DE29714850U1

DE29714850U1 - Schneideinsatz

Info

Publication number: DE29714850U1
Application number: DE29714850U
Authority: DE
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2007-08-20
Also published as: HU220934B1; US5853267A; NZ333881A; ES2171974T3; ATE215415T1; PL331467A1; BR9711206A; CZ57699A3; NO990751D0; JP2000516152A; EP0925137B1; CA2262655C; TR199900373T2; WO1998007542A1; HUP9904524A2; CN1228045A; CA2262655A1; NO990751L; DE925137T1; CZ289463B6

Description

VOSSlUS & FARTMER GbR
B 2429 GM PATENTANWÄLTE

7ns887/3fp european patent ahorneys

_&Tgr; ¹°^^887/3·^&Egr;&Rgr; Siebertstr. 4 -81675 München

1 3. Nov. 1997

Schneideinsatz

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten, insbesondere zur Verwendung in Fräswerkzeugen.

Ein Schneideinsatz der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung insbesondere bezieht, wird in der US-A-5 447 396 offenbart. Der Einsatz wird durch Formpressen und anschließendes Sintern hergestellt und wird mit einer zentralen Durchgangsbohrung ausgebildet, die so angepaßt ist, daß sie eine Klemmschraube zur Befestigung des Einsatzes in einer Einsatzaufnahmevertiefung eines Schneidwerkzeugs aufnimmt. Der Einsatz weist eine obere Spanfläche, eine untere Grundfläche und zwei Paar sich dazwischen erstreckende, einander gegenüberliegende Haupt- bzw. Nebenseitenflächen auf, die zusammen mit der oberen Einsatzfläche Haupt- bzw. Nebenschneidkanten bilden. Jede Hauptseitenfläche weist obere und untere Freiwinkel- bzw. Hinterschliff abschnitte auf, die sich an einer Schnittlinie schneiden, wobei der obere Freiwinkelabschnitt mehrfach gekrümmt ist und sich von der oberen Einsatzflache nach außen erstreckt, und wobei sich der untere Freiwinkelabschnitt auf herkömmliche Weise (formschlüssig) nach innen zur unteren Fläche hin erstreckt und als Einsatzpositionierfläche dient, wenn der Einsatz in der Einsatzaufnahmevertiefung des Werkzeugs montiert wird.

Die WO 95/17 284 lehrt einen Schneideinsatz, der dem oben beschriebenen in der spezifischen Geometrie des oberen Freiwinkelabschnitts der Hauptseitenfläche ähnlich ist. Bei dem Einsatz gemäß WO 95/17 284 werden jedoch die Geometrien der oberen und unteren Freiwinkelabschnitte der Hauptseitenflächen nicht getrennt kontrolliert, sondern die oberen und unteren Freiwinkelabschnitte haben vielmehr die Form einer einseitigen Fläche, die sich von der oberen Einsatzfläche nach außen zur unteren Einsatzfläche hin erstreckt. Die Nebenseitenflächen des Einsatzes sind auf ähnliche Weise wie die Hauptseitenflächen des Einsatzes orientiert, so daß, wenn der Schneideinsatz so in einer Einsatzaufnahmevertiefung eines

Werkzeughalters montiert wird, daß er eine betriebsbereite bzw. wirksame Schneidkante bildet, die mit einer wirksamen Hauptseitenfläche verbunden ist, die sich nach außen erstrekkenden, nicht wirksamen Haupt- und Nebenseitenflächen als Einsatzpositionierflächen dienen, wodurch für ein effektives, schwalbenschwanzartiges Einspannen des Einsatzes in der Vertiefung gesorgt wird. Dadurch werden Beanspruchungen, die an einer Klemmschraube angreifen, durch die der Einsatz in dem Werkzeug befestigt wird, wesentlich verringert.

Bei einem Einsatz gemäß der Beschreibung in WO 95/17 284 ist jedoch der Neigungsgrad der Einsatzseitenfläche bezüglich der Einsatzgrundfläche durch den Zwischenraum begrenzt, der zwischen der an die Einsatzgrundfläche angrenzenden Hauptseitenfläche des Einsatzes und einer zu bearbeitenden Werkstückfläche vorgesehen werden muß, wobei diese Begrenzung bei Schneidwerkzeugen mit relativ kleinen Schneiddurchmessern besonders kritisch ist. Folglich liegen bei derartigen Werkzeugen verfügbare Neigungswinkel der Hauptseitenfläche bezüglich der Einsatzgrundfläche so nahe an 90°, daß sie für ein schwalbenschwanzartiges Einspannen des Einsatzes ungeeignet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Schneideinsatz zu schaffen, der in der obigen Hinsicht Vorteile aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einem Schneideinsatz gemäß den Schutzansprüchen gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten bereitgestellt, der eine obere Spanfläche, eine unter Grundfläche, mindestens drei Seitenflächen und mindestens zwei an den Schnittlinien der oberen Fläche mit zwei Einsatzseitenflächen ausgebildete Schneidkanten aufweist, wobei jede Schneidkante ein vorderes und ein hinteres Ende aufweist, wobei die mit jeder Schneidkante verbundene Seitenfläche einen oberen, unter einem ersten Innenwinkel gegen die Einsatzgrundfläche geneigten primären Freiwinkelabschnitt und einen unteren, unter einem zweiten Innenwinkel gegen die Einsatzgrundfläche geneigten sekundären Freiwinkelabschnitt aufweist, wobei der zweite Innenwinkel zumindest entlang einem

Teil der Schneidkante ein spitzer Winkel und vom ersten Innenwinkel verschieden ist.

Vorzugsweise ist der erste Innenwinkel gleichfalls spitz, kann aber nötigenfalls gleich oder annähernd gleich 90° sein. Wenn der erste Innenwinkel spitz ist, dann ist er vorzugsweise spitzer als der zweite Innenwinkel. Dadurch hat die Einsatzseitenfläche eine solche Form, daß zumindest entlang einem Teil der Schneidkante ihr spitzer Innenwinkel zur Einsatzgrundfläche entlang der Einsatzhöhe von seinem kleinsten Wert angrenzend an die obere Einsatzfläche zu seinem größten Wert angrenzend an die Einsatzgrundfläche variiert. Dies gestattet es, entlang der gesamten Einsatzhöhe erforderliche Zwischenräume zwischen dem Einsatz und einer zu bearbeitenden Werkstückfläche beizubehalten, und dies bei größtmöglicher Querschnittsbreite des Einsatzes senkrecht zur Schneidkante.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist der Einsatz ein Paar einander gegenüberliegende Hauptseitenflächen, ein Paar gegenüberliegende Nebenseitenflächen und ein Paar einander gegenüberliegende Wendehauptschneidkanten auf, die mit den einander gegenüberliegenden Hauptseitenflächen verbunden sind. Vorzugsweise ist der primäre Freiwinkelabschnitt jeder Hauptseitenfläche gekrümmt, wobei der erste Innenwinkel entlang der zugehörigen Hauptschneidkante so variiert, daß beim Montieren des Einsatzes in einem Werkzeug mit entsprechendem Schneiddurchmesser, wobei die wirksame Schneidkante des Einsatzes gegen die Werkzeugachse geneigt ist, sein seitlicher Freiwinkel entlang der Schneidkante im wesentlichen unveränderlich ist. Vorzugsweise ist der zweite Freiwinkelabschnitt im wesentlichen eben und bildet die Hauptpositionierfläche des Einsatzes.

Jede Nebenseitenfläche des Einsatzes ist vorzugsweise mit einer Nebenpositionierflache ausgebildet, die sich nach außen in Richtung der Einsatzgrundfläche erstreckt. Außerdem wird bevorzugt, daß jede Nebenseitenfläche mit der oberen Einsatzfläche eine Nebenschneidkante bildet, die in. der Draufsieht des Einsatzes zumindest leicht über die Nebenpositionierf lache des Einsatzes hinausragt.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um zu zeigen, wie diese in der Praxis ausgeführt werden kann, wird nachstehend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes;

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Schneideinsatzes;

Fig. 3 eine Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten Schneideinsatzes;

Fig. 4 eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Schneideinsatzes;

Fig. 5 eine Schnittansicht des Einsatzes entlang der Linie V-V in Fig. 3;

Fig. 6, 7, 8 bzw. 9 Schnittansichten des Schneideinsatzes entlang den Linien VI-VI, VII-VII, VIII-VIII bzw. IX-IX in Fig. 3;

Fig. 10 eine Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Schneideinsatzes, wenn dieser in einem Werkzeughalter montiert ist;

Fig. 11 ein vergrößertes Detail A in Fig. 10; und

Fig. 12A und 12B Schnittansichten eines Schneideinsatzes gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung.

Ein erfindungsgeraäßer Schneideinsatz 1 für Zerspanungsarbeiten ist in Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellt. Wie erkennbar, ist der Schneideinsatz 1 ein prismatischer Wendeeinsatz mit einer oberen Spanfläche 2, einer unteren Grundfläche 4, zwei einander gegenüberliegenden Hauptseitenflächen 6 und zwei einander gegenüberliegenden Nebenseitenflächen 8. Der Schneideinsatz 1 weist zwei Hauptschneidkanten 10 und zwei Nebenschneidkanten 12 auf, die an den Schnittlinien der Hauptseitenflächen 6 bzw. der Nebenseitenflächen 8 mit der oberen Spanfläche 2 des Einsatzes ausgebildet sind. Der Einsatz 1 ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 14 ausgebildet, die so angepaßt ist, daß sie eine Klemmschraube zur Befestigung des Einsatzes 1 in einer Einsatzaufnahmevertiefung aufnimmt, die in einem Werkzeughalter eines Schneidwerkzeugs (nicht dargestellt) ausgebildet ist.

Wie aus Fig. 4 und 5 erkennbar, weist jede Hauptseitenfläche 6 einen primären Freiwinkelabschnitt 20, einen sekundären Freiwinkelabschnitt 22 und einen angrenzend an die Einsatzgrundfläche 4 angeordneten dritten Abschnitt 24 auf, welehe Abschnitte unter verschiedenen ersten, zweiten bzw. dritten Innenwinkeln, in Fig. 5 mit &agr;&idigr;, ot2 bzw. (X3 bezeichnet, gegen die Einsatzgrundfläche geneigt sind.

Wie in Fig. 7, 8 und 9 erkennbar, sind in der beschriebenen Ausführungsform der erste und der zweite Innenwinkel &agr;&idigr; und a2 beide im wesentlichen über die gesamte Länge der zugehörigen Hauptschneidkante 10 spitze Winkel, wobei der erstere Winkel spitzer ist als der letztere Winkel. Der erste Innenwinkel &agr;&idigr; variiert entlang der Länge der Schneidkante 10, so daß beim Montieren des Einsatzes im Werkzeug mit gegen die Werkzeugachse geneigter wirksamer Hauptschneidkante sein Freiwinkel entlang der Schneidkantenlänge im wesentlichen unveränderlich ist. In der beschriebenen Ausführungsform variiert der Winkel &agr;&idigr; von etwa 90° angrenzend an das vordere Ende 30 des Einsatzes, das mit der Nebenschneidkante 12 verbunden ist, bis zu seinem kleinsten Wert angrenzend an das hintere Ende 32 des Einsatzes. Der sekundäre Freiwinkelabschnitt 22 der Hauptseitenfläche 6 des Einsatzes ist eben und so angepaßt, daß er als Hauptpositionierfläche des Einsatzes dient. Demgemäß ist der zweite Innenwinkel 0,2 entlang der Länge der Schneidkante 12 unveränderlich und kann im wesentlichen im Bereich von 65° bis 87° liegen, wobei er insbesondere von den Einsatzabmessungen und einem Schneiddurchmesser der Schneidwerkzeugs abhängig ist. Der dritte Innenwinkel a3 beträgt etwa 90°.

Wie in Fig. 1 erkennbar, weist jede Nebenseitenfläche 8 einen mit der Nebenschneidkante 12 verbundenen Bereich 34 und einen Bereich 36 auf, der mit einer Kante 38 verbunden ist, die keine Schneidfunktion hat. Wie in Fig. 3 erkennbar, stehen die Nebenschneidkante 12 und der Bereich 34 der Nebenseitenflache 8 gegenüber deren Bereich 36 hervor.

Wie aus Fig. 1 und 2 erkennbar, weist die Nebenseitenfläche 8 insofern eine ähnliche Geometrie auf wie die Hauptseitenfläche 6, als sie sich von der oberen Einsatzfläche 2 nach außen zur Einsatzgrundfläche 4 erstreckt. Wie in Fig. 1

und 4 dargestellt, weist die Nebenseitenfläche 8 ähnlich wie die Hauptseitenfläche 6 erste, zweite und dritte Abschnitte 40, 42 und 44 auf. Der erste oder primäre Freiwinkelabschnitt 40 des Bereichs 34, der an die Nebenschneidkante 12 angrenzt, weist vorzugsweise eine negative Hinterschliff- bzw. Freiwinkelgeometrie auf, wie in Fig. 6 dargestellt. Der zweite Abschnitt 42 des Bereichs 36 der Nebenseitenfläche, der mit der nichtschneidenden Kante 38 verbunden ist, ist so angepaßt, daß er als Nebenpositionierflache des Einsatzes dient.

Der Einsatz 1 gemäß der obigen Beschreibung ist für die Montage in der Einsatzaufnahmevertiefung des Schneidwerkzeugs auf schwalbenschwanzähnliche Weise eingerichtet, im wesentlichen gemäß der ausführlichen Beschreibung in der US-A 08/360 522 oder deren Gegenstück WO 95/17 284, die hier zur Bezugnahme einbezogen werden. Wenn der Schneideinsatz 1 auf diese Weise im Schneidwerkzeug montiert wird, konvergieren seine nicht wirksame Hauptseitenfläche und seine von der wirksamen Schneidkante des Einsatzes entfernte, nicht wirksame Nebenseitenfläche auf der davon entfernten Seite, wobei die geneigten Haupt- und Nebenseitenflächen an entsprechende Seitenwände der Einsatzaufnahmevertiefung anstoßen.

In Fig. 10 und 11 ist erkennbar, daß außer den Vorteilen, die mit der schwalbenschwanzartigen Montage des Einsatzes im Werkzeug verbunden sind, die spezifische Geometrie der erfindungsgemäßen Hauptseitenflächen des Einsatzes ermöglicht, daß der Einsatz während einer Schneidarbeit einen erforderlichen Zwischenraum C zu einem gerade bearbeiteten Werkstück W entlang der gesamten Einsatzhöhe beibehält.

Besonders ist zu beachten, daß ein Schneideinsatz mit der Geometrie der erfindungsgemäßen Seitenflächen mühelos durch Netzform-Pulvermetallurgieverarbeitung, vorzugsweise durch Formpressen in einer Werkzeugform, hergestellt werden kann, ohne ein anschließendes Schleifen zu benötigen.

Der erfindungsgemäße Schneideinsatz kann viele Merkmale aufweisen, die von den oben beschriebenen verschieden sind. Zum Beispiel kann der Schneideinsatz eine dreieckige, quadratische oder irgendeine andere geeignete Konfiguration und dementsprechend drei oder mehr identische Hauptschneidkanten auf-

weisen. In Abhängigkeit von der Lage des Einsatzes im Werkzeug kann der durch den primären Freiwinkelabschnitt der Hauptseitenflächen definierte Winkel a± angrenzend an das vordere Ende der wirksamen Schneidkante spitzer sein als angrenzend an ihr hinteres Ende, Der Winkel &agr;&idigr; muß nicht unbedingt spitz sein, sondern kann statt dessen negativ oder positiv sein, wie in Fig. 12a bzw. 12b dargestellt. Im allgemeinen kann der Winkel &agr;&idigr; im Bereich von 90°±15° liegen. Außerdem ist es nicht notwendig, daß die Hauptseitenflächen des Einsatzes die oben beschriebene spezifische Geometrie über die gesamte Länge ihrer zugehörigen Hauptschneidkante aufweisen, sondern sie können sie statt dessen nur entlang einem Teil der Hauptschneidkante aufweisen. Ferner können die Einsatzschneidkanten irgendeine geeignete Geometrie und Orientierung aufweisen. So können zum Beispiel die Hauptschneidkanten des Einsatzes gegen die Einsat zgrundf lache geneigt sein.

Man wird erkennen, daß der erfindungsgemäße Schneideinsatz andere als die oben beschriebenen Abänderungen aufweisen kann.

Liste der Bezugs&zgr;eichen

1 Schneideinsatz

2 obere Spanfläche

4 untere Grundfläche

6 Hauptseitenflächen

8 Nebenseitenflächen

10 Hauptschneidkanten

12 Nebenschneidkanten

14 zentrale Durchgangsbohrung

20 primärer Freiwinkelabschnitt der Hauptseitenfläche

22 sekundärer Freiwinkelabschnitt der Hauptseitenfläche

24 dritter Abschnitt der Hauptseitenfläche

30 vorderes Ende der Hauptschneidkante

32 hinteres Ende der Hauptschneidkante

34 mit der Nebenschneidkante verbundener Bereich der Nebenseitenfläche

36 nicht mit der Nebenschneidkante verbundener Bereich der Nebenseitenfläche

38 mit dem Bereich 36 verbundene nichtschneidende Kante

40 erster Abschnitt der Nebenseitenfläche

42 zweiter Abschnitt der Nebenseitenfläche

44 dritter Abschnitt der Nebenseitenfläche

Claims

Q — u.Z. : B 2429 GM Case: 106887/3.EP ISCAR LTD. Schutzansprüche

1. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten, der aufweist: eine obere Spanfläche, eine untere Grundfläche, mindestens drei Seitenflächen und mindestens zwei an den Schnittlinien der oberen Fläche mit zwei Einsatzseitenflächen ausgebildete Schneidkanten, wobei jede Schneidkante ein vorderes und ein hinteres Ende aufweist, wobei die mit jeder Schneidkante verbundene Seitenfläche einen oberen, unter einem ersten Innenwinkel gegen die Einsatzgrundfläche geneigten primären Freiwinkelabschnitt und einen unteren, unter einem zweiten Innenwinkel gegen die Einsatzgrundfläche geneigten sekundären Freiwinkelabschnitt aufweist, wobei der zweite Innenwinkel ein spitzer Winkel und zumindest entlang einem Teil der Schneidkante von dem ersten Innenwinkel verschieden ist.

2. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 1, wobei der erste Innenwinkel zumindest entlang einem Teil der Schneidkantenlänge ein spitzer Winkel ist.

3. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 2, wobei der erste Innenwinkel zumindest entlang einem Teil der Schneidkantenlänge spitzer ist als der zweite Innenwinkel.

4. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 1, wobei der erste Innenwinkel zumindest entlang einem Teil der Schneidkantenlänge gleich 90° ist.

5. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 1, wobei der erste Innenwinkel zumindest entlang einem Teil der Schneidkantenlänge stumpf ist.

6. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 1, wobei der Einsatz ein Paar einander gegenüberliegende Hauptseitenflächen, ein Paar einander gegenüberliegende Nebenseitenflächen und ein Paar einander gegenüberliegende, mit den einander gegenüberliegenden Hauptseitenflächen verbundene Wendehauptschneidkanten aufweist.

7. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 6, wobei der primäre Freiwinkelabschnitt gekrümmt ist, wobei der erste Innenwinkel entlang der Länge der zugehörigen

Schneidkante so variiert, daß ein Freiwinkel des Einsatzes, wenn dieser im Werkzeug montiert wird, entlang der wirksamen Schneidkante des Einsatzes unveränderlich ist.

8. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 6 oder 7, wobei der sekundäre Freiwinkelabschnitt im wesentlichen eben ist und die Hauptpositionierfläche des Einsatzes bildet.

9. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei jede Nebenseitenfläche des Einsatzes mit einer Nebenpositionierfläche ausgebildet ist, die sich nach außen in Richtung zur Einsatzgrundfläche hin erstreckt.

10. Schneideinsatz für Zerspanungsarbeiten nach Anspruch 9, wobei jede Nebenseitenfläche mit der oberen Einsatzfläche eine Nebenschneidkante bildet, die in der Draufsicht des Einsatzes zumindest geringfügig über die Nebenpositionierfläche des Einsatzes hinausragt.