendes Bearbeiten ermöglicht.
• Diese und weitere Aufgaben wurden durch die Bildung des Einsatzes mit einem Mikrospanbrecher nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst:
• Für darstellerische aber nicht begrenzende Zwecke wird die Erfindung nun ferner unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese werden hiermit aufgezeigt:
• Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht eines Schneideinsatzes nach der Erfindung, schräg von oben gesehen.
• Fig. 1B ist eine Vergrößerung des Eckenabschnittes des Schneideinsatzes nach Fig. 1A.
• Fig. 2 zeigt den Abschnitt A-A in Fig. 1 B.
• Fig. 3 zeigt den Abschnitt B-B in Fig. 1 B.
• Fig. 4A ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Schneideinsatzes nach der Erfindung, schräg von oben gesehen.
• Fig. 4B ist eine Vergrößerung des Eckenabschnittes des Schneideinsatzes nach Fig. 4A.
• Der Schneideinsatz nach der Erfindung wird im allgemeinen mit 1 bezeichnet. Er weist eine obere Spanoberfläche 2 und, wenn es ein doppelseitiger Einsatz ist, auch eine im wesentlichen gleiche untere Spanoberfläche auf. Zwischen diesen zwei Hauptoberflächen erstrecken sich die Seitenoberflächen 3. In Fig. 1A (und auch 4A) ist ein Schneideinsatz mit einer quadratischen Grundform gezeigt, er könnte aber natürlich auch eine andere polygonale Grundform, wie zum Beispiel dreieckig, rechteckig, sechseckig, rhombisch usw. haben. Das wesentliche gemeinsame Merkmal für all diese Formen besteht darin, daß mindestens zwei Seitenoberflächen 3 in einer abgerundeten Betriebsschneidecke 4 zusammenstoßen, deren Form klarer in Fig. 1B gezeigt ist. Diese hat eine abgerundete Punkt- oder Eckenschneidkante 5 und zwei Hauptschneidkanten 6, die sich von der Eckenschneidkante erstrecken. Eine Hauptfase 7 grenzt unmittelbar hinter den Schneidkanten an, wobei diese Fase sowohl eine positive als auch eine negative Neigung haben kann, aber gewöhnlich im wesentlichen flächenparallel zu der Fläche der Spanoberfläche 2 ist. Eine nach unten schräg abfallende Spanwinkeloberfläche 8 erstreckt sich hinter der Hauptfase 7. Da der dargestellte Einsatz doppelseitig ist, existiert eine ebene Stützoberfläche 9 auf der oberen Oberfläche 2. Diese und die andere Geometrie auf der Spanoberfläche des Einsatzes bildet jedoch keine wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche direkt auf das Vorhandensein eines Mikrospanbrechers 10 in Verbindung mit der Schneidecke gerichtet ist.
• Somit ist das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung das Vorhandensein eines sogenannten Mikrospanbrechers 10. Dieser kann sich rund um den gesamten Schneideinsatz erstrecken, aber er sollte sich mindestens entlang der Schneidkantenbereiche erstrecken, die betriebsfähig mit einem Werkstück in Eingriff kommen. Diese Bereiche weisen einerseits die abgerundete Eckenschneidkante 5 und andererseits einen bestimmten Bereich der zwei Hauptschneidkanten 6 auf. Bei einem Vergleich zwischen den Fig. 2 und 3 kann man deutlich sehen, daß der Mikrospanbrecher an den Abschnitten A-A endet. Der Mikrospanbrecher kann entweder allmählich kleiner werden oder abrupt enden, wobei ersteres bevorzugt wird. Der Abstand d in Fig. 1B (und in Fig. 4B) kann zwischen 10 und 50% der Gesamtlänge der Einsatzkante variieren, vorzugsweise zwischen 20 und 40%.
• Der in Fig. 3 gezeigte Mikrospanbrecher wird zum Beispiel durch Gestalten der Mikrogeometrie des Preßwerkzeuges in einer entsprechenden Weise hergestellt. Er kann auch durch Schleifen erhalten werden. Die Breite b der Mikrorippe 11 beträgt geeignet zwischen 25 und 80%, vorzugsweise zwischen 45 und 70% der Gesamtbreite a der Hauptfase 7. Diese Breite a liegt zwischen 0,1 und 0,8 mm, zweckmäßig zwischen 0,1 und 0,6 mm, vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,4 mm und insbesondere zwischen 0,2 und 0,35 mm. Die Breite der Hauptfase verringert sich normalerweise, wenn die Mikrorippe 11 endet, was man auf der Abmessung a' in Fig. 2 sehen kann. Die Höhe c der Mikrorippe beträgt zweckmäßig zwischen 0,01 und 0,1 mm, vorzugsweise zwischen 0,015 und 0,06 mm.
• Die Mikrorippe 11 grenzt direkt an die Hauptschneidkante bzw. die Eckenschneidkante an. Diese Verbindung kann entlang einer scharfen Brechlinie stattfinden, vollzieht sich vorzugsweise aber über eine Schneidkantenrundung 12, vorzugsweise mit einem Radius von zwischen 15 und 60 um.
• Dank der doppelarbeitenden spanbrechenden Geometrie wurden bislang unerreichte Kombinationsmöglichkeiten auf ein und demselben Schneideinsatz erhalten. Somit kann ein und derselbe Schneideinsatz für sowohl feines als auch normales Drehen verwendet werden. Bei Feindrehen mit einem Vorschub von zum Beispiel 0,15 mm/Umdrehung werden die Späne gegen den ebenen Hauptfasenbereich 13 gebrochen, der hinter der Mikrorippe 11 angeordnet ist. Der Winkel α zwischen der Ausdehnung des Hauptfasenbereiches 13 und der Seite der Mikrorippe, welche von der Schneidkante weggedreht wird, beträgt zweckmäßig zwischen 10 und 40º, vorzugsweise zwischen 15 und 30º. Bei gewöhnlicheren Vorschüben, zum Beispiel zwischen 0,5 und 0,6 mm/Umdrehung, fließen die Späne über den Mikrospanbrecher und nach unten entlang der Spanwinkeloberfläche 8, um in der Ausnehmung oder der verlängerten Vertiefung 14 hinter der Spanwinkeloberfläche 8 gebrochen zu werden. Außerdem hat das Vorhandensein einer Mikrorippe die Bildung von Abblätterungen verringert und auch den Flächenverschleißwiderstand auf der Hauptfase erhöht.
• Um die übertragene Hitze von dem Span zu dem Schneideinsatz zu verringern und um die Späne von der hergestellten Oberfläche weg zu lenken, können Vertiefungen 15 an den Transpositionen bzw. Kreuzungen zwischen dem Hauptfasenbereich 13 und der Spanwinkeloberfläche 8 gebildet sein. Solche Vertiefungen werden ferner zum Beispiel in der SE-B-467 397 (& US-A-4,988,242) beschrieben, die hiermit in diese Anmeldung durch diese Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Anwesenheit solcher Vertiefungen bildet nur eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und kann somit auch weggelassen werden, wie in den Fig. 4A und 4B gesehen werden kann.
• Gegebenenfalls sollte darauf hingewiesen werden, daß die Geometrie der oberen Oberfläche nur für eine der vier Ecken gezeichnet wurde. Die Spanoberflächengeometrie kann in entsprechender Weise auch in den anderen Ecken gebildet sein.

Claims (7)

1. Schneideinsatz aus einem harten Material, vorzugsweise aus beschichtetem oder unbeschichtetem Sinterkarbid, mit einer polygonalen Grundform und einer oberen Spanoberfläche (2) und möglichst einer entgegengesetzten unteren Spanoberfläche, mindestens zwei Seitenoberflächen (3), die miteinander über eine abgerundete Betriebsschneidecke (4) verbunden sind, wobei die Seitenoberflächen und die Schneidecke an die Spanoberfläche (2) entlang Hauptschneidkanten (6) bzw. einer Eckenschneidkante (5) angrenzen und verlängerte Hauptfasen (7) auf der Spanoberfläche an die Schneidkanten angrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf der Hauptfase, welche an die Betriebsschneidecke angrenzt, ein Mikrospanbrecher (10) vorgesehen ist, der eine Mikrorippe (11) aufweist, die sich entlang der benachbarten Schneidkante erstreckt, und ein Hauptfasenbereich (13) hinter der Mikrorippe angeordnet ist, wobei die Gesamtbreite (a) der Hauptfase an der Betriebsschneidecke zwischen 0,1 und 0,8 mm beträgt und die Breite (b) der Mikrorippe (11) zwischen 25 und 80% dieser Breite ausmacht.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbreite der Hauptfase (a) an der Betriebsschneidecke zwischen 0,1 und 06 mm beträgt.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (c) der Mikrorippe (11) bezüglich des Hauptfasenbereiches (13) zwischen 0,01 und 0,1 mm beträgt.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mikrospanbrecher zwischen 10 und 50% der Gesamtlänge der Kante des Einsatzes erstreckt, ausgehend von dem Schnittpunkt der zwei Verlängerungen der Hauptschneidkanten, welche an die Betriebsschneidecke anschließen, wobei die Gesamtlänge der Kante des Einsatzes als der Abstand zwischen diesem Schnittpunkt und dem nächsten entsprechenden Schnittpunkt bestimmt ist.

5. Schneideinsatz nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Betriebsschneidkanten eine Kantenrundung (12) haben.

6. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der Betriebsschneidecke Vertiefungen (15) vorgesehen sind, welche die Brechlinie zwischen dem Hauptfasenbereich (13) und einer nach unten schräg abfallenden Oberfläche (8), welche an den Fasenbereich angrenzt, überlappen.

7. Schneideinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er doppelseitig ist.