DE102014100813A1

DE102014100813A1 - Fünfeckiger Schneideinsatz und Schlitzfräser dafür

Info

Publication number: DE102014100813A1
Application number: DE102014100813.8A
Authority: DE
Inventors: Prem Kumar; Sivapapachari Chennuri
Original assignee: Kennametal Shared Services Pvt Ltd
Current assignee: Kennametal Shared Services Pvt Ltd
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2014-10-02
Also published as: US20140294524A1

Abstract

Ein Schneideinsatz (10) zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks enthält eine Oberfläche (12); eine Unterfläche (14). Eine Vielzahl von Umfangsseitenflächen (16, 18, 20, 22, 24) erstrecken sich zwischen den Ober- und Unterflächen (12, 14). Jede Seitenfläche enthält eine bogenförmige Fläche (16a, 18a, 20a, 22a, 24a) und eine im Wesentlichen ebene Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b). Jede im Wesentlichen ebene Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b) ist mit einem wahren Winkel (28) bezüglich einer Ebene (30) lotrecht zu den Ober- und Unterflächen (12, 14) geformt, der bei Montage in einen Schlitzfräser (100), um während eines Schlitzfräsvorgangs eine wahre 90-Grad-Wand auf einem Werkstück zu formen, in einem relativ kleineren resultierenden Winkel (32) resultiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Schneideinsatz, der zum Fräsen eines Werkstücks lösbar auf einen Werkzeughalter montiert werden kann, und insbesondere auf einen fünfeckigen Schneideinsatz, der eine wahre neunzig-Grad-Wand in einem Werkstück maschinell bearbeiten kann, wenn er in einen Schlitzfräser montiert ist.
Schlitzfräser sind zum Fräsen von Nuten und dergleichen und auch zum Versehen von Werkelementen mit Schlitzen verschiedener Breiten bekannt. Schlitzfräser sind Fräswerkzeugen insofern irgendwie ähnlich, als der Fräser üblicherweise ein scheibenförmiges Element verwendet, in dessen Umfang Schneideinsätze montiert sind. Bei einem Fräswerkzeug werden die Schneideinsätze allgemein axial präsentiert, während bei einem Schlitzfräser die Schneideinsätze radial von der Trägerscheibe vorstehen und so dem Werkstück in radialer Richtung präsentiert werden. Da die Schneideinsätze dem Werkstück in radialer Richtung präsentiert werden, ist ein mit der Verwendung eines Schneideinsatzes in einem Schlitzfräser verbundenes Problem die Schwierigkeit der maschinellen Bearbeitung einer wahren 90-Grad-Wand in dem Werkstück.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Problem der maschinellen Bearbeitung einer wahren 90-Grad-Wand in einem Werkstück mit einem auf einen Schlitzfräser montierten Schneideinsatz wird durch die Bereitstellung jeder Umfangsseitenfläche mit einem wahren Winkel bezüglich einer Ebene lotrecht zu den Ober- und Unterflächen des Schneideinsatzes geformt gelöst, wobei der wahre Winkel bei Montage auf den Schlitzfräser einen relativ kleineren resultierenden Winkel liefert.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist ein Schneideinsatz zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks eine Oberfläche; eine Unterfläche; eine Vielzahl von Umfangsseitenflächen, die sich zwischen den Ober- und Unterflächen erstrecken, wobei jede Seitenfläche eine bogenförmige Fläche und eine im Wesentlichen ebene Fläche enthält, wobei jede bogenförmige Fläche mit einem Krümmungsradius, R, und einer Tiefe, D, geformt ist; und eine Vielzahl von Schneidkanten auf, die an einer Schnittfläche zwischen den Ober- und Unterflächen, der bogenförmigen Fläche und der ebenen Fläche einer direkt benachbarten Umfangsseitenfläche geformt sind, wobei jede Umfangsseitenfläche mit einem wahren Winkel bezüglich einer Ebene lotrecht zu den Ober- und Unterflächen geformt ist, was bei Montage in den Schlitzfräser, um während eines Schlitzfräsvorgangs eine wahre 90-Grad-Wand auf einem Werkstück zu erzeugen, zu einem relativ kleineren resultierenden Winkel führt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat ein Schlitzfräser eine Vielzahl von Einsatzaufnahmevertiefungen, ist auf jede Vertiefung ein Schneideinsatz montiert, weist der Schneideinsatz eine Oberfläche; eine Unterfläche; eine Vielzahl von Umfangsseitenflächen, die sich zwischen den Ober- und Unterflächen erstrecken, wobei jede Seitenfläche eine bogenförmige Fläche und eine im Wesentlichen ebene Fläche enthält, wobei jede bogenförmige Fläche mit einem Krümmungsradius, R, und einer Tiefe, D, geformt ist; und eine Vielzahl von Schneidkanten auf, die an einer Schnittfläche zwischen den Ober- und Unterflächen, der bogenförmigen Fläche und der ebenen Fläche einer direkt benachbarten Umfangsseitenfläche geformt sind, wobei jede Umfangsseitenfläche mit einem wahren Winkel bezüglich einer Ebene lotrecht zu den Ober- und Unterflächen geformt ist, was bei Montage in den Schlitzfräser, um während eines Schlitzfräsvorgangs eine wahre 90-Grad-Wand auf einem Werkstück zu erzeugen, zu einem relativ kleineren resultierenden Winkel führt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Einrichtungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden bei der Lektüre der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in allen Zeichnungen gleiche Bauteile darstellen, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht eines fünfeckigen Schneideinsatzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine Draufsicht auf den Schneideinsatz der 1 zeigt;
3 eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes entlang der Linie 3-3 in 2 zeigt;
4 eine Endansicht des Schneideinsatzes der 1 zeigt;
5 eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes entlang der Linie 5-5 in 4 zeigt;
6 eine perspektivische Ansicht eines Schlitzfräsers mit dem Schneideinsatz der 1 darauf montiert gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 eine Seitenansicht des Schlitzfräsers der 6 zeigt;
8 eine Endansicht des Schlitzfräsers der 6 zeigt; und
9 eine vergrößerte Ansicht des Schneideinsatzes auf die Vertiefung des Schlitzfräsers der 6 montiert zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nun unter Bezug auf die 1–5 ist ein Schneideinsatz 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Allgemein ist der Schneideinsatz 10 allgemein fünfeckig mit einer Symmetrie um die z-Achse. So kann der Schneideinsatz 10 durch Drehen des Schneideinsatzes 10 um die z-Achse indexiert werden, um dem Werkstück (nicht gezeigt) eine andere Schneidkante zu präsentieren. Es versteht sich, dass, obwohl ein allgemein fünfeckiger Schneideinsatz veranschaulicht ist, die Prinzipien der nachfolgend beschriebenen Erfindung an einen Schneideinsatz mit einer beliebigen polygonalen Form, wie ein Dreikant, ein Diamant, ein Viereck, ein Sechskant, und dergleichen, angewendet werden kann.
Der Schneideinsatz 10 hat im Wesentlichen parallele Ober- bzw. Unterflächen 12, 14 und Umfangsseitenflächen 16, 18, 20, 22 und 24, die sich zwischen den Ober- und Unterflächen 12, 14 erstrecken. Der Schneideinsatz 10 enthält auch eine sich zwischen den Ober- und Unterflächen 12, 14 erstreckende hinterschnittene Bohrung 26 zur Aufnahme einer Montageschraube (nicht gezeigt) zum Einsetzen des Schneideinsatzes 10 in ein Schneidwerkzeug.
Jede Seitenfläche 16, 18, 20, 22 und 24 enthält eine bogenförmige Fläche 16a, 18a, 20a, 22a, 24a und eine im Wesentlichen ebene Fläche 16b, 18b, 20b, 22b, 24b. Die im Wesentlichen ebene Fläche 16b, 18b, 20b, 22b, 24b erstreckt sich über eine größere Strecke entlang der Umfangsseitenfläche 16, 18, 20, 22, 24 als die bogenförmige Fläche 16a, 18a, 20a, 22a, 24a. Die bogenförmige Fläche 16a, 18a, 20a, 22a, 24a ist mit einem Krümmungsradius, R, und mit einer Tiefe, D, geformt. In einer Ausführungsform liegt der Krümmungsradius zwischen etwa 0,04 Zoll (1,0 mm) und etwa 0,08 Zoll (2,0 mm), und die Tiefe, D, liegt zwischen etwa 0,001 Zoll (0,25 mm) und etwa 0,003 Zoll (0,75 mm). Zum Beispiel kann der Krümmungsradius, R, etwa 0,06 Zoll (1,5 mm) und die Tiefe, D, etwa 0,002 Zoll (0,5 mm) betragen, wie in 5 gezeigt. In einer Ausführungsform berühren die im Wesentlichen ebenen Flächen 16b, 18b, 20b, 22b, 24a einen Inkreis, IC, des Schneideinsatzes 10, wie in 2 gezeigt.
Es ist ein Merkmal der Erfindung, dass jede im Wesentlichen ebene Fläche 16b, 18b, 20b, 22b, 24b jeder Seitenfläche 16, 18, 20, 22 und 24 in einem wahren Winkel 28 bezüglich einer Ebene 30 lotrecht zu den Ober- und Unterflächen 12, 14, wie in 3 gezeigt, geformt ist. In einer Ausführungsform kann der wahre Winkel 28 zwischen etwa null (0) Grad und etwa fünf (5) Grad liegen. Zum Beispiel kann der wahre Winkel 28 etwa drei (3) Grad betragen. Wenn der Schneideinsatz 10 auf die Vertiefung des Schlitzfräsers 100 montiert ist, resultiert der wahre Winkel 28 in einem relativ kleineren resultierenden Winkel 32, der während eines Schlitzfräsvorgangs eine wahre Neunzig(90)-Grad-Wand auf dem Werkstück (nicht gezeigt) erzeugt, wie in 9 gezeigt. Zum Beispiel beträgt in einer Ausführungsform der resultierende Winkel 32 etwa 2,14 Grad für einen wahren Winkel 28 von etwa 3,00 Grad. Der Schneideinsatz 10 hat auch fünf Schneidecken 34, 36, 38, 40 und 42 an der Schnittfläche zwischen jeder der Seitenflächen 16, 18, 20, 22, 24 und der Oberfläche 12 geformt. Die Anzahl von Schneidecken 34, 36, 38, 40 und 42 entspricht der Anzahl von Umfangsseitenflächen 16, 18, 20, 22 und 24 des Schneideinsatzes 10. Es versteht sich, dass die Prinzipien der Erfindung mit einem Schneideinsatz praktiziert werden können, der eine andere Anzahl von Umfangsseitenflächen und somit eine andere Anzahl von Schneidecken hat. Zum Beispiel können die Prinzipien der Erfindung mit einem Schneideinsatz praktiziert werden, der drei, vier, sechs, sieben, acht usw. Umfangsseitenflächen und Schneidecken hat. Jede Schneidecke 34, 36, 38, 40 und 42 definiert resultierende Winkel 43, 45 bezüglich der Ebene 30 lotrecht zu den Ober- und Unterflächen 12, 14, wie in 3 und 4 gezeigt. Allgemein können die resultierenden Winkel 43, 45 voneinander unterschiedliche Größen haben und größer sein als der wahre Winkel 28. Zum Beispiel können die resultierenden Winkel 43, 45 zwischen etwa 3,50 Grad und etwa 4,00 Grad liegen. Wie in 4 gezeigt, sind die resultierenden Winkel 45 aufgrund der Symmetrie des Schneideinsatzes 10 einander im Wesentlichen gleich.
Eine Vielzahl von Schneidkanten 44, 46, 48, 50, 52 sind an der Schnittfläche zwischen der Oberfläche 12, der bogenförmigen Seitenfläche 16a, 18a, 20a, 22a, 24a und der ebenen Fläche 16b, 18b, 20b, 22b, 24b der benachbarten Seitenfläche 16, 18, 20, 22, 24 geformt.
Nun unter Bezug auf die 6–9 ist ein Schlitzfräser 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Schlitzfräser 100 enthält einen scheibenförmigen Fräserkörper 102 mit einem zentralen Nabenbereich 104, der mit einer Bohrung 106 zur Aufnahme eines Trägerschafts (nicht gezeigt) versehen ist. Der Schlitzfräser 100 dreht um eine zentrale Achse 105 lotrecht zu einer Ebene 107 des Fräserkörpers 102 in einer vorbestimmten Richtung (durch den Pfeil 109 angezeigt). Der zentrale Nabenbereich 104 kann auch mit einer optionalen Keilnut 111 zur Aufnahme eines Mitnehmers (nicht gezeigt) versehen sein.
Der Schlitzfräser 100 ist mit einer Vielzahl von um den Umfang des Fräserkörpers 102 geformten Schneideinsatz-Aufnahmevertiefungen 108 versehen, die den Schneideinsatz 10 aufnehmen können. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält der Schlitzfräser 100 fünf (5) Vertiefungen 108, die in gleichem Abstand um den Umfang des Fräserkörpers 102 herum angeordnet sind. Es versteht sich aber, dass fast jede geeignete Anzahl von Vertiefungen 108 um den Umfang des Fräserkörpers 102 geformt sein kann, abhängig von dem gewünschten Material des zu fräsenden Werkstücks und vom Durchmesser des Fräserkörpers 102. Der Fräserkörper 102 enthält weiter eine oder mehrere Spanbeseitigungsflächen 110 auf seiner äußeren Umfangsfläche, um eine Beschädigung des Fräserkörpers 102 durch vom Schneideinsatz 10 erzeugte Späne zu vermeiden.
Jede Vertiefung 108 wird durch eine vordere Fläche 108a und eine hintere Fläche 108b definiert, deren Form komplementär zu ebenen Flächen 16b, 18b, 20b, 22b, 24b des Schneideinsatzes 10 ist. Jede Vertiefung 108 kann auch eine Vertiefungseckenfreistich 108c zwischen den vorderen und hinteren Flächen 108a, 108b haben. Wenn er in die Vertiefung 108 montiert ist, berühren zwei der ebenen Flächen 16b, 18b, 20b, 22b, 24b des Schneideinsatzes 10 die vorderen und hinteren Flächen 108a, 108b der Vertiefung 108. Zum Beispiel berührt die ebene Fläche 16b die vordere Fläche 108a, und die ebene Fläche 22b berührt die hintere Fläche 108b der Vertiefung 108, wie in 7 gezeigt.
Der Schneideinsatz 10 wird in die Vertiefung 108 mit einer Montageschraube 112 mit einem radialen Spanwinkel 114 in einem Bereich zwischen etwa fünfundzwanzig (25) Grad und etwa dreißig (30) Grad bezüglich der Ebene 107 montiert. Zum Beispiel beträgt in der veranschaulichten Ausführungsform der radiale Spanwinkel 114 etwa achtundzwanzig (28) Grad, wie in 7 gezeigt. Zusätzlich ist der Schneideinsatz 10 in die Vertiefung 108 mit einem axialen Spanwinkel 115 in einem Bereich zwischen etwa null (0) Grad und etwa fünf (5) Grad bezüglich einer Ebene 117 lotrecht zur Ebene 107 montiert. Zum Beispiel beträgt in der veranschaulichten Ausführungsform der axiale Spanwinkel 115 etwa drei (3) Grad, wie in 8 gezeigt.
Wie oben beschrieben, führt der wahre Winkel 28 des Schneideinsatzes 10 bei Montage in den Schlitzfräser 100, um während eines Schlitzfräsvorgangs eine wahre Neunzig(90)-Grad-Wand auf dem Werkstück (nicht gezeigt) zu erzeugen, zu einem relativ kleineren resultierenden Winkel 32.
Die hier erwähnten Druckschriften, Patente und Patentanmeldungen sind durch Verweis einbezogen.
Während die Erfindung speziell in Verbindung mit bestimmten speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es klar, dass dies veranschaulichend und nicht einschränkend zu verstehen ist, und der Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche sollte so weitreichend verstanden werden, wie es der Stand der Technik erlaubt.

Claims

Schneideinsatz (10) zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks, der aufweist: eine Oberfläche (12); eine Unterfläche (14); eine Vielzahl von Umfangsseitenflächen (16, 18, 20, 22, 24), die sich zwischen den Ober- und Unterflächen (12, 14) erstrecken, wobei jede Seitenfläche eine bogenförmige Fläche (16a, 18a, 20a, 22a, 24a) und eine im Wesentlichen ebene Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b) enthält, wobei jede bogenförmige Fläche (16a, 18a, 20a, 22a, 24a) mit einem Krümmungsradius, R, und einer Tiefe, D, geformt ist; und eine Vielzahl von Schneidkanten (44, 46, 48, 50, 52), die an einer Schnittfläche zwischen den Ober- und Unterflächen (12, 14), der bogenförmigen Fläche (16a, 18a, 20a, 22a, 24a) und der ebenen Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b) einer direkt benachbarten Umfangsseitenfläche (16, 18, 20, 22, 24) geformt sind, wobei jede im Wesentlichen ebene Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b) mit einem wahren Winkel (28) bezüglich einer Ebene (30) lotrecht zu den Ober- und Unterflächen (12, 14) geformt ist, der bei Montage in den Schlitzfräser (100), um während eines Schlitzfräsvorgangs eine wahre 90-Grad-Wand auf einem Werkstück zu erzeugen, in einem relativ kleineren resultierenden Winkel (32) resultiert.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Schneideinsatz (10) fünfeckig mit fünf Schneidecken (34, 36, 38, 40, 42) ist, die an einer Schnittfläche zwischen jeder der Umfangsseitenflächen (16, 18, 20, 22, 24) und den Ober- und Unterflächen (12, 14) geformt sind.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei jede ebene Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24a) einen Inkreis, IC, des Schneideinsatzes (10) berührt.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei die Ober- und Unterflächen (12, 14) zueinander parallel sind.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei die ebene Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b) sich über eine größere Strecke entlang der Umfangsseitenfläche (16, 18, 20, 22, 24) erstreckt als die bogenförmige Fläche (16a, 18a, 20a, 22a, 24a).
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der axiale Spanwinkel (29) zwischen 0 Grad und 5 Grad liegt.
Schneideinsatz nach Anspruch 6, wobei der axiale Spanwinkel (29) drei 3 Grad beträgt.
Schlitzfräser (100) mit einer Vielzahl von Einsatzaufnahmevertiefungen (108), wobei jede Vertiefung (108) den Schneideinsatz (10) aufweist, der enthält: eine Oberfläche (12); eine Unterfläche (14); eine Vielzahl von Umfangsseitenflächen (16, 18, 20, 22, 24), die sich zwischen den Ober- und Unterflächen (12, 14) erstrecken, wobei jede Seitenfläche eine bogenförmige Fläche (16a, 18a, 20a, 22a, 24a) und eine im Wesentlichen ebene Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b) enthält, wobei jede bogenförmige Fläche (16a, 18a, 20a, 22a, 24a) mit einem Krümmungsradius, R, und einer Tiefe, D, geformt ist; und eine Vielzahl von Schneidkanten (44, 46, 48, 50, 52), die an einer Schnittfläche zwischen den Ober- und Unterflächen (12, 14), der bogenförmigen Fläche (16a, 18a, 20a, 22a, 24a) und der ebenen Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b) einer direkt benachbarten Umfangsseitenfläche (16, 18, 20, 22, 24) geformt sind, wobei jede im Wesentlichen ebene Fläche (16b, 18b, 20b, 22b, 24b) mit einem wahren Winkel (28) bezüglich einer Ebene (30) lotrecht zu den Ober- und Unterflächen (12, 14) geformt ist, der bei Montage in den Schlitzfräser (100), um während eines Schlitzfräsvorgangs eine wahre 90-Grad-Wand auf einem Werkstück zu formen, in einem relativ kleineren resultierenden Winkel (32) resultiert.
Schlitzfräser nach Anspruch 8, wobei der Schlitzfräser weiter einen scheibenförmigen Fräserkörper (102) mit einem zentralen Nabenbereich (104) enthält, wobei der Schlitzfräser (100) um eine zentrale Achse (105) lotrecht zu einer Ebene (107) des Fräserkörpers (102) in einer vorbestimmten Richtung (109) dreht.
Schlitzfräser nach Anspruch 8, wobei der Schneideinsatz (10) auf die Vertiefung (108) mit einem radialen Spanwinkel (114) in einem Bereich zwischen 25 Grad und 30 Grad bezüglich der Ebene (107) montiert ist.
Schlitzfräser nach Anspruch 10, wobei der radiale Spanwinkel (114) 28 Grad beträgt.
Schlitzfräser nach Anspruch 8, wobei der Schneideinsatz (10) auf die Vertiefung (108) mit einem axialen Spanwinkel (115) in einem Bereich zwischen 0 Grad und 5 Grad bezüglich einer Ebene (117) montiert ist.
Schlitzfräser nach Anspruch 12, wobei der axiale Spanwinkel (115) 3 Grad beträgt.