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Schneidwerkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von Werk-
stücken
Die
Erfindung betrifft ein Schnedwerkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken,
bei dem von einem Halter ,ein vorzugsweise aus Hartmetall bestehender Schneidensatz
gehalten ist, der eine im wesentlichen trapezförmige Spanfläche-und eine aus einer
Haupt- und einer Nebenschneide bestehende Schneide besitz=t, wobei der Spitzenwinkel
zwischen Haupt- und Nebenschneide kleiner als 900 bemessen ist.
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Bei einem bekannten Schneidwerkzeug dieser Art ist der Schneideinsatz
durch Löten auf dem Halter befestigt. Die dem Halter zugekehrte., der Spanfläche
gegenüberliegend angeordnete Unterfläche des Schneideinsatzes ist dabei glatt und
eben ausgebildet und verläuft etwa parallel zur Spanfläche. ' Dieser bekannte Schneideinsatz
besitzt den Nachteil, daß die auf den Schneideinsatz während des Zerspanungsvorganges
einwirkenden Kräfte in voller Größe ausschließlich über das zwischen dem Schneideinsatz
und dem Halter vorhandene Lot vom:Schneideinsatz auf den Halter übertragen werden
müssen. Hierbei kommt es-'relativ häufig vor, daß die Lötstelle d'en auftretenden
Belastungen nicht gewachsen ist. Dies ist vor allem hei fehlerhaften Lötstellen
der Fall: Derartige fehlerhafte Lötstellen lassen
sich jedoch in
der Praxis niemals ganz vermeiden, und außerdem treten auch immer wieder Überlastungen
der Lötstelle beim Zerspanungsvorgang auf. Infolgedessen kommt es zu einem Ablösen
des Schneideinsatzes vom Halter, wodurch das Schneidwerkzeug unbrauchbar wird Das
Schneidwerkzeug muß dann--ausgewechselt werden, was nicht nur die Anschaffung eines
neuen Werkzeuges erfordert, sondern auch -eine entsprechende Stillstandszeit der
Maschine zur Folge hat, die sich insbesondere bei automatisch arbeitenden Maschinen,
die ggf. Bestandteil einer Fertigungsstraße sind, besonders nachteilig auswirkt.
Darüberhinaus ist ein derartiges Ablösen des Schneideinsatzes vom Halter häufig-mit
einer Beschädigung des Werkstrickes verbunden, wodurch dieses ebenfalls unbrauchbar
wird.
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Die Belastung der Lötstelle dieses bekannten Schneidwerkzeuges ist
vielfälter Art, wobei sich die auf.-tretenden Belastungskräfte gegenseitig überlagern.
Es sollen jedoch hier nur die wesentlichen Kräfte erwähnt werden. Zunächst wird
durch den eigentlichen Schnittdruck der Schneideinsatz gegen den Halter gedrückt,
wodurch die Lötstelle auf Druck belastet wird. Diese Druckkraft wirkt jedoch nicht
senkrecht auf die Trennfläche von.Schnedeinsatz' und: Halter ein,: sondern geneigt
dazu, so daß eine Kraftkomponente auftritt, welche versucht, die Unterfläche des.
Schneideinsatzes gegen die Stützfläche des Halters, und zwar von der schneidenden
Schneidkante weg, zu verschieben. Wird nur ein relativ kleiner Längenabschnitt der
Hauptschneide, nämlich der im Bereich der von Haupt- und Nebenschneide gebildeten
Ecke benutzt, so wirkt sieh die genannten Kraftkomponente in solcher Weise aus,
daß sie versucht, den -
Schneideinsatz auf dem Halter zu verdrehen, wodurch
die Löt-' stelle auf Torsion beansprucht wird. Beispielsweise beim
Plandrehen
tritt eine weitere Kraftkomponente auf, die im wesentlichen in Richtung der
Hauptschneide auf den Schneideinsatz einwirkt-und versucht, diesen auf dem Halter
in
axialer Richtung desselben zu verschieben, y*obe:de - h'öt- -stelle.
im wesentlichen ;auf Abscherung beansprucht wird.
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Die Wirkung dieser "Kraft isst- .je nach des panvorschubes entweder
von der Nebensehneide zum Halter hin oder umgekeh7.°t gerichtet,. @ De letztere
Kr aftrIchtung, @cle hei:spIelaweise- beim F1, ndrehen eines Werkstückes von zaen
-na.:ch, außen auftritt, wobei die Kraftkomponente versucht, Aden ,Schneidesatz
.zum Werkstil k hin in vom Halter ,a4zuzehen, ist besonders- -nachteilig, wuei1
diese- Kraft. bei dorr bekten ,Zehneldwerkzeug in voller, Höhe von dem Lot
auf den Halter übertragen werden inuß..,S.nngemäß das gleiche ;gilt tauch
für die bereits. er%,-iähnt:e- Kraft, die versucht, den :Schneide insatz auf dem
Halter zu. v@erdl-,ehen bzw. die Lötstelle .auf Tordon beansprucht. Keine
dieser beiden Kräfte kann h_eisp@ei-s@rzeis-e dadurch auf den Halter übertragen
werden, daß warn ,den S.chneldeinsatz in eine Vertiefung des Halters einlegt und
dadurch die der Eaupt.scllneidenl:äche und -der hevena@;hne@.zenfl-äch-e ,gegenüberlijeg@end!en
Flächen des.chne.i@dsatz.s durch. entsprechende, Stützflächren (des Halters abstutzt.
Eine derartig :e Abstützung isst für de in Rede stehenden Kräfte wirkungsl;oz,,
da diese Kräfte .den :Schneideinsatz von den genannten -Stützflächen zulösen versuchen.
Infolgedessen wirken- diese Kräfte in voller Höhe auf ,die Lötstelle ein, die jen_
33elas tungen .oftmals ni c ht ;gewachsen ist. .
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- Es ist außerdem ein S:ohne@dwerl#:zeug bekannt, bei dein. oder Schneideins
atz im Halter auswecr selhar festgeklemmt i,s" Asch gei diesem ,S:chneidwerlzeug
treten ,die :glefühen voren Kräfte auf_, ;und es beisteht stets die {Gefahr, daL
d@er:'"#Schnedeinsatz zum l@erkstü@ck hin aas dem -Klem<-uhalter herausgezogen
bzw. rdaß der dem Klemmhalter zugekehrte hintere Zängenabscbntt :der Hauptschneide
:des -,Sehneidein°satzes zum Werkstück hin ae:s :dem Memmhalter herausgesehvien
; -wird. Man ist daher bei derartigen #"S@eihn,es@dwerkzeugen ,gezwungen-. den
Schneideinsatz
besonders lang auszubilden, um eine zuverlässige Führung und Hälterung zu erreichen.
Ein einfaches Aufsetzen einer Klemmprat'ze reicht nicht aus, um bei einer parallel
zur Spanfläche verlaufenden Unterfläche des Schneideinsatzes eine ausreichend feste
Halterung des Schneideinsatzes zu erzielen. Infolgedessen benötigt man die rela=tiv
große Länge des Schneideinsatzes, um diesen mit seinem der Schneide abgekehrten.
hinteren Längenabschnitt in einer sich weit in den Halter hinein erstreckenden Nut
führen zu können. Ein auf diese telcise ausgebildeter Schneideinsatz erfordert jedoch
eine wesentlich größere Menge des relativ teuren Schneidwerkstoffes, was den. Preis
derartiger Schneidwerkzeüge beträchtlich erhöht und damit auch die spanabhebende
Bearbeitung der Werkstücke verteuert. Die Verwendung'kleiner und damit billigerer
Sehneideinsatzstücke ist bislang nur dann möglich gewesen, wenn diese in herkömmlicher
Weise aufgelötet wurden, wobei jedoch die bereits beschriebenen Nachteile aufgetreten
sind.
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De Erfindung hat sieh die Aufgäbe gestellt, einen Sehneideinsatz zu
schaffen, dem die vorstehend behandelten Nachteile nicht anhaften und der eine besonders
zuverlässige Befestigung auf dem Halter ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die der Spanfläche gegenüberliegend angeordnete Unterfläche
des Schneideinsatzes nach mindestens einen, vorzugsweise zwei Richtungen hin geneigt
zur Spanfläche verläuft. Hierdurch wird erreicht, daß die Unterfläche des Schncideinsatzes
und die entsprechend angeordnete, den Sehneideinsatz tragende Fläche des'Halters
nicht mehr parallel zur Spanfläche verlaufen, wodurch an der Unterfläche des Schneideinsatzes
Kraftkomponenten auftreten, die einem Lösen des Schneideinsatzes vom Halter entgegenwirken.
Dies gilt sowohl fürreinen Schneideansatz, der auf seinem Halter aufgelötet ist,
als auch für einen Schneideinsatz, der mit
Hilfe einer Klemmpratze
festgeklemmt ist. In beiden Fällen. wird das Befestigungsmittel,, d. h. das Lot
oder die Klemm= pratze= entlastet und trotzdem-durch die Keilwirkung der geneigt
zur Spanfläche verlaufenden Unterfläche eine einwandfreie und zuverlässige Befestigung
des Schneideinsatzes auf dem Halter erreicht. Von besonderer Bedeutung ist die -erfindungsgemäße
Ausbildung des Schneideinsatzes jedoch für die in neuerer Zeit bevorzugten Schneidwerkzeuge,
bei denen der Schneideinsatz im Halter festgeklemmt ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung
des Schneideinsatzes ermöglicht auch bei diesen wesentlich vorteilhafteren modernen
Klemmhaltern die Verwendung eines relativ kleinen und damit billigen Schneideinsatzes,
weil die Neigung der Unterfläche dem Schneideznsätz auch dann einen zuverlässigen
Halt gibt, wenn er lediglich mit einer Klemmpratze in einer entsprechenden Ausnehmung
des Halters festgespannt und nicht auf diesen aufgelötet ist. Die geneigte Anordnung
der Unterfläche ermöglicht nicht nur die Verwendung kleiner und daher billiger Schneideinsätze
bei Klemmhaltern, sondern sie bringt auch den Vorteil, daß es nunmehr möglich ist,
auch die Dicke des Schnedeinsatzes nur in Abhängigkeit von der Spantiefe, dem Vorschub
und dem Werkstoff des Werkstückes auszulegen, ohne besondere Rücksieht auf die Befestigung
des Schneideinsatzes auf dem Halter nehmen zu müssen. Auch hierdurch wird eine große
Werkstoffmenge eingespart.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Unterfläche
von der Freifläche der Nebenschneide zu der dieser gegenüberliegenden rückwärtigen
Stirnfläche des Sehneideihsatzes hin geneigt, und zwar derart,daß die Dicke des
Schneideinsatzes zu der rückwärtigen Stirnfläche hin zunimmt. Auf diese Weise vermeidet
man, daß dera _ Schneideinsatz aus dem Halter zum Werkstück hin herausgezogen wird,
wenn beispielsweise beim Plandrehen das Schneid.-
Werkzeug von innen
nach außen, also von der Drehachse des Werkstückes weg, bewegt wird. Es tritt hierbei
durch die erfindungsgemäße Neigung-der Unterfläche eine Keilwirkurig auf, die einem
Herausziehen des Schneideinsatzes aus dem Halter entgegenwirkt. Außerdem ist es
möglich, daßdie Unterfläche von der Freifläche der Hauptschneide zu der dieser gegenüberliegenden
Seitenfläche des Schneid-.einsattes hin geneigt verläuft, derart, daß die Dicke
des Schneideinsatzes ztz der Seitenfläche hin--zunimmt. Eine derartige Neigung verhindert
ein Herausschwenkendes Schneideinsatzes aus dem Halter, wenn nur der vordere, der,
Nebenschneide zugekehrte Endabschnitt der Hauptschneide zum. Einsatz kommt. Die
beiden vorstehend genannten Neigungen der Unterfläche des Schneideinsatzes können
sowohl einzeln als. auch gemeinsam bei einem Schneideinsatz vorgesehen werden: In
aller Regel zieht man es dabei vor, beide Neigungen vorzusehen, damit in jedem Falle
ein Ablösen des Schneideinsatzes vom .Halter verhindert wird. Zweckmäßig ist es,
die Neigungswinkel der Unterfläche in Bezug auf die Spanfläche untereinander . gleich
groß zu bemessen. Hierdurch wird die Herstellung des Schneidcinsatzes vereinfacht.
Es ist jedoch durchaus auch möglich-und in besonders gelagerten Fällen vorteilhafter,
die Neigungswinkel der Unterfläche in Bezug auf die Spanfläche untereinander unterschiedlich
groß zu bemessen. Dies gilt vor allem dann, wenn bei dem Bearbeitungsvorgang,, für
den der betreffende Schneidensatz vorgesehen ist,. entweder die Kraft, die den Schneideinsatz
aus dem Halter herauszuziehen versucht, oder die Kraft, welche den Schneideinsatz
aus dem Halter herausschwenkenwll, besonders groß ist. Je größer diese Kraft ist,
umso größer bemißt man,
den Neigungswinkel der Neigung der Unterfläche,
die dieser Kraft entgegenwirkt: Im allgemeinen ist es zweckmäßig, daß die Neiguni-swinkel
etwa 2 bis 2c0; vorzugsweise ü bis 12o, betragen. Grundsätzlich sind in besonders
gelagerten Fällen jedoch auch größere Neigungswinkel möglich: Nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung verläuft die rückwärtige Stirnfläche geneigt zur Spanfläche.
Dabei wird im allgemeinen der von der Spanfläche und der rückwärtigen Stirnfläche
gebildete Neigungswinkel mit etwa 70 bis 590, vorzugsweise 500, bemessen. Die N°igung
der rückwärtigen Stirnfläche bringt vor allem fertigungstechnische Vorteile, da
es hierdurch einfacher ist, den Schneideinsatz aus seiner Form herauszunehmen. Dabei
kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die rückwärtige Stirnfläche durchaus
etwa senkrecht zur Hauptschneide verlaufen.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verläuft
die der Hauptschnedenfreifläche gegenüberliegendeeSeitenfläche des Schneideinsatzes
geneigt zur Hauptschneide, und zwar derart, daß die Breite des Schneideinsatzes
zur Nebenschneide hin abnimmt. Diese geneigte Anordnung der Seitenfläche wirkt ebenfalls
der Kraft entgegen, die versucht, den Schneideinsatz. aus dem Halter zum Werkstück
hin herauszuziehen. Auch hierbei tritt eine Keilwirkung auf, welche das Befestigungsmittel
entlastet und damit eine Verbesserungder Befestigung des Schneidensatzes auf dem
Halter bewirkt: In der Regel ist es vorteilhaft, wenn die Schneide des Schneidensatzes
einen positiven Spanwinkel-besitzt. Hierzu bedarf es keiner besonderen Formgebung
des Schneideinsatzes. selber, sondern lediglich einer entsprechenden Anordnung des
Schneideinsatzes im` Klemmhalter, und zwar derart,. daß der von der Spanfläche des
Schneideinsatzes und der Schnittfläche des Werkstückes gebildete Winkel größer als
900 ist. Es ist Jedoch
ohne Schwierigkeit möglich, daß die Schneide
eine S-chneidenfase und damit einen negativen Spanwinkel besitzt. Hierdurch wird
der Winkel zwischen der.Oberfläche der Schneidenf ase und der Schnittfläche des
Werkstückes kleiner als-90°. Somit eignet sich der prfindungsgemäße Schneideinsatz.sowohl
für Arbeiten mit positivem als auch mit negativem Spanwinke-i Darüberhinaus`ist
es ratsam, die von der Hauptschneide und der Nebenschneides gebildete Ecke und die
dieser zugeordnete, annähernd senkrecht zur Spanfläche verlaufende Eckkante in an
sich bekannter Weise abzurunden=bzw. abzuf asen. Auf diese Gleise vermeidet. man
ein Ausbrechen der sonst scharf geformten Ecke bzw. Eckkante, da das Ausbrechen
sich auf die Qualität des Schnittes und der erzielten Oberfläche des Werkstückes
sehr nachteilig auswirkt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
veranschaulicht. Es zeigen:
| Figur 1 einen Schneideinsatz nach der Erfindung |
| bis- 3 in der Vorder- und Seitenansicht sowie, |
| in der Draufsicht. |
In den Figureri@ l bis 3' ist ein Schnedeinsatz dargestellt, welcher eine im wesentlichen
trapezförmige Spanfläche l besitzt, was. insbesondere in Figur 3 zu erkennen ist.
-Die längere Kante der im-wesentlichentrapezförmigen Spanfläche 1 ist mit .2 bezeichnet
und bildet die Hauptschneide des S'chneideinsätzes.
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Die geneigt zu dieser unter einem Spitzenwinkel @ von weniger als
90'-zur Hauptschneide 2' verlaufende Kante 3 -dient als 'Nebenschneide. Die: ihr
gegenüberliegend angeordnets Kante 4 verläuft etwa im rechten Winkel zur Hauptschneide-2,
so däß die Spanfläche 1 nicht genau die Form eines Trapezes'besit#ztDie mit 5 bezeichnete
vierte Kante der Spanfläcrie 1 verläuft paralieh- :zur Hauptschneide 2.:
Der
Spunfläche 1 gegenüberliegend ist eine Ünter-' fläche 6 angeordnet; die nach zwei
Richtungen hin geneigt zur Spanfläche 1 verläuft. Die Unterfläche 6 ist einmal von:
der mit 7 bezeichneten Freifläche der Nebenschneide 3 zu einer die. ser gegenüberliegenden
rückwärtigen Stirnfläche 8 hin geneigt angeordnet, und zwar derart, daß die
Dicke»des Schneideinsatze: zu der ,rückwärtigen Stirnfläche 8 hin zunmmt: Als Neigungswinkel
oC-1 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Winkel von 80 gewählt worden.
Außerdem verläuft die Unterfläche von der mit 9 bezeichneten Freifläche der Hauptschneide
2 zu einer dieser gegenüberliegenden S;witenfläche 10 des Schneideinsatzes hin ebenfalls
geneigt, und zwar derart, daß die Dicke des ächneideinsatzes zu der Seitenfläche
10 hin zunimmt. Dies ist insbesondere in Figur 1 zu erkennen,- wo auch der hierfür
gewählte Neigungswinkel ,#,/--2 eingetragen ist, der bei der gezeichneten Ausführungsform
der Erfindung ebenfalls 80 beträgt. - -Der von der Spanfläche 1 und der Hauptschneidenfreifläehe
9 eingeschlossene Winkel ,eist kleiner als 900 gewählt, so daß ein positiver Spanwinkel
mit dem in der Zeichnung dargestellten Schneideinsatz erreichbar ist.
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Geneigt zur Spanfläche 1 verläuft auch die rückwärtige Stirnfläche
8,-was insbesondere in Figur 2 zu erkennen ist. Diese Neigung besitzt keinen Einfluß
auf die Schneidcharakteristik des Schneideinsatzes, sondern-ist lediglich aus herstellungstechnischen
Gründen vorgesehen. Der von der Spanfläche l und der rückwärtigen Stirnfläche c
gebildete Neigungswinkel ist mit ,j`"bezeichnet und beträgt bei dieser Ausführungsform
der Erfindung etwa 800.
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Der mit 9'`'l bezeichnete, in Figur 3 dargestellte Winkel zwischen
der rückwärtigen Stirnfläche 8 und der-Seitenfläche
-10
beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung etwa 90 0 ,
so daß die Seitenfläche 10 etwa parallel zur.Hauptschneide 2 verläuft. Es ist "edochauch
vorteilhaft, den-Winkel' "-l kleiner als 90o auszubilden, so daß die Seitenfläche
10 geneigt zur Hauptschneide 2 verläuft und die Breite des Schneideinsatzes zur
Nebenschneide 3 hin abnimmt-Die-von -der Seitenfläche 10 und von der Unterfläche
6 gebildete Kante des Schneideinsatzes ist abgefast, wobei die hierdurch entstehende
Fase mit 11 bezeichnet ist. Die Fase.li ist vor allem deshalb vorgesehen, um ein
völliges Anliegen der Unterfläche .6 und der Seitenfläche 10 an den entsprechenden
Flächen des nicht dargestellten Halters zu , ermöglichen und um hierfür genügend
Platz für eine ausgerundete: und damit weniger kerbempfindliche Ecke in der entsprechenden
Ausnehmung des Halters zu lassen.
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Die von der Hauptschneide 2 und der Nebenschneide 3 gebildete Ecke
und eine dieser zugeordnete, annähernd senkrecht zur -Spanfläche Z verlaufende Eckkante
12 ist in an sich bekannter Weise abgerundet, so daß ein Bruch dieser Ecke vermieden
wird.
spiegelbildlich gefertigt werden und sind damit dann links- -schneidend. Außerdem
besitzen die gezeichneten Schneideinsätze keine Schneidenfasen und sind daher für
positive Spanwinkel vorgesehen: Negative Spanwinkel sind durch Anbringen von Schneidenfasen
ohne Schwierigkeiten möglich.