DE102014102800A1

DE102014102800A1 - Schneideinsatz mit assymetrischem Spanformer

Info

Publication number: DE102014102800A1
Application number: DE102014102800.7A
Authority: DE
Inventors: Sreekala Pacheri
Original assignee: Kennametal India Ltd
Current assignee: Kennametal India Ltd
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2014-09-04
Also published as: US9579729B2; US20140248098A1

Abstract

Ein Schneideinsatz weist eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und mehrere periphere Seitenoberflächen auf. Die obere und die untere Oberfläche und die Seitenoberflächen sind zur Bildung abgerundeter Schneidecken verbunden. Mehrere Schneidkanten sind an einem Schnittpunkt zwischen der oberen Oberfläche und den mehreren Seitenoberflächen ausgebildet. Ein Paar asymmetrische Spanformer liegen nahe gegenüberliegenden abgerundeten Schneidecken. Ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden abgerundeten Schneidecken und den asymmetrischen Spanformern variiert derart, dass ein Verhältnis einer Spandicke und des Abstands in Abhängigkeit einer Schnitttiefe im Wesentlichen konstant ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Schneideinsatz, der an einem Werkzeughalter zum Schneiden eines Werkstücks lösbar befestigt ist, und insbesondere einen Schneideinsatz zum Ausführen eines externen oder internen Drehvorgangs an einem Werkstück mit einem asymmetrischen Spanformer für eine verbesserte Spansteuerung bei Schnitttiefen, die geringer als die abgerundete Schneidecke des Schneideinsatzes sind.
In einem typischen Drehvorgang variiert die Dicke des Spans entlang der Schneidecke oder des Schneidradius des Schneideinsatzes. Bei geringen Schnitttiefen wird die Spansteuerung aufgrund enger und dünner Späne noch problematischer.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das Problem der Spanbildung bei geringen Schnitttiefen wird durch Bereitstellen eines Schneideinsatzes gelöst, der einen asymmetrischen Spanformer nahe einer abgerundeten Schneidecke aufweist, der unterschiedlichen Dicken und dem Strömungswinkel des Spans durch entsprechendes Variieren eines Abstands zwischen der Schneidecke und dem Spanformer Rechnung trägt.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Schneideinsatz eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und mehrere periphere Seitenoberflächen. Die obere und die untere Oberfläche und zwei der Seitenoberflächen sind zur Bildung abgerundeter Schneidecken verbunden. Mehrere Schneidkanten sind an einem Schnittpunkt zwischen der oberen Oberfläche und den mehreren Seitenoberflächen ausgebildet. Ein asymmetrischer Spanformer ist nahe der abgerundeten Schneidecke angeordnet. Ein Abstand zwischen der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer ist entlang einer Halbierenden, die durch eine Mittelachse geht, größer als ein Abstand zwischen der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer nahe einer der mehreren Schneidkanten, die sich von einem Ende der Schneidecke erstrecken, und kleiner als ein Abstand zwischen der der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer nahe einer anderen der mehreren Schneidkanten, die sich von dem anderen Ende der Schneidecke erstrecken.
In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Schneideinsatz eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und mehrere periphere Seitenoberflächen. Die obere und die untere Oberfläche und zwei der Seitenoberflächen sind zur Bildung abgerundeter Schneidecken verbunden. Mehrere Schneidkanten sind an einem Schnittpunkt zwischen der oberen Oberfläche und den mehreren Seitenoberflächen ausgebildet. Ein Paar asymmetrische Spanformer sind nahe gegenüberliegenden abgerundeten Schneidkanten angeordnet, wobei ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden abgerundeten Schneidkanten und den Spanformern derart variiert, dass ein Verhältnis einer Spandicke und des Abstands in Abhängigkeit einer Schnitttiefe im Wesentlichen konstant ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in Verbindung mit der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen ähnliche Zeichen für ähnliche Teile stehen, besser verständlich. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Wendeschneideinsatzes mit asymmetrischen Spanformern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Draufsicht des Wendeschneideinsatzes aus 1;
3 eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes entlang der Linie 3-3 aus 2;
4 eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes entlang der Linie 4-4 aus 2;
5 eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes entlang der Linie 5-5 aus 2;
6 eine Querschnittsansicht des Schneideinsatzes entlang der Linie 6-6 aus 2; und
7 eine grafische Darstellung der Spandicke in Abhängigkeit der Schnitttiefe für einen typischen Drehvorgang.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In Bezug auf 1 und 2 ist ein Wendeschneideinsatz 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Allgemeinen ist der Schneideinsatz 10 im Allgemeinen parallelogrammförmig und weist eine im Wesentlichen parallele obere bzw. untere Oberfläche 12, 14 und periphere Seitenoberflächen 16, 18, 20, 22 auf. Die periphere Seitenoberfläche 22 ist in einem spitzen Winkel 21 in Bezug auf die periphere Seitenoberfläche 16 ausgebildet, wie in 1 dargestellt. Mit anderen Worten schneidet eine Ebene, die zu der peripheren Seitenoberfläche 22 parallel ist, eine Ebene, die zu der peripheren Seitenoberfläche 22 parallel ist, in dem spitzen Winkel 21. Da der Schneideinsatz 10 im Allgemeinen parallelogrammförmig ist, ist die gegenüberliegende periphere Seitenoberfläche 20 in dem gleichen spitzen Winkel 21 in Bezug auf die periphere Seitenoberfläche 18 ausgebildet. Man wird verstehen, dass die periphere Seitenoberfläche 18 in einem stumpfen Winkel in Bezug auf die periphere Seitenoberfläche 16 ausgebildet ist und die gegenüberliegende periphere Seitenoberfläche 22 in einem stumpfen Winkel in Bezug auf die periphere Seitenoberfläche 20 ausgebildet ist.
Die peripheren Seitenoberflächen 16, 18, 20, 22 sind in einem Freiwinkel 23 in Bezug auf eine Ebene 25 ausgebildet, die senkrecht zu der oberen und unteren Oberfläche 12, 14 ist, wie in 1 dargestellt. Der Freiwinkel 23 kann in einem Bereich zwischen etwa 0 Grad bis etwa 30 Grad liegen. In einer Ausführungsform beträgt der Freiwinkel 23 etwa 15 Grad. Die obere und die untere Oberfläche 12, 14 und die Seitenoberflächen 16, 18, 20, 22 sind derart verbunden, dass sie abgerundete Schneidecken 24, 26, 28, 30 (oder Schneidradien) definieren, die durch einen Radius R ausgebildet sind. Zum Beispiel ist die abgerundete Schneidecke 24 (oder der Schneidradius 24) zwischen der oberen und der unteren Oberfläche 12, 14 und den Seitenoberflächen 16, 18 ausgebildet. In ähnlicher Weise sind die abgerundeten Schneidecken 26, 28 und 30 zwischen der oberen und der unteren Oberfläche 12, 14 und den Seitenoberflächen 18, 20 und 22 ausgebildet. Da der Schneideinsatz 10 im Allgemeinen parallelogrammförmig ist, wird man zu schätzen wissen, dass die Schneidecken 24 und 28 im Wesentlichen identisch zueinander sind und dass die Schneidecken 26 und 30 im Wesentlichen identisch zueinander sind.
Mehrere Schneidkanten 32, 34, 36, 38 sind an dem Schnittpunkt zwischen der oberen Oberfläche 12 und den Seitenoberflächen 16, 18, 20, 22 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform sind die Schneidkanten 32, 36 im Wesentlichen parallel zueinander, während die Schneidkanten 34, 38 im Wesentlichen parallel zueinander sind. Man wird zu schätzen wissen, dass die Schneidecken 24, 26, 28, 30 und die Schneidkanten 32, 34, 36, 38 mit einem Radius ausgebildet sein können. Wenngleich ein im Allgemeinen parallelogrammförmiger Schneideinsatz dargestellt ist, wird man zu schätzen wissen, dass die Prinzipien der Erfindung auf einen Schneideinsatz Anwendung finden, der eine beliebige vieleckige Form wie ein Dreieck, ein Quadrat, ein Rechteck, ein Fünfeck, ein Sechseck, ein Achteck und dergleichen aufweist.
Die obere Oberfläche 12 weist eine Spanfläche 40 auf, die sich um den gesamten Umfang des Schneideinsatzes 10 erstreckt. Wie in 3 dargestellt, neigt sich die Spanfläche 40 sowohl von den abgerundeten Ecken 24, 26, 28, 30 als auch den Schneidkanten 32, 34, 36, 38 in einem Nichtnullwinkel 42 in Bezug auf eine Ebene 44, die parallel zu der oberen Oberfläche 12 ist, nach innen und nach unten. In einer Ausführungsform liegt der Winkel 42 in einem Bereich zwischen etwa 5 Grad bis etwa 15 Grad. Zum Beispiel kann der Winkel 42 etwa 10 Grad betragen. Eine Rückwand 46 erstreckt sich von einem Boden 48 zu einem zentralen, im Wesentlichen planaren Plateau 50 der oberen Oberfläche 12 des Schneideinsatzes 10 nach oben. Das zentrale Plateau 50 ist im Aufriss um eine Höhe 52 höher als die Schneidecken 24, 26, 28, 30 und die Schneidkanten 32, 34, 36, 38. In einer Ausführungsform liegt die Höhe 52 in einem Bereich zwischen etwa 0,003 Inch (0,08 mm) bis etwa 0,005 Inch (0,12 mm). Die sich nach unten neigende Spanfläche 40 und die sich nach oben neigende Rückwand 46 ermöglichen die gewünschte Spanbildung während eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs.
Mit erneutem Bezug auf 1 und 2 ist ein Aspekt der Erfindung, dass die obere Oberfläche 12 des Schneideinsatzes 10 einen asymmetrischen Spanformer aufweist, der im Allgemeinen bei 54, 56 nahe den gegenüberliegenden abgerundeten Schneidkanten 24, 28 dargestellt ist. In der dargestellten Ausführungsform ist jeder asymmetrische Spanformer 54, 56 identisch zueinander und durch eine sich nach oben neigende bogenförmige Seitenwand 54a, 56a definiert, die von der Spanfläche 40 zu einem Abschnitt des zentralen Plateaus 50 ansteigt, das eine obere Oberfläche 54b, 56b des Spanformers 54, 56 bildet. In der dargestellten Ausführungsform bildet eine Halbierende 58, die durch die gegenüberliegenden abgerundeten Ecken 24, 28 und durch eine Mittelachse 60 des Schneideinsatzes 10 geht, einen Nichtnullwinkel 62 in Bezug auf eine Halbierende 64, die durch den Spanformer 54 (und auch den Spanformer 56) geht. Infolgedessen sind die Spanformer 54, 56 asymmetrisch in Bezug auf die Schneidecken 24 bzw. 28, wie in 1 und 2 dargestellt.
In einem typischen Drehvorgang variiert die Spandicke entlang der Schneidecken 24, 26, 28, 30, wie in 7 dargestellt. Wie in 4 bis 6 dargestellt, führt die Asymmetrie der Spanformer 54, 56 zu einem Abstand 66 zwischen den Schneidecken 24, 28, wobei die Spanformer 54, 56 derart variieren, dass ein Verhältnis einer Spandicke und des Abstands (66) in Abhängigkeit einer Schnitttiefe im Wesentlichen konstant ist. Genauer ist der Abstand 66a zwischen der Schneidecke 28 und dem Spanformer 56 entlang der Halbierenden 58, die durch die Mittelachse 60 geht, wie in 4 dargestellt, größer als ein Abstand 66c zwischen der Schneidecke 28 und dem Spanformer 56 nahe der Schneidkante 36, die sich von einem Ende 28a der Schneidecke 28 erstreckt, wie in 6 dargestellt. Allerdings ist der Abstand 66a geringer als ein Abstand 66b zwischen der Schneidecke 28 und dem Spanformer 56 nahe der Schneidkante 38, die sich von dem anderen Ende 28b der Schneidecke 28 erstreckt, wie in 5 dargestellt. Zum Beispiel kann der Abstand 66a etwa 0,038 Inch (0,96 mm) betragen, der Abstand 66b kann 0,043 Inch (1,09 mm) betragen und der Abstand 66c kann etwa 0,023 Inch (0,58 mm) betragen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Variation hinsichtlich des Abstandes 66 zwischen den Schneidecken 24, 28 und den asymmetrischen Spanformern 54, 56 die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Span die Rückwand 46 berührt und bei geringen Schnitttiefen zerbricht, sodass eine verbesserte Spanbildung bereitgestellt wird.
Außerdem kann der Schneideinsatz 10 zwei asymmetrische Spanformer 68, 70 nahe den gegenüberliegenden abgerundeten Schneidecken 26 bzw. 30 aufweisen. Die Spanformer 68, 70 können die gleiche Form wie die Spanformer 54, 56 oder eine andere Form haben, wie in 1 und 2 dargestellt. Ähnlich den Spanformern 54, 56 bildet eine Halbierende 72, die durch die gegenüberliegenden abgerundeten Ecken 26, 30 und durch die Mittelachse 60 des Schneideinsatzes 10 geht, einen Winkel 74 in Bezug auf eine Halbierende 76, die durch den asymmetrischen Spanformer 68, 70 geht.
Die hierin genannten Dokumente, Patentschriften und Patentanmeldungen werden hiermit durch Bezugnahme in das vorliegende Schriftstück aufgenommen.
Wenngleich die Erfindung spezifisch in Verbindung mit bestimmten spezifischen Ausführungsformen davon beschrieben wurde, wird man verstehen, dass dies zu erläuternden und nicht einschränkenden Zwecken erfolgt ist, wobei der Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche im weitest möglichen Sinne, wie es der Stand der Technik zulässt, zu verstehen ist.

Claims

Schneideinsatz, umfassend: eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und mehrere periphere Seitenoberflächen, wobei die obere und die untere Oberfläche und zwei der Seitenoberflächen zur Bildung einer abgerundeten Schneidecke verbunden sind; mehrere Schneidkanten, die an einem Schnittpunkt zwischen der oberen Oberfläche und den mehreren Seitenoberflächen ausgebildet sind; und einen asymmetrischen Spanformer nahe der abgerundeten Schneidecke, wobei ein Abstand zwischen der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer entlang einer Halbierenden, die durch eine Mittelachse geht, größer als ein Abstand zwischen der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer nahe einer der mehreren Schneidkanten ist, die sich von einem Ende der Schneidecke erstrecken, und kleiner als ein Abstand zwischen der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer nahe einer anderen der mehreren Schneidkanten ist, die sich von dem anderen Ende der Schneidecke erstrecken.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der asymmetrische Spanformer durch eine sich nach oben neigende bogenförmige Seitenwand definiert ist, die von einer Spanfläche zu einem zentralen Plateau ansteigt, das eine obere Oberfläche des Spanformers bildet.
Schneideinsatz nach Anspruch 2, wobei sich die Spanfläche von den mehreren Schneidkanten in einem Nichtnullwinkel in Bezug auf eine Ebene, die zu der oberen Oberfläche parallel ist, nach innen und nach unten neigt.
Schneideinsatz nach Anspruch 3, wobei der Winkel in einem Bereich zwischen 5 Grad bis 15 Grad liegt.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei eine Halbierende, die durch die abgerundete Schneidecke und eine Mittelachse des Schneideinsatzes geht, einen Nichtnullwinkel in Bezug auf eine Halbierende bildet, die durch den asymmetrischen Spanformer geht.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei die obere Oberfläche ferner eine Rückwand aufweist, die sich von einem Boden zu einem zentralen Plateau nach oben erstreckt.
Schneideinsatz nach Anspruch 6, wobei das zentrale Plateau im Aufriss höher als die mehreren Schneidkanten ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, wobei der Schneideinsatz parallelogrammförmig ist.
Schneideinsatz, umfassend: eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und mehrere periphere Seitenoberflächen, wobei die obere und die untere Oberfläche und die Seitenoberflächen zur Bildung von abgerundeten Schneidecken verbunden sind; mehrere Schneidkanten, die an einem Schnittpunkt zwischen der oberen Oberfläche und den mehreren Seitenoberflächen ausgebildet sind; und ein Paar asymmetrische Spanformer nahe gegenüberliegenden abgerundeten Schneidecken, wobei ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden abgerundeten Schneidecken und den Spanformern derart variiert, dass ein Verhältnis einer Spandicke und des Abstands in Abhängigkeit einer Schnitttiefe im Wesentlichen konstant ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 9, wobei ein Abstand zwischen der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer entlang einer Halbierenden, die durch eine Mittelachse geht, größer als ein Abstand zwischen der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer nahe einer der mehreren Schneidkanten ist, die sich von einem Ende der Schneidecke erstrecken, und kleiner als ein Abstand zwischen der abgerundeten Schneidecke und dem asymmetrischen Spanformer nahe einer anderen der mehreren Schneidkanten ist, die sich von dem anderen Ende der Schneidecke erstrecken.
Schneideinsatz nach Anspruch 9, wobei die asymmetrischen Spanformer durch eine sich nach oben neigende bogenförmige Seitenwand definiert sind, die von einer Spanfläche zu einem zentralen Plateau ansteigt, das eine obere Oberfläche des Spanformers bildet.
Schneideinsatz nach Anspruch 11, wobei sich die Spanfläche von den mehreren Schneidkanten in einem Nichtnullwinkel in Bezug auf eine Ebene, die zu der oberen Oberfläche parallel ist, nach innen und nach unten neigt.
Schneideinsatz nach Anspruch 12, wobei der Winkel in einem Bereich zwischen 5 Grad bis 15 Grad liegt.
Schneideinsatz nach Anspruch 9, wobei eine Halbierende, die durch die gegenüberliegenden abgerundeten Schneidecken und eine Mittelachse des Schneideinsatzes geht, einen Nichtnullwinkel in Bezug auf eine Halbierende bildet, die durch die asymmetrischen Spanformer geht.
Schneideinsatz nach Anspruch 9, wobei die obere Oberfläche ferner eine Rückwand aufweist, die sich von einem Boden zu einem zentralen Plateau nach oben erstreckt.
Schneideinsatz nach Anspruch 15, wobei das zentrale Plateau im Aufriss höher als die mehreren Schneidkanten ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 9, wobei der Schneideinsatz parallelogrammförmig ist.