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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für ein rotierendes Ausspindelwerkzeug sowie ein Ausspindelwerkzeug mit einem erfindungsmäßigen Schneideinsatz. Das Ausspindelwerkzeug ist für die Feinstbearbeitung bereits existierender Bohrungen bestimmt. Es soll sowohl zur Nachbearbeitung von Druchgangslochbohrungen als auch zur Nachbearbeitung von Sacklochbohrungen verwendet werden. Es handelt sich also um ein Feinstbohrverfahren.
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Technisches Problem
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Bei der Feinbearbeitung entstehen aufgrund der sehr geringen Spantiefe sogenannte Wirrspäne. Der Spanabtransport derartiger Wirrspäne aus der Bohrung heraus ist in der Praxis sehr schwierig und kaum zu bewerkstelligen. Die Wirrspäne können also nur sehr schlecht aus dem Bohrungsbereich herausgeführt werden. Wegen dieses mangelhaften Spanabtransports beschädigen die Wirrspäne die bei der Feinstbearbeitung durch Ausspindeln fein bearbeitete Bohrungsoberfläche.
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Aus der
DE 699 36 178 T2 ist ein plattenförmiger, nach Art einer Raute ausgebildeter Schneideinsatz zu entnehmen, welcher an gegenüberliegenden Eckbereichen jeweils einen asymmetrisch ausgebildeten Spanformer zeigt, welcher eine Spanmulde etwa sichelartig umschließt.
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Aus der
DE 695 07 245 T2 ist ein Schneideinsatz mit einer quadratischen Grundform zu entnehmen, der an jeder Quadratseite einen Hauptschneidenabschnitt und einen sich daran anschließenden Nebenschneidenabschnitt aufweist, welcher eine Planschneide bildet. Um beispielsweise bei einer Fräßoperation die nicht in Eingriff befindliche Planschneide vor dem mit dem Hauptschneidenabschnitt abgetragenen Span zu schützen, weißt der Schneideinsatz Stege auf, die etwa nach außen in Richtung zum Ende des Hauptschneidenabschnitts orientiert sind und verhindern, dass der Span die Planschneide beschädigt.
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Aus der
WO 93/08944 A1 ist ein weiterer Schneideinsatz zu entnehmen, bei dem in den jeweiligen Schneidecken Spanbrecher angeordnet sind, die in Form von zumindest einer und vorzugsweise mehreren Längsrippen auslaufen.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend von diesem technischen Problem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz für einen spanenden Feinbearbeitungsprozess so zu gestalten, dass der Späneabtransport aus dem Wirkbereich zwischen Schneide und Werkstück sicher gewährleistet ist.
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Erfindungsmäßige Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Schneideinsatz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 mit einem symmetrischen Grundkörper vor. Der Grundkörper hat die Umrissgestalt eines Parallelogramms. Die parallelogrammförmige Grundfläche des Grundkörpers ist an der Oberseite von einer umlaufenden Schneidkante eingefasst. Während des Zerspanungsprozesses, welcher ein Schlichtprozess ist, befindet sich eine Schneidenecke mit dem Werkstück in Eingriff. Dies bedeutet, dass lediglich die Schneidkante im Bereich der Schneidenecke spanend arbeitet, und mit dem Werkstück in Eingriff steht. Diese Schneidenecke weist einen Spanformer auf. Mindestens eine Schneidenecke des Werkzeugs ist somit mit einem Spanformer versehen. Bezogen auf die die Schneidenecke schneidende Diagonale der parallelogrammförmigen Grundfläche ist der Spanformer außermittig angeordnet. Während der Grundkörper des Schneideinsatzes streng symmetrisch zur Diagonalen ausgestaltet ist, ist der Spanformer asymmetrisch.
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Die auf den Hauptanspruch zurückbezogenen Ansprüche lehren teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
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In erfinderischer Ausgestaltung ist der Spanformer im Wesentlichen V-förmig ausgebildet. Der eine V-Schenkel dient hierbei als Kontaktfläche bzw. Führungsfläche für den abzulenkenden Span. Die der Diagonalen benachbarte bzw. zugewandte V-förmige Schenkelspitze ist als Kontaktfläche für den Span wirksam. Das Laufverhalten des Spans, insbesondere seine Wendelung wird positiv beeinflusst von einer konkaven Ausrundung der Kontaktfläche. Die Kontaktfläche verläuft zunächst nahezu gerade und mündet in der konkaven Ausrundung aus. Die konkave Ausrundung dient somit als Freimachung für die abzutransportierende Späne. Diese Späne treten infolge der Umlenkung auf der Kontaktfläche als lange zylindrische Wendelspäne auf. Die Freimachung in Form der konkaven Ausrundung dient wirksam als Aufnahmeraum für die langen zylinderförmigen Wendelspäne. Besonders vorteilhaft ist es, die Kontaktfläche nahe der Kante der Nebenschneide anzuordnen. Auf diese Weise ist ein Abgleiten der Späne in Richtung auf die Nebenschneide wirksam verhindert. Zugleich begünstigt dies den Spanabtransport in Richtung auf die als Freimachung dienende konkave Ausrundung.
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In weiterer Ausgestaltung weist der Schneideinsatz eine gegenüber dem Spanformer und der sich daran anschließenden Eckfläche zurückgesetzte Schneide auf, um den Schneidkantenverschleiß zu minimieren. Im Anschluss an die Schneidkante ist eine umlaufende Spanstufenmulde vorzusehen. Die im Bereich des Spanformers vorgesehene Spanstufengrundfläche ist hierbei gegenüber der umlaufenden Spanstufenmulde vertieft angeordnet.
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Zur besseren Materialausnutzung sind in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwei einander diametral gegenüberliegende Schneidecken so ausgestaltet, dass sie jeweils einen Spanformer tragen und nacheinander in einem Bohrwerkzeug als aktive Schneidenecken durch ein Umspannen des Schneideinsatzes eingesetzt werden können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind an der Oberseite des Schneideinsatzes in die Oberseite eingeformte Mulden als Orientierungshilfen vorgesehen. Da die Schneideinsätze in der Realität sehr klein sind, dienen diese Mulden zur Unterscheidung des Werkzeugs einmal als Werkzeug für die Bearbeitung einer Durchgangslochbohrung und das andere Mal für ein Werkzeug zur Bearbeitung einer Sacklochbohrung.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Spanbrecher aus der Oberseite über das Niveau der von der umlaufenden Schneidkante gebildeten virtuellen Ebene hinaussteht. Der Spanformer überragt damit die von der Schneidkante eingefasste Oberseite des Grundkörpers.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch das gesamte Ausspindelwerkzeug mit einem oder mehreren erfindungsmäßigen Schneideinsätzen für eine Schlichtbearbeitung einer Durchgangslochbohrung oder einer Sacklochbohrung.
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Figurenliste
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Anhand der in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele ist die Erfindung mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
- 1 die Draufsicht auf die Oberseite einer erfindungsmäßigen Schneidplatte für die Schlichtbearbeitung einer Durchgangslochbohrung;
- 2 das Detail II aus 1, nämlich die recht untere Schneidenecke;
- 3 eine weitere Draufsicht auf die Oberseite des Schneideinsatzes gemäß 1;
- 4 eine perspektivische Ansicht der rechten unteren Schneidenecke;
- 5 die Draufsicht auf die Oberseite eines Schneideinsatzes für die Schlichtbearbeitung einer Sacklochbohrung;
- 6 eine perspektivische Ansicht der rechten unteren Schneidenecke aus 5.
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Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele Der in den Figuren dargestellte Schneideinsatz weist in sämtlichen Ausführungsformen eine Grundfläche in der Form eines gleichseitigen Parallelogramms auf. Die dem Betrachter in 1 zugewandte Oberseite 1 des Schneideinsatzes wird von einer in einer Ebene liegenden Schneidkante 2 umrahmt. Sämtliche Grundlinien des Parallelogramms sind also von der Schneidkante 2 gebildet. Die in den 1, 3 und 5 oben links und unten rechts dargestellten Eckbereiche des Schneideinsatzes sind jeweils als Schneidenecken 3 ausgebildet. Anhand der Darstellung der 2, welche die rechte untere in 1 dargestellte Schneidenecke 3 mit dem beim Schlichtbearbeiten schneidenden Teilbereich der Schneidkante 2 noch einmal in einer vergrößerten Darstellung zeigt, sei der prinzipielle Aufbau der Schneidenecken 3 näher beschrieben. Die Schneidenecken 3 sind gebildet von den zwei Grundlinien des Parallelogramms bildenden Schneidkanten 2, die im Eckbereich 4 aneinander stoßen. Die als Schneidenecken 3 ausgestalteten Eckbereiche 4 des Schneideinsatzes werden von der Diagonalen 5 jeweils geschnitten. Der Grundkörper des Schneideinsatzes ist achsensymmetrisch zur Diagonalen 5 aufgebaut.
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Auf der Oberseite 1 des Grundkörpers des Schneideinsatzes ist außermittig zur Diagonalen 5 der Spanformer 6 angeordnet. Der Spanformer 6 weist eine V-förmige Umrißgestalt auf. Der der Diagonalen 5 benachbarte V-Schenkel des Spanformers 6 ist hierbei als Kontaktfläche 7 für den Span ausgebildet. Der als Kontaktfläche 7 ausgebildete V-Schenkel des Spanformers 6 weist an seinem Ende eine als Ausrundung 8 ausgebildete Freimachung auf. Die Kontaktfläche 7 ist vorteilhaft eng benachbart zu dem als Nebenschneide wirksamen Bereich der Schneidkante 2 angeordnet.
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In seiner Mitte ist der Schneideinsatz von einer zentralen Durchgangsbohrung 9 durchsetzt. Die Durchgangsbohrung 9 dient zur Aufnahme eines Spannmittels, beispielsweise einer Spannschraube oder eines Spannbolzens zur Fixierung des Schneideinsatzes am Bohrwerkzeug.
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Jeweils parallel zur umlaufenden Schneidkante 2 verläuft die ebenfalls umlaufende Spanstufenmulde 13. Im Bereich der Ausrundung 8 ist dem Spanformer 6 jeweils die Spanstufengrundfläche 12 vorgelagert. Die Spanstufengrundfläche 12 ist dabei in Bezug auf die Ebene der Oberseite 1 tiefer angeordnet als die Spanstufenmulde 13. Die Spanstufengrundfläche 12 springt also gegenüber der umlaufenden Spanstufenmulde 13 ihrer Höhe nach zurück.
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Der Schneideinsatz wird in das Bohrwerkzeug so eingespannt, dass die in 1, 3 und 5 unten rechts dargestellte Schneidenecke 3 in Vorschubrichtung 10 als Schneide des Schneideinsatzes aktiv ist. Dies bedeutet, dass der Schneideinsatz bei der Schlichtbearbeitung nur mit dem in 2 dargestellten Bereich des Eckenradius die Schneidenecke 3 schneidet. Der Schnitt erfolgt hier in der Weise, dass der in Vorschubrichtung 10 auf das Werkstück auftreffende Bereich der Schneidkante 2, nämlich der in 2 unten nahezu waagrecht verlaufende Bereich der Schneidkante 2 auf das Werkstück auftritt und dieses schneidend bearbeitet. Dabei wird der entstehende Span gegen den Spanformer, nämlich gegen die Kontaktfläche 7 geleitet. Der Span wird von der Kontaktfläche 7 in die Ausrundung 8 weitergeleitet und so gewendelt. Während bei den in 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen die Späne in Vorschubrichtung 10 ablaufen, läuft der Span bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gegen die Vorschubrichtung 10, also gewissermaßen nach oben ab. Die Ausführungsform gemäß 5 ist deshalb zur Schlichtbearbeitung der Innenflächen der Sacklochbohrungen geeignet, weil der Span so aus dem Sackloch nach oben herausgefördert wird. Die Ausführungsform gemäß den 1 und 3 hingegen ist für die Schlichtbearbeitung von Durchgangslochbohrungen geeignet, weil dort der Span in Vorschubrichtung 10 abfließt und so gewissermaßen aus dem Durchgangsloch herausfällt.
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Da die Schneideinsätze in den Figurenzeichnungen nicht maßstabsgetreu, sondern um ein vielfaches vergrößert dargestellt sind, lässt sich die Orientierung des jeweiligen Spanformers in Bezug auf die Diagonale 5 nicht ohne Weiteres erkennen. Als Indikatoren dient hier das von den in die Oberseiten 1 der Schneideinsätze eingeformten Mulden 11 gebildete Muster. Die beiden nebeneinander angeordneten Mulden 11 im Ausführungsbeispiel der 5 und 6 signalisieren dem Bediener, dass es sich um einen Schneideinsatz für die Schlichtbearbeitung einer Sacklochbohrung handelt, wogegen die Dreiecksanordnung um die Durchgangsbohrung 9 herum gemäß den 1, 3 und 4 dem Bediener die Eignung für die Schlichtbearbeitung einer Durchgangslochbohrung signalisiert.
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Sobald die aktive Schneidenecke 3 der Ausführungsbeispiele verbraucht ist, wird der Schneideinsatz um 180° verdreht in das Bohrwerkzeug eingespannt, so dass die bislang inaktive oben links in den Zeichnungen gezeigte Schneidenecke 3 zur aktiven Schneidenecke 3 wird.