DE8915088U1

DE8915088U1 - Cutting insert for radial installation in tools with concave cutting path

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Publication number: DE8915088U1
Application number: DE8915088U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1990-03-01
Anticipated expiration: 1999-12-23
Also published as: IT217524Z2; ATA39790A; IT8906962V0; AT401745B; CH681211A5

Description

Schneideinsatz für den radialen Einbau in Werkzeuge mit konkaver SchneidbahnCutting insert for radial installation in tools with concave cutting path

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz, insbesondere eine Wende- oder Wechselsjchneidplatte, für den durch mechanische Fixierung erfolgenden Einbau in Werkzeuge mit konkaver Schneidbahn, beispielsweise Fräser, Ausbonrverkzeuge oder Werkes:-acre für Karusselldrehmaschinen.The invention relates to a cutting insert, in particular an indexable or interchangeable cutting plate, for installation by mechanical fixation in tools with a concave cutting path, for example milling cutters, boring tools or work acres for vertical lathes.

Bezüglich der Definition des Begrlrfs Schneid-"Einsat2⁹', d.h. bezüglich des vorgesehenen Einbaus in spanabhebende Werkzeuge, sei auf die italienische Nenn UNI und die internationale Norm ISO verwiesen.Regarding the definition of the term "cutting insert ^" , i.e. regarding the intended installation in cutting tools, reference is made to the Italian standard UNI and the international standard ISO.

Zur Vereinfachung der Beschreibung wird hier Bezug genommenen auf Fräser mit einem Einstellwinkel von 90*, besser gesagt auf sogenannte Eckfräser, obschon die Einsätze tatsächlich in praktisch beliebige Fräser oder Werkzeuge eingesetzt werden können, die gekennzeichnet sind durch eine konkave Schneidbahn, angenähert vergleichbar einem Kreisbogen. Die Erfindung betrifft solche Einsätze, bei denen die Abmessungen der Oberseite größer sind als die Dicke, Einsätze, die für gewöhnlich in sogenannte "radialer" Stellung montiert werden, d.h. mit ihrer größeren Seite, das ist die Oberseite, bezüglich eines Radius orientiert sind, der senkrecht zur Fräserachse und durch die Schneidspitze oder Schneidecke der Schneidkante des in der Arbeitsstellung befindlichen Einsatzes verläuft.To simplify the description, reference is made here to cutters with an approach angle of 90*, more precisely to so-called corner cutters, although the inserts can actually be inserted into practically any cutter or tool characterized by a concave cutting path, approximately comparable to a circular arc. The invention relates to such inserts in which the dimensions of the top face are larger than the thickness, inserts which are usually mounted in the so-called "radial" position, i.e. with their larger side, that is the top face, oriented with respect to a radius which runs perpendicular to the cutter axis and through the cutting tip or cutting corner of the cutting edge of the insert in the working position.

Speziell bezieht sich die Erfindung auf sogenannte "positive" Eincätsüe, die Pyramidenstümpfen entsprechen und für die gilt: die Ober- oder Hauptseite ist die cjrcSsre S^e44"^Ä "*·* Mwiot· A\&ogr; «s«anflache·. eineSpecifically, the invention relates to so-called "positive" elements, which correspond to truncated pyramids and for which the following applies: the upper or main side is the cjrcSsre S ^e44 " ^Ä "*·* Mwiot· A\&ogr; «s«anflache ·. a

oder mehrere der Seiten des die Oberseite bildenden Polygons bilden die Schneiden (Schneidkar>ten) ; die Seitenfläche neben der Schneide bildet die Flanke, und der Winkel zwischen der F!ar>v.e und der senkrecht zu der: Oberseite verlaufender« Ebene bildet den Freiwinkel des Einsatzes. Jede Schneide ist folglich gebildet durch die Schnittlinie zwischen einer Flanke und der Oberseite des Einsatzes.One or more of the sides of the polygon forming the top face form the cutting edges (cutting edges); the side surface adjacent to the cutting edge forms the flank, and the angle between the flank and the plane perpendicular to the top face forms the clearance angle of the insert. Each cutting edge is thus formed by the line of intersection between a flank and the top face of the insert.

Durch die Erfindung werden im folgenden näher erläuterte Ziele und Vorteile bei einem positiven Schneideinsatz für den Einbau in Werkzeuge mit konkaver Schneidbahn erreicht, wie er im Anspruch 1 näher definiert ist.The invention achieves the objectives and advantages explained in more detail below in a positive cutting insert for installation in tools with a concave cutting path, as defined in more detail in claim 1.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing show:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines quadratischen positiven Einsatzes, dargestellt in verschiedenen Ansätzen,Fig. 1 is a schematic view of a square positive insert, shown in different approaches,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Eckfräsers zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung,Fig. 2 is a schematic side view of a corner milling cutter to illustrate the present invention,

Fig. 3 eine Stirnansicht des Fräsers nach Fig. mit einem einzigen Einsatz,Fig. 3 is a front view of the cutter according to Fig. with a single insert,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Fräsers nach Flg. 2, Fig. 4 is a perspective view of the milling cutter according to Fig. 2,

Flg. 5 ähnliche Ansichten wie in Fig. 1, jedoch von einem bevorzugten Ausjführungsbeispiel einee erftndunasaemäßen Einsatzes,Fig. 5 shows similar views to Fig. 1, but of a preferred embodiment of an insert according to the invention,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Aueführungsform eines Einsatzes gemäß Fig. 5, undFig. 6 is a perspective view of the preferred embodiment of an insert according to Fig. 5, and

Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform einer Flanke eines erfindungsgemäßen Einsatzes.Fig. 7 shows a modified embodiment of a flank of an insert according to the invention.

Ein als Beispiel dienender Schneideinsatz gemäß Fig. 1 hat in herkömmlicher Weise quadratische Form. Die Ecken der Oberseite oder Hauptseite 10 sind mit A, B, C und D bezeichnet, während die Ecken der Unterseite 11 mit E, F, G und H bezeichnet sind. Die Unterseite 11 wird auch als Stützfläche oder Basisfläche bezeichnete. Mit a ist der Freiwinkel oder der Schrägen-Winkel zwischen einer Flanke 12 und der zu der Hauptseite 10 senkrechten Ebene bezeichnet. Die Oberseite und die Unterseite müssen nicht notwendigerweise parallel zueinander verlaufen.An exemplary cutting insert according to Fig. 1 has a conventional square shape. The corners of the top or main side 10 are designated A, B, C and D, while the corners of the bottom side 11 are designated E, F, G and H. The bottom side 11 is also referred to as the support surface or base surface. a designates the clearance angle or the draft angle between a flank 12 and the plane perpendicular to the main side 10. The top and bottom do not necessarily have to be parallel to each other.

In Arbeitsstellung eingebaut in den Körper 13 eines Fräsers ergibt die Orientierung der Hauptseite des Einsatzes und der Schneide bezüglich den Radialebenen und Axialebenen und bezüglich des idealen Umfangsmantels die Schneidgeometrie, zu deren Definition auf die einschlägigen Normen verwiesen wird.When installed in the working position in the body 13 of a milling cutter, the orientation of the main side of the insert and the cutting edge with respect to the radial and axial planes and with respect to the ideal circumferential surface results in the cutting geometry, for the definition of which reference is made to the relevant standards.

Gemäß den Figuren 2 bis 4 entspricht der Neigungswinkel c der Schneide im vorliegenden Beispiel dem Axialwinkel, während für den Spanwinkel b, der im vorliegenden Beispiel praktisch mit dem Radialwinkel zusammenfällt, zur einfacheren Beschreibung ein Wert Null entsprechend den Ecken oder Spitzen der Schneide AD gewählt ist, ein Wert, der dank der Existenz des Neigungswinkels c für die Punkte der Schneide von A nach D zunimmt. Gemäß Fig. 3, in derAccording to Figures 2 to 4, the angle of inclination c of the cutting edge in the present example corresponds to the axial angle, while for the rake angle b, which in the present example practically coincides with the radial angle, a value of zero is chosen for the corners or tips of the cutting edge AD, a value which increases from A to D thanks to the existence of the angle of inclination c for the points of the cutting edge. According to Fig. 3, in the

durch einen Pfeil die Drehrichtung des Fräsers kenntlich gemacht ist, liegt die Seite CD des Einsatzes bezüglich der Diametralebene von AB tiefer aufgrund des Neigungswinkels c. Diese Absenkung verhindert, daß der Wert des Neigungswinkels c über einen gewissen Wert hinausgeht, wobei der Winkelwert auch verbunden ist mit dem Einstellwinkel des Einsatzes und dem gewünschten Spanwinkel b, und zwar insoweit als, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, der Punkt H der Basisfläche des Einsatzes sich zu sehr an die konkave Bahn der Spitze D der Schneide annähert und direkt die konkave Schneidfläche streift, was folglich den Fräser an einem ordnungsgemäßen Schneiden hinderte. Zur Vereinfachung wurde hier die Diskussion auf die äußerste Spitze der Schneide bezogen, die Erläuterungen gelten jedoch auch für andere Punkte, insbesondere dann, wenn die Schnittiefe niedriger ist als die Schneidenlänge. Zu erwähnen ist ferner, daß die Erläuterung durch Betrachtung von punktförmigen Ecken vereinfacht wurde, während in der Praxis die Ecken mit gewissen Radien und mit kleinen Abflachungen ausgebildet sein können. Aber auch dies ändert nichts an der grundsätzlichen Gültigkeit der obigen Erläuterungen.the direction of rotation of the cutter is indicated by an arrow, the side CD of the insert is lowered with respect to the diametrical plane of AB due to the angle of inclination c. This lowering prevents the value of the angle of inclination c from exceeding a certain value, the angle value also being linked to the setting angle of the insert and the desired cutting angle b, insofar as, as can be seen from Fig. 4, the point H of the base surface of the insert comes too close to the concave path of the tip D of the cutting edge and directly touches the concave cutting surface, which consequently prevents the cutter from cutting properly. For the sake of simplicity, the discussion here has been related to the outermost tip of the cutting edge, but the explanations also apply to other points, in particular when the depth of cut is lower than the cutting length. It should also be mentioned that the explanation has been simplified by considering point-shaped corners, while in practice the corners can be formed with certain radii and with small flattenings. But this does not change the basic validity of the above explanations.

Das Vorsehen von großen Winkeln b und c, d.h. von stark positiven Winkeln oder eines starken Neigungswinkels c mit möglicherweise negativem Spanwinkel b, ist deshalb besonders vorteilhaft, weil es die Energieabsorption beim Zerspanungsvorgang herabsetzt, die Schneidkraft und auch die Gefahr von Schwingungen herabsetzt.The provision of large angles b and c, i.e. strongly positive angles or a strong inclination angle c with possibly negative rake angle b, is particularly advantageous because it reduces the energy absorption during the machining process, the cutting force and also the risk of vibrations.

Hypothetisch könnte man weite Winkel für den Spanwinkel b und den Neigungswinkel c erhalten, wenn man an dem Einsatz einen entsprechend großen Freiwin-Hypothetically, one could obtain wide angles for the rake angle b and the inclination angle c if one creates a suitably large clearance angle on the insert.

ke.i, a vorsähe, dies würde allerdings zu einer Schwächung der Eck- oder Spitzenzone führen, die der Bruchgefahr und dem Verschleiß am meisten ausgesetzt ist. Dies wiederum würde es erforderlich machen, in dieser Zone die Schneid- und Schlagkraft mittels weniger starker Spankräfte zu begrenzen, was jedoch zu einer Reduzierung der Kapazitätsauslastung und zu einer Erhöhung der Arbeitszeit führen würde. Beides ist nicht akzeptabel.ke.i, a, this would, however, lead to a weakening of the corner or tip zone, which is most exposed to breakage and wear. This in turn would make it necessary to limit the cutting and impact force in this zone by means of less powerful chipping forces, which would, however, lead to a reduction in capacity utilization and an increase in working time. Neither of these is acceptable.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem und gestattet die Wahl von weiten Winkeln für den Neigungswinkel c und den Spanwinkel b ohne Einbuße der Robustheit der Eckzone der Schneide.The present invention solves this problem and allows the choice of wide angles for the inclination angle c and the rake angle b without sacrificing the robustness of the corner zone of the cutting edge.

Zur Vereinfachung der Erläuterung sei auf Fig. 5 und 6 sowie auf einen quadratischen Einsatz Bezug genommen, obschon es sich versteht, daß die Erfindung Gültigkeit hat für Einsätze mit praktisch beliebigen Formen, solange der Einsatz sich definitionsgemäß in radialer Stellung befindet.To simplify the explanation, reference is made to Figs. 5 and 6 and to a square insert, although it is understood that the invention is valid for inserts of practically any shape, as long as the insert is in the radial position by definition.

Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz enthält die einer betrachteten Schneidkante benachbarte Flanke mindestens zwei annähernd dreieckföntiige oder trapezförmige Zonen, mit einem Freiwinkel a für eine Zone 14, die direkt neben der Schneidkante liegt und zu der Spitze oder Ecke A hin breiter ist, und einem Fr ^!winkel a', der größer ist als a, für die unter der ersten Zone liegende Zone 15, welche zum hinteren Teil D hin breiter ist. Die zwei Zonen 14 und 15 brauchen nicht unmittelbar benachbart zu sein,, sie können durch eine Zwischenzone 16 voneinander getrennt sein, wie es in dem Beispiel nach Fig. 7 zu sehen ist.In the insert according to the invention, the flank adjacent to a cutting edge in question contains at least two approximately triangular or trapezoidal zones, with a clearance angle a for a zone 14 which is located directly next to the cutting edge and is wider towards the tip or corner A, and a clearance angle a' which is greater than a for the zone 15 located below the first zone and which is wider towards the rear part D. The two zones 14 and 15 do not have to be immediately adjacent, they can be separated from one another by an intermediate zone 16, as can be seen in the example according to Fig. 7.

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Bei einem derart konstruierten Einsatz erzielt man folgende Vorteile:With such a constructed insert, the following advantages are achieved:

1) die Zone 14 neben der Spitze oder Ecke ist stabil,1) Zone 14 next to the tip or corner is stable,

da man auch einen kleinen Freiwinkel a vorsehen kann;since one can also provide a small clearance angle a;

2) man kann einen weiten Neigungswinkel c wählen,2) you can choose a wide inclination angle c,

da die Breite der Zone 14 mit dem Freiwinkel a sich zunehmend in Richtung auf den hinteren Abschnitt verringert, während sich in der gleichen Richtung die Breite der Zone 15, die den relativ weiten Freiwinkel a' aufweist, vergrößert. Dadurch besteht keine Gefahr, daß dia Flanke des Einsatzes die von der Schneide in dem Werkstück erzeugte konkave Fläche streift;since the width of the zone 14 with the clearance angle a decreases progressively towards the rear section, while the width of the zone 15, which has the relatively wide clearance angle a', increases in the same direction. This means that there is no risk of the flank of the insert grazing the concave surface created by the cutting edge in the workpiece;

3) ebenfalls aus den unter 2) angegebenen Gründen kann auch der Spanwinkel b der Schneide relativ groß gewählt werden.3) Also for the reasons given under 2), the cutting angle b of the cutting edge can be chosen to be relatively large.

Für eine deutliche Beschreibung wurde auf ein relativ einfaches Beispiel zurückgegriffen, jedoch haben die Erläuterungen ebenfalls Gültigkeit für Fräser mit weitaus komplizierterem Aufbau. Dies gilt beispielsweise für einen Fräser mit einem von 90° abweichender Einstellwinkel, für einen Fräser mit vorderem Radialwinkel, der von Null Grad abweicht, und für Einsätze mit anderer als quadratischer Form oder mit nicht-geradlinigen Schneidkanten.For a clear description, a relatively simple example was used, but the explanations are also valid for cutters with a much more complex structure. This applies, for example, to a cutter with an entry angle that deviates from 90°, to a cutter with a front radial angle that deviates from zero degrees, and to inserts with a shape other than square or with non-straight cutting edges.

Claims

Protection claims:

1. Cutting insert for radial installation in tools ■ with concave cutting path, with an upper or main side

(10) , a bottom or base surface (11) , side surfaces forming flanks (12) "! and one or more cutting edges which are defined by one or more flanks
(12) which are angled to the upper or main side (10) to form a clearance angle,

characterized, \

that the flank (12) which together with the upper or
Main side (10) involved in the formation of a cutting edge
is composed of at least two complementary zones (14 _r 15) whose surface widths are in
opposite directions and which have different clearance angles (a, a').

2. Cutting insert according to claim 1, wherein the two
complementary zones have an approximately triangular shape, a first zone (14) is located immediately adjacent to the cutting edge and has a width which decreases from the cutting tip or cutting corner to the opposite part, while the second

Zone (15) unmittelbar unterhalb dir ersten Zone liegt und sich in die entgegengesetzte Richtung zu der Schneidspitze oder der Schneidecke hin verbreitert, wobei der Freiwinkel (a') der zweiten Zone größer ist als der Freiwinkel (a) der ersten Zone.Zone (15) is located immediately below the first zone and widens in the opposite direction towards the cutting tip or the cutting corner, whereby the clearance angle (a') of the second zone is greater than the clearance angle (a) of the first zone.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, bei dem die zwei * komplementären Zonen etwa trapezförmig sind, eine erste { Zone unmittelbar an die Schneidkante angrenzt und eine , Breite aufweist, die in einer Richtung entgegen der ' Schneidspitze oder schneidecke abnimmt, während die3. Cutting insert according to claim 1, in which the two * complementary zones are approximately trapezoidal, a first { zone immediately adjacent to the cutting edge and has a , width which decreases in a direction opposite to the cutting tip or cutting corner, while the

zweite zone unmittelbar unterhalb der ersten zone liegt.second zone is located immediately below the first zone.

and has a width which increases in the direction opposite to the cutting tip or cutting corner, the two trapezoidal zones having the bevel in common , the second zone having a clearance angle (a/) avZ^e which is greater than the clearance angle (a) of the first two zones.

4. Cutting insert according to claim 1, wherein at least one of the two complementary zones is approximately triangular.

5. Cutting insert according to claim 1, wherein at least one of the two complementary zones is approximately trapezoidal.

6. Cutting insert according to one of claims 1 to 5, wherein an intermediate zone (16) is located between the two zones (14, 15).

7. Cutting insert according to one of claims 1 to 5, wherein one or both surfaces of the two complementary zones (14, 15) are flat or non-flat.