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Dokumentenidentifikation DE69732385T2 29.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001181999
Titel Frässchneideinsatz
Anmelder Seco Tools AB, Fagersta, SE
Erfinder Andersson, Kjell, 73742 Fagersta, SE
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65183 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69732385
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 13.10.1997
EP-Aktenzeichen 011259777
EP-Offenlegungsdatum 27.02.2002
EP date of grant 26.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.12.2005
IPC-Hauptklasse B23C 5/20

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatz zum Flächenfräsen, wie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist (siehe z.B. GB 951 624).

Stand der Technik

Durch die UK 951 624 sind ein Werkzeug und ein Schneideinsatz im wesentlichen der oben erwähnten Art bekannt, wobei das Werkzeug derart vorgesehen ist, daß alle Schneidkanten in dem aktiven Eckenabschnitt des Schneideinsatzes während der maschinellen Bearbeitung mit dem Werkstück in Eingriff kommen. Dies bedeutet, daß alle Schneidkanten in dem Eckenbereich gleichzeitig abgenutzt werden und deshalb z.B. ein tetragonaler Schneideinsatz höchstens auf 8 Positionen mit neuen Schneidkanten umgeschaltet werden kann. US-A-4,616,962 beschreibt einen Fräseinsatz mit vier Schneidkanten.

Aufgaben der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes zum Flächenfräsen, wobei mindestens 16 neue Schneidkanten verwendet werden können.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes zum Flächenfräsen mit vielen Schneidkanten, durch welchen die Verwendung wirtschaftlich vorteilhaft wird.

Eine weitere andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines leicht arbeitenden Schneideinsatzes für das Spanentfernen.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaltung eines Schneideinsatzes gemäß einer alternativen Ausführungsform, der ausgestaltet ist, um den Span zum Abbiegen in einer Richtung zu bringen, wodurch eine kleine Kontaktoberfläche und folglich ein niedriger Reibkoeffizient zwischen dem Span und dem Schneideinsatz entstehen.

Diese und andere Aufgaben werden durch einen Schneideinsatz zum Flächenfräsen gemäß den nachfolgenden Ansprüchen unter Bezugnahme auf die eingeschlossenen Zeichnungen gelöst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt einen tetragonalen Schneideinsatz gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ebenen Ansicht.

2 zeigt den Schneideinsatz in einer Seitenansicht.

3A zeigt den Schneideinsatz in einem Querschnitt entlang der Linie III-III in 1, und

3B zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer Schneidecke in 3A.

4 zeigt den Schneideinsatz in einem Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 1. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines tetragonalen Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ebenen Ansicht.

6 zeigt den alternativen Schneideinsatz in einer Seitenansicht.

7 zeigt den alternativen Schneideinsatz in einer Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in 5.

8 zeigt ein Werkzeug in einer Seitenansicht.

9 und 10 zeigen Vergrößerungen der aktiven Ecke des Werkzeuges für die zwei Alternativen, wenn man gegen die Ebene der aktiven Seitenflächen des Schneideinsatzes blickt, und

11 zeigt eine zusätzliche Ausführungsform eines Schneideinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ebenen Ansicht.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 und 9 ist ein Schneideinsatz 11 für das Flächenfräsen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Schneideinsatz besteht aus einer Matrix von gesintertem, vorzugsweise beschichtetem, Sinterkarbid und hat eine polygonale Grundgestalt, in diesem Falle eine tetragonale Grundgestalt. Alternativ kann der Schneideinsatz pentagonal oder hexagonal sein. Der Schneideinsatz 11 weist zwei im wesentlichen parallele Seitenflächen 12, 13 sowie diese vereinigende Kantenflächen 14A14D auf. Die Seitenfläche 13 ist mit der Seitenfläche 12 identisch, und deshalb wird nachfolgend nur eine Seitenfläche beschrieben. Der Schneideinsatz 11 hat eine negative Geometrie, d.h. die Kantenflächen schließen sich senkrecht an die Seitenflächen an. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, daß der Schneideinsatz eine doppelt positive Geometrie hat, d.h. jede Kantenfläche einen spitzen Winkel mit der anschließenden Seitenfläche dadurch bildet, daß in den Kantenflächen 14A14D eine zentrale Umfangsausnehmung vorgesehen ist. Schneidkanten 15, 16 sind in dem Schnittbereich der Seitenfläche 12 mit der Kantenfläche 14 gebildet. In der Schneidecke 17 zwischen zwei benachbarten Kantenflächen, z.B. 14A und 14B, sind im wesentlichen ebene oder etwas gekrümmte Abfasungsflächen 18A und 18B vorgesehen. Die Ränder oder Kanten, die in dem Schnittbereich der Seitenfläche 12 mit der entsprechenden Abfasungsfläche 18 um die Winkelhalbierende B der Schneidecke 17 angeordnet sind, werden Nebenschneidkanten 16 genannt. Diese Kanten erzeugen die Oberfläche auf dem Werkstück 40 während des Flächenfräsens dadurch, daß sie parallel zu der Fläche des Werkstückes angeordnet sind, welches erzeugt oder senkrecht zur Drehachse des Fräswerkzeugs angeordnet werden soll. Die restlichen Kanten, welche den Hauptteil des Materials in der Form von Spänen schneiden sollen, werden Hauptschneidkanten 15 genannt. Nur eine Hauptschneidkante und eine Nebenschneidkante müssen gleichzeitig in Eingriff sein, und deshalb arbeiten diese zwei Kanten im Paar. Die Nebenschneidkante 16 bildet mit der zugehörigen Hauptschneidkante 15 einen spitzen Außenwinkel &agr;. Der Winkel &agr; liegt im Bereich von 38° bis 42°, beträgt vorzugsweise etwa 40°.

Die Hauptschneidkante 15 schließt sich einwärts an eine Spanstauchungsfläche oder primäre Abfasung 19 an, 3B, welche den äußersten Umfangsteil der Seitenfläche 12 bildet. Die primäre Abfasung ist negativ angewinkelt und erstreckt sich nicht längs der Schneidkante 17, denn die Nebenschneidkante 16 muß so scharf und so leicht schneidend sein wie möglich, aber statt dessen wird ein geeigneter Kantenradius an der Schneidkante 16 gewählt. Eine erste Spanbildungsfläche 20 ist innerhalb der Spanstauchungsfläche 19 angeordnet. Eine zweite Spanbildungsfläche 21 ist innerhalb der Nebenschneidkante in der Schneidecke angeordnet. Die zweite Spanbildungsfläche 21, 4, ist seichter als die erste Spanbildungsfläche 20, um die Späne während des Flächenfräsens zu formen. Ein Bereich 22 ist in der Seitenfläche 12 symmetrisch um die linke Halbierende B herum vorgesehen, um weiterhin günstige Späne zu bilden und die Schneidecke bestens zu stützen.

Aus der Seitenansicht geht hervor, daß die Nebenschneidkanten 16 in Ebenen parallel zu den Seitenflächen aber etwas unter der zugeordneten Seitenfläche vorgesehen sind. Die Nebenschneidkante 16 schließt sich über einen Radius R1 an die zugeordnete Hauptschneidkante 15 an. Alternativ kann der Radius R1 durch eine Anzahl von Ebenenfassetten ersetzt sein. Mit dem Ausdruck "zugeordnete Hauptschneidkante und Nebenschneidkante" ist hier gemeint, daß während des Fräsens nur diese Schneidkanten zusammenwirken und daß sie möglicherweise körperlich über einen Radius miteinander verbunden sind. Die sich anschließenden Nebenschneidkanten 16 bilden einen stumpfen inneren Winkel ϵ, der in der Größenordnung von 170° liegt, und die Nebenschneidkanten sind spiegelbildlich um die Winkelhalbierende B. Jede Nebenschneidkante schließt sich an eine im wesentlichen ebene Abfasungsfläche auf der Freifläche an.

Neben den Abfasungsflächen schließt sich weiter eine Linie E an, die mit der Ebene der Winkelhalbierenden zusammenfällt. Die Hauptschneidkante 15 ist mit einem Radius R2 konkav gekrümmt mit der Maßgabe, einen gewissen positiven axialen Winkel zu bilden, obgleich der Schneideinsatz in dem Fräskörper negativ angebracht wurde. Der Radius R2 ist größer als die Länge der Seite L des Schneideinsatzes. Der größte Abstand zwischen der Hauptschneidkante und der Ebene der angeschlossenen Seitenfläche befindet sich in der Mitte M der Hauptschneidkante, wobei dieser Abstand kleiner als 1 mm aber größer als 0,4 mm ist.

Um in der Lage zu sein, alle 16 Schneidkantenpaare in zweckmäßigster Weise zu benutzen, sollte die Hauptschneidkante 15 nicht mehr als zur Hälfte ihrer Längserstreckung benutzt werden, d.h. zur Mitte des Schneideinsatzes. Dies bedeutet, daß die Schneidtiefe A nicht die halbe Länge der Seite L des Schneideinsatzes überschreiten sollte, d.h. die Schneidtiefe sollte maximal A = L/2·sinK sein, wobei K der Einstellwinkel ist.

Unter Bezugnahme auf die 57 wird nun eine alternative Ausführungsform eines Schneideinsatzes 11' gemäß der vorliegenden Erfindung für das Flächenfräsen gezeigt. Gleichen Einzelteilen bei der alternativen Ausführungsform sind dieselben Bezugszahlen gegeben worden. Der Schneideinsatz 11' wurde von dem früher beschriebenen Schneideinsatz insofern geändert, als er mit Ausnahme der Eckenabschnitte des Schneideinsatzes 11' eine Anzahl von Ausnehmungen 23' in der Spanbildungsfläche 20' aufweist, wobei die Ausnehmungen längs der zugeordneten Hauptschneidkante 15' separat sind und sich im wesentlichen seitlich relativ zu der zugehörigen Hauptschneidkante 15' erstrecken. Die Ausnehmungen sind in Gruppen von sieben Stücken oder dergleichen um die Mittellinie M des Schneideinsatzes vorgesehen. Scheitelpunkte bzw. Kämme 24' sind zwischen den Ausnehmungen 23' in der Spanbildungsfläche 20' angeordnet und überbrücken die Ausnehmungen 23' in einer Richtung längs der zugeordneten Hauptschneidkante 15'. Die Ausnehmungen 23' erstrecken sich nicht senkrecht zu der Schneidkante 15', aber sie bilden mit der Linie senkrecht zu der zugeordneten Schneidkante 15' einen spitzen Winkel &bgr;, wie z.B. in 5 gezeigt ist. Der Winkel &bgr; liegt in dem Bereich von 5°–55°, vorzugsweise im Bereich von 10°–20°. Ein bevorzugter Wert für den Winkel &bgr; liegt in der Größenordnung von 15°. Ein Vorteil bei dieser Art von Spanbildner besteht darin, daß eine relativ gesehen geringe Wärme auf den Schneideinsatz von dem Span übertragen wird, und deshalb werden Probleme, die sich auf hohe Temperaturen in der Schneidkante 15' beziehen, wie z.B. plastische Deformation und/oder Diffusionsabrieb, vermieden. Die Folge sind begrenzter Abrieb der Schneidkante und nachfolgend auch bei hohen Temperaturen eine bessere Lebensdauer des Werkzeuges. Eine solche Art von Spanbilden ist ausführlicher in der US-A-5,074,720 beschrieben, die hier bezüglich der Spanbildung in die Beschreibung eingeschlossen wird.

In 8 ist ein Flächenfräser gezeigt mit einem Fräskörper 30, der in einer Fräsmaschine gedreht werden soll. Der Fräskörper weist eine Anzahl von Sitzen zur Aufnahme tetragonaler, pentagonaler oder hexagonaler Schneideinsätze auf. Eine Anpassungsvorrichtung 31 ist vorgesehen, um die Feinanpassung des Schneideinsatzes in der Schneideinsatztasche zu ermöglichen. Der Schneideinsatz ist vorgesehen, um in einer bekannten Weise mit einer Klemmeinrichtung nach der Feinabstimmung festgeklemmt zu werden. Aus der Figur sieht man, daß die zugeordnete Hauptschneidkante 15 und die Nebenschneidkante 16 auf ein und derselben Seite der Winkelhalbierenden B vorgesehen sind und zwei Nebenschneidkanten sich in der oder in enger Nachbarschaft der Winkelhalbierenden B aneinander anschließen. Die aktive Nebenschneidkante 16 ist im wesentlichen senkrecht zur Drehachse CL des Flächenfräsers angeordnet. Eine Nebenschneidkante 16A erzeugt die Oberfläche des Werkstückes, während die andere Nebenschneidkante 16B in einem Abstand von der Werkstückoberfläche dadurch vorgesehen ist, daß sie mit dieser Oberfläche einen Freiwinkel bildet. Das Werkzeug hat einen Einstellwinkel K, der maximal 42° ist. Die Hauptschneidkante 15 ist vorgesehen, um den Hauptteil des Materials zu schneiden, das in der Form von Spänen bearbeitet werden soll, und sollte deshalb mittels der Spanstauchungsfläche 19 verstärkt sein, während die Nebenschneidkante 16A eine Endbearbeitungsschneidkante bildet und deshalb schärfer sein sollte als die Hauptschneidkante 15.

In den 8 bzw. 10 sind die Schneideinsätze 11 bzw. 11' in Eingriff mit dem Werkstück 40 gezeigt. Das Werkzeug arbeitet mit einem Einstellwinkel K, K' von etwa 40°.

11 zeigt einen pentagonalen Schneideinsatz 11'', wobei der Einstellwinkel K'' aus dem Bereich von 15° bis 30°, vorzugsweise zwischen 20° und 25°, ausgewählt ist. Der Schneideinsatz 11'' hat 20 Paare von Schneidkanten.

Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Schneideinsatz zum Flächenfräsen, wobei mindestens 16 neue Schneidkanten verwendet werden können. Der Schneideinsatz hat mindestens 8 Paare von Schneidkanten, die in einer Drehrichtung benutzt werden können, und mindestens 8 Paare von Schneidkanten, die in einer umgekehrten Drehrichtung verwendet werden können, was die Benutzung wirtschaftlich vorteilhaft macht.

Die Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Z.B. kann die Grundgestalt des Schneideinsatzes pentagonal oder hexagonal sein. Zusätzlich können die Ausnehmungen 23' durch Vorsprünge ähnlicher Gestaltungen ersetzt sein. Auch in anderen Beziehungen kann die Erfindung im Rahmen der anliegenden Ansprüche frei variiert werden.


Anspruch[de]
  1. Schneideinsatz für das Flächenfräsen, wobei der Schneideinsatz (11; 11', 11'') eine tetragonale, pentagonale oder hexagonale Grundform hat und zwei im wesentlichen parallele Seitenflächen (12, 13; 12', 13') sowie diese vereinigende Kantenflächen (14A14D; 14A'14D') und eine Anzahl von Schneidkantenpaaren aufweist, die am Übergang zwischen einer Seitenfläche (12, 13; 12', 13') und einer Kantenfläche (14A14D; 14A'14D') des Schneideinsatzes gebildet sind, wobei die Seitenfläche eine Spanfläche bildet und die Kantenfläche eine Freifläche bildet, jeweils die Schneidkantenpaare eine Hauptschneidkante (15; 15') und eine Nebenschneidkante (16; 16') aufweisen, die sich im Bereich einer Schneidecke (17; 17') treffen, welche eine Winkelhalbierende (B; B') hat, die Nebenschneidkante vorgesehen ist, um eine Oberfläche auf einem Werkstück (40) zu erzeugen, wobei die zugeordnete Hauptschneidkante (15; 15') und die Nebenschneidkante (16; 16') auf ein und derselben Seite der Winkelhalbierenden (B; B') vorgesehen sind und sich die zwei Nebenschneidkanten an der Winkelhalbierenden (B; B') oder in der Nachbarschaft derselben aneinander anschließen und einander verbindende Nebenschneidkanten (16; 16') einen stumpfen Innenwinkel (ϵ; ϵ') bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschneidkante (16; 16') dadurch schärfer ist als die Hauptschneidkante (15; 15'), daß die Hauptschneidkante mit einer ersten konkaven spanbildenden Fläche (20; 20') in der Spanfläche über eine Spanstauchfläche (19; 19') verbunden ist, während die Nebenschneidkante sich direkt an eine zweite konkave spanbildende Fläche (21; 21') anschließt.
  2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideinsatz (11; 11') mindestens 16 Schneidkantenpaare aufweist und daß die zugeordnete Hauptschneidkante (15; 15') und Nebenschneidkante (16; 16') einen ersten spitzen Außenwinkel (&agr;; &agr;') miteinander bilden, wobei der Winkel im Intervall von 38° bis 42° liegt, vorzugsweise etwa bei 40° liegt.
  3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Innenwinkel (ϵ; ϵ') sich in der Größenordnung von 170° befindet und daß die Nebenschneidkanten (16; 16') Spiegelbilder um die Winkelhalbierende (B; B') herum sind und daß jede Nebenschneidkante (16; 16') sich an eine im wesentlichen ebene Abfasungsfläche (18A18D; 18A'18D') auf der Freifläche anschließt, wobei sich benachbarte Abfasungsflächen längs einer Linie (E; E') anschließen, die mit der Ebene für die Winkelhalbierenden zusammenfällt.
  4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von gegenseitig separaten, längs und innerhalb der Schneidkante angeordneten Ausnehmungen (13') oder Vorsprünge in oder auf der ersten konkaven spanbildenden Fläche (20') vorgesehen ist und daß die Ausnehmungen (23') oder die Vorsprünge eine Längserstreckung in einer Richtung haben, welche einen gewissen Winkel (&bgr;) mit einer Linie bildet, die senkrecht zu der zugehörigen Schneidkante (15') liegt, wobei der Winkel (&bgr;) in dem Intervall 5°–55°, vorzugsweise in dem Intervall 10°–20° und ganz besonders bevorzugt um 15° herum liegt.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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