DE3431601A1

DE3431601A1 - Schneideinsatz mit spanableitung

Info

Publication number: DE3431601A1
Application number: DE19843431601
Authority: DE
Inventors: Robert W. Royal Oak Mich. Jeremias
Original assignee: GTE Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1983-08-29
Filing date: 1984-08-28
Publication date: 1985-04-18
Also published as: CA1233630A; IT8448766A0; IT1179232B; AU3247284A; ZA846753B; BR8404287A; FR2550977B1; FR2550977A1; SE8404258D0; DE3431601C2; JPS60150902A; SE8404258L; AU574709B2; BE900444A; MX160607A; IT8448766A1

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Schneidwerkzeuge oder Fräser zum Bearbeiten von spanbildenden Werkstoffen. Insbesondere betrifft die Erfindung Schneideinsätze, die so ausgeformt sind, daß sie Späne ableiten, wobei sie besonders vorteilhaft in einem Mittelbereich von Vorschüben arbeiten, der von sehr niedrigen oder Schlichtvorschüben bis zu relativ hohen Vorschubgeschwindigkeiten reicht.

Die US-Patentanmeldung Nr. 415,354 zeigt eine Spanableitungsgeometrie eines Schneideinsatzes auf, der sich besonders für das Fertigschneiden oder Schlichten verhältnismäßig geringen Vorschubgeschwindigkeiten eignet. Die US-Patentanmeldung Nr. 431,996 zeigt eine Spanbleitungsgeometrie, die sich besonders für relativ hohe Vorschubgeschwindigkeiten eignet. Obwohl sich beide Erfindung s gedanken des früheren Standes der Technik als erfolgreich für ihren beabsichtigten Einsatz erwiesen, entdeckte ich eine verbesserte Spanableitungsanordnung, die sich in einem verhältnismäßig großen Bereich mittlerer Vorschubgeschwindigkeiten einsetzen läßt und damit die Verwendung von erfindungsgemäßen Schneideinsätζen bei vielen Anwendungen ermöglicht, die früher einen Wechsel von einer An-Ordnung zur anderen beim Fortschreiten über den gesamten Bereich von eingesetzten Vorschubgeschwindigkeiten für diese Anwendungen erforderten.

Beispiele des früheren Standes der Technik mit Mehrfach-Spanableitungsnuten, die oberflächlich an Teile der Erfindung gemahnen, sind:

US-Patent 3,213,716 - Getts US-Patent 3,381,349 - Newcomer US-Patent 3,395,434 - Wirfelt

US-Patent 3,399,442 - Jones et al.

US-Patent 3,733,664 - McKelvey

US-Patent 3,968,550 - Gehrl

US-Patent 5,056,872 - Seidel

US-Patent 4,288,179 - Kruger et al.

US-Patent 4,367,990 - Porat et al.

Die Erfindung kommt als bevorzugtes Ausführungsbeispiel in der Form eines voll-schaltbaren Mehrkantschneideinsatzes zur Bearbeitung von spanbildenden Werkstoffen, wobei der Einsatz auf seinen beiden spanabhebenden Flächen eine verbesserte Spanableitung mit einer ersten zylinder förmigen Spanableitungsnut von gleichmäßiger Breite aufweist, welche sich mit einer bogenförmigen Schneidkante auf jeder Seite des Mehrkants schneidet und zu dieser parallel läuft. Eine zweite Spanableitnut ist neben einer jeden ersten angeordnet und weist einen Querschnitt von größerem Radius, jedoch geringerer Tiefe als die erste Spanableitnut bezogen auf die Ebene der Einsatzfläche auf. Die größte Breite der zweiten Ableitnut liegt im wesentliehen in der Mitte zwischen benachbarten Schneid- oder Spanecken des Mehrkants und nimmt nahe einer jeden Ecke im Bereich der Halbierenden eines jeden Schneideckenwinkels gegen Null hin ab. Jede bogenförmige Schneidkante längs den Seiten des Mehrkants oder Polygons weist ihren niedrigsten Punkt gegenüber ihrer zugeordneten spanabhebenden Fläche des Einsatzes im wesentlichen am Mittelpunkt zwischen benachbarten Schneid- oder Spanecken auf. Dadurch stellt jede Schneidkante einen positiven Neigungswinkel dar, kann jedoch in einem Werkzeugspanner mit negativen Neigungswinkel montiert werden. Die sich daraus ergebende Schneidkantenfläche, die innerhalb der zweiten Spanableitnut in der spanabhebenden Fläche belassen wird, bietet eine hinreichende Einbaustütze für die Schneideinsätze mit Spanableitnuten in beiden Hauptmehrkantflächen, d.h. es ergeben sich zweiseitige voll fortschaltbare Einsätze.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Grundriß eines erfindungsgemäßen Eisatzes;

Fig. 2 einen Aufriß des Einsatzes der Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1.

Ein dreieckiger fortschaltbarer Schneideinsatz 100 (Fign. 1-4) weist eine obere und untere, im wesentlichen parallel verlaufende Spanflächen auf, wobei die obere Fläche 106 durch bogenförmige Schneidkanten 108A begrenzt wird, die sich zwischen den Schneid- oder Spanecken A und B, 108B, die sich zwichen den Ecken B und C sowie 108C, die sich zwischen den Ecken C und A erstrecken. Jede bogenförmige Schneidkante (Fig.2), wie die Kante 1O8A weist ihren untersten Punkt, bezogen auf ihre zugeordnete Spanfläche wie 108A, halbwegs zwischen ihren entsprechenden Schneidecken A und B auf. In der Nachbarschaft der Ecken A und B erstreckt sich die Kante 108A über einen verhältnismäßig kurzen Abstand 114 im wesentlichen parallel zur,jedoch etwas unterhalb der Ebene der oberen Spanfläche 106 und läuft dann in einen verhältnismäßig großen Kreisbogen mit dem Radius R aus. Die Seitenform der Schneidkanten 108A, B, C wie sie in Fig. 2 durch die Kante 108A gezeigt ist, erzeugt einen positiven von der Vorderseite zur Rückseite reichenden Spanwinkel. Die Seiten oder Flankenflächen des Einsatzes 100 liegen im wesentlichen senkrecht zur

1 oberen und unteren Spanfläche. Daher ist der Einsatz in seiner bevorzugten Ausführungsform ein sogenannter "Positiv-Negativ-Einsatz" , d.h. er weist Schneidkanten mit einem positiven Vorder- bis Hinterspanwinkel auf einem negativen Einsatzkörper auf, der in eine Tasche eines Werkzeugspanners mit negativem Spanwinkel eingesetzt werden kann.

Die ersten zylinderförmigen Spanablenknuten 109A, 109B und 109C schneiden die einzelnen bogenförmigen Kanten und erstrecken sich parallel zu diesen, wobei jede Nut eine gleichmäßige Breite 120 aufweist. Die Nuten 109A und 109B laufen weich an der Ecke B zusammen, die Nuten 109B und 109C an der Ecke C und die Nuten 109C und 109A an der Ecke A.

Neben der ersten Nut 109A, B, C laufen zweite zylinderförmige Spa.nablenknuten 111A, B, C. Die zweite Nut 111A schneidet sich mit der Nut 109A auf einer im wesentlichen geraden Grenzlinie 110A, wobei ihre innere Grenzlinie bogenförmig ist, so daß die Nut 111Ά ihren breitesten Punkt 115 im wesentlichen halbwegs zwischen den Schneidecken Ά und B liegt. Ebenso schneidet die zylinderförmige Nut 111B die Nut 109B auf einer im wesentlichen geraden Grenzlinie 110B, wobei ihr breitester Punkt im wesentlichen halbwegs zwischen den Schneidecken B und C liegt, während die zylinderförmige Nut 111C die Nut 109C auf einer im wesentlichen geraden Grenzlinie 110C schneidet und ihre breiteste Stelle im wesentlichen halbwegs zwischen den Schneidkanten C und A liegt.

Im Gegensatz zu den Ablenknuten 109A, B, C laufen die Ablenknuten 111A, B, C nicht ineinander über, sondern verschwinden auf Nullbreite im Bereich der Winkelhalbierenden des durch die einzelnen Schneidecken A, B, C gebildeten Winkels.

Die innersten bogenförmigen Grenzlinien oder Ablenknuten 111A, B und C bilden einen Schneidrücken mit der Fläche 106, die im wesentlichen in der Ebene der oberen Bahnfläche des Einsatzes liegt. Die Schneidkantenfläche 106 weist sich fortlaufend verjüngende Vorsprümge 106A mit dem Ende am Punkt 112A auf, der im wesentlichen auf der Winkelhalbierenden der Ecke A liegt; der Vorsprung 106B endet am Punkt 112B, der im wesentlichen auf der Winkelhalbierenden der Ecke B liegt und der Vorsprung 106C endet am Punkt 112C, der im wesentlichen am der Winkelhalbierenden der Ecke C liegt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Bahnablenkvorrichtung auf beiden Hauptspanflächen des Einsatzes 100 vorgesehen. Mit dem Schneidrücken 106. und seinen Vor-

15' Sprüngen 106A, B und C wird auf jeder Hauptfläche eine hinreichende Werkzeugaufnahmefläche geboten, wodurch ein zweiseitiger vollfortschaltbarer dreieckiger Einsatz

mit sechs fortschaltbaren Schneidkanten versehen ist. Im allgemeinen weisen die erfindungsgemäßen Mehrkanteinsätze 2n fortschaltbare Schneidkanten auf, wobei η die Seitenzahl des verwendeten Mehrkants darstellt.

In der Mitte auf dem Mittelpunkt des dem Einsatz 100 eingeschriebenen Kreises IC ist eine zylindrische Bohrung 102 mit ausgesenkten Abschnitten 104A und 104B angeordnet, die eine entsprechend ausgeformte Befestigungsschraube für den Einsatz eines Werkzeugspanners aufnimmt. Der Einsatz 100 kann auch einteilig zur Verwendung bei Werkzeugspannern mit oberer Klemmung sein.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist jede zweite Nut wie die Nut 111B einen größeren Querschnittradius R2 auf als der Querschnittradius R1 ihrer benachbarten ersten Nut. Die Tiefe H2 der Nut 111B unterhalb der Fläche 106 ist kleiner als die Tiefe H1 der Nut 109B. Die Achsen C1 und C2 der

zylindrischen Flächen 1O9B und 11IB liegen innerhalb der Schneidkante 1O8B und laufen im wesentlichen parallel zu einer senkrechten die Schneidkante umfassenden Ebene.

Die Achse C2 liegt näher am Mittelpunkt des dem Einsatz eingeschriebenen Kreises als die Achse Cl (Fig. 4), wobei C2 in einem Abstand D2 von der Ebene der Schneidkante 1O8A angeordnet ist, während C1 sich in einem Abstand D1 davon befindet. Daraus ergibt sich, daß D2 größer ist als D1.

Bei der vorstehend beschriebenen Spanablenkungsvorrichtung wurden Prototypeinsätze erfolgreich bei spanabhebenden Arbeiten in einem Vorschubbereich von ca. 0,005 Zoll/Umdrehung (ca. 0,127 mm) bis etwa 0,03 Zoll/Umdrehung (ca. 0,762 mm) verwendet. Im unteren Teil dieses Vorschubbereichs dient die erste oder äußere Ablenknut als Spanleitfläche, während die ihr zugeordnete innere oder zweite Spanablenknut hauptsächlich als Hinterschneid-Freiflache dient, wodurch sich ein verhältnismäßig glatter ungehinderter Spänefluß bei verringertem Reibungswiderstand ergibt. Zur oberen Grenze des nützliche Vorschubbereiches hin dient die zweite oder innere Spanablenknut auch als Spanleitflache.

Ein Ausführungsbeispiel· eines erfolgreich geprüften erfindungsgemäßen dreieckigen Prototypeinsatzes weist einen eingeschriebenen Kreis mit einem Nenndurchmesser IC von 0,5 Zoll (ca. 12,7 mm), eine Einsatzdicke zwischen dem oberen und unteren Schneidrücken von 0,187 Zoll (ca.

4,75 mm) sowie einen Schnexdkantenradius R von 2 Zoll (ca. 50,8 mm) auf. Jede Schneidkante A, B, C ist mit einem Nennradius von 0,031 Zoll (ca. 0,79 mm) abgerundet. Die gleichmäßige Nennbreite 120 der einzelnen ersten oder äußeren Ablenknuten beträgt 0,042 Zoll (ca. 1,06 mm), während die einzelnen inneren oder zweiten Nuten eine

maximale Breite 115 von 0,073 Zoll (ca. 1,85 mm) an ihrem Mittelpunkt aufweisen. Ein Normalwert für die Abmessung 114 der Fig. 2 an den einzelnen Schneidecken beträgt 0,100 Zoll (ca. 2,54 mm), während die Normalwerte von 0,031 Zoll (ca. 0,79 mm) für die Abmessung A1 (Fig.3) 0,025 Zoll (ca. 0,63 mm) für H2 (Fig. 3), 0,06 Zoll (ca. 1,52 mm) für R1 (Fign. 3 und 4), 155 Zoll (ca. 3,94 mm) für R2 (Fign. 3 und 4), 0,015 Zoll (ca. 0,38 mm) für D1 (Fig.4) und 0,03 Zoll (ca. 0,76 mm) für D2 (Fig.4) mit Erfolg verwendet wurde.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Werkzeug zum Zerspanen spanbildender Werkstoffe mit einer Spanfläche und mehreren Flankenflächen, welche sich mit der Spanfläche an einer gleichen Zahl von Schneidecken schneiden, gekennzeichnet durch

eine bogenförmige Schneidkante (1O8A,1O8B,1O8C), die sich zwischen zwei Schneidecken (A-B, B-C, C-A) erstreckt und deren unterster Punkt gegenüber einer Ebene der Spanfläche (106) im wesentlichen halbwegs (115) zwischen zwei Schneidecken liegt (A-B,B-C, C-A),

eine erste zylinderförmige Spanableitfläche (109A, 109B, 109C) von im wesentlichen gleichmäßiger Breite (120), die die Schneidkante (108A,108B,108C) schneidet und sich parallel zu dieser erstreckt,

eine zweite zylinderförmige Spanableitfläche (111A, 111B, 111C), deren äußere Grenzlinie an der inneren Grenzlinie der ersten Spanableitfläche (1O9A,B,C) anliegt und sich mit dieser vereinigt, wobei die zweite Spanableitfläche (111A,B,C) einen größeren Querschnittradius (R₀) aufweist als den (R₁) der ersten Spanableitfläche (109A,B,C) sowie eine geringere Tiefe (H ) als die (H.) der ersten Spanableitfläche (1O9A,B,C) und deren Breite sich von einem Maximalwert von einem Punkt (115), der im wesentlichen halbwegs zwischen zwei

liegt, Schneidecken (A-B, B-C, C-A)/bis auf Null im Bereich der Halbierenden eines jeden Eckenwinkels (A,B,C) verändert.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein planparalleler Schneidrücken (106) in der Ebene der Spanfläche liegt und sich fortschreitend verjüngende

Vorsprünge (1O6A,1O6B,1O6C) aufweist, die sich zu den einzelnen Schneidecken (A,B,C) hin erstrecken und bei jeder Ecke (A,B,C) an einer inneren Grenzlinie (112A, 112B,112C) der ersten Spanableitfläche (109A₇B,C) enden und dadurch eine Lageraufnahmefläche für das Werkzeug bilden.

3. Fortschaltbarer Schneideinsatz mit einem Mehrkantkörper, dessen entgegengesetzte obere und untere Spanflächen im wesentlichen in.'parallelen Ebenen liegen und dessen Mehrkantumfangsflache, die durch die Seitenflächen gebildet wird_/im wesentlichen senkrecht zu den parallelen Ebenen liegt, wobei Seitenflächenpaare sich an den Schneidecken des Mehrkants schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der oberen und unteren Spanflächen (106) folgende Elemente aufweist:

Bogenförmige Schneidkanten (1O8A,1O8B, 108C), die sich zwischen zwei benachbarten Schneidecken (A-B, B-C, C-A) erstrecken, wobei ihr unterster Punkt (115) gegenüber ihrer zugeordneten Spanfläche (106) im wesentlichen halbwegs zwischen zwei Schneidkanten (A-B, B-C, C-A) liegt,

erste zylinderförmige Spanableitflächen (1O9A,1O9B, 109C) von im wesentlichen gleichmäßiger Breite (120), die jeweils eine Schneidkante (108A,B,C) schneiden und sich parallel zu diesen erstrecken, wobei sich miteinander an jeder Schneidecke (A,B,C) vereinigen,

eine zweite zylinderförmige Spanableitfläche (111A, 111B, 111C) die sich jeweils an ihrer äußeren Grenzlinie mit der inneren Grenzlinie der entsprechenden ersten Spanableitfläche (109A,B,C) vereinigt und an dieser anliegt, wobei ihr Querschnittradius (R₉)

größer ist als der (R.) der ersten Spanableitfläche (1O9A,B,C) und einer Breite, die sich von einem Maximalwert an einem Punkt (115) im wesentlichen zwischen zwei Schneidecken (A-B, B-C, C-A) bis auf Nullbreite im Bereich der Winkelhalbierenden eines jeden Eckwinkels (A,B,C) verändert.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein planparalleler Schneidrücken (106) durch die inneren Grenzlinien der zweiten Spanableitflächen (111A,B,C) begrenzt wird und in der Ebene der Spanfläche angeordnet ist, wobei der Schneidrücken (106) sich fortschreitend verjüngende Vorsprünge (1O6A,B,C) aufweist, die sich zu den einzelnen Schneidecken (A, B,C) hin erstrecken und an jeder Ecke (A,B,C) an den Innengrenzlinien (112A,112B,112C) zweiter ineinander übergehender erster Spanableitflächen (109AB, 109BC, 109CA) enden, wodurch sie eine Aufnahmefläche für den Schneideinsatz (100) bilden.