Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz mit einer prismatischen Grundform, der eine obere und eine untere Fläche aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind und die durch vier senkrecht hierzu angeordnete Seitenflächen verbunden sind, von denen zwei gegenüberliegende Seitenflächen vorspringende und rückspringende Abschnitte aufweisen, die zusammen mit der oberen und der unteren Fläche jeweils Schneidkanten bilden, und von denen die beiden anderen gegenüberliegenden Seitenflächen eben und parallel zueinander angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung von rotierend bewegten Werkstücken, insbesondere von Kurbelwellen, wobei mindestens ein Schneideinsatz zunächst in radialer Richtung auf das Werkstück zugestellt und anschließend in axialer Richtung relativ zu dem Werkstück bewegt wird.

Ein solcher Schneideinsatz und ein solches Verfahren sind beispielsweise aus de EP 1 087 853 B2 bekannt.

Bereits der DE 41 35 681 C3 ist ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstückflächen, insbesondere von Kurbelwellen, zu entnehmen, bei dem die Werkstückfläche bei der Bearbeitung rotiert und zunächst mittels Schneidplatten grob bearbeitet und anschließend mittels mindestens einer weiteren Schneidplatte beschichtet wird, wobei die zu bearbeitende Werkstückfläche bei der Schlichtbearbeitung durch die weitere in Achsrichtung der Werkstückfläche bewegte Schneidplatte im Längsdrehverfahren bearbeitet wird. Das die weitere Schneidplatte tragende Werkzeug wird bei der Schlichtbearbeitung radial zur Werkstückfläche zugestellt, wobei das Längsdrehen mittels wenigstens zweier axial mit Abstand nebeneinander liegender, im Wesentlichen gleichzeitig arbeitender Schneiden der weiteren Schneidplatte erfolgt. Das hierzu verwendete Werkzeug besitzt einen Werkzeuggrundkörper, auf dem mindestens eine Schneidplatte für die Grobbearbeitung und mindestens eine weitere Schneidplatte für die Schlichtbearbeitung angeordnet sein soll. Die genannte weitere Schlichtplatte besitzt für die Längsdreh-Schlichtbearbeitung wenigstens zwei axial mit Abstand nebeneinander liegende Schneiden, insbesondere eine Schneidkante mit einem zahnartigen Profil, bei dem eine Vielzahl von mit Abstand nebeneinander liegenden Schneiden jeweils eine Dreieckform haben. Die durch diese dreieckförmigen Schneiden gebildeten Spitzen liegen in einer Ebene.

Der DE 41 35 681 C3 ist zu entnehmen, dass ein Werkzeug mit in Umfangsrichtung hintereinander liegenden Schneidplatten versehen ist, mit denen an einer Kurbelwelle unterschiedliche Bearbeitungen vorgenommen werden können. Mit einem ersten Satz von beispielsweise vier Schneidplatten erfolgt eine Schruppbearbeitung, bei der im angegebenen Beispiel in der Draufsicht auf die Spanfläche viereckige Schneideinsätze radial in Richtung auf eine Kurbelwelle zugestellt werden. Nachdem im Einstechdrehverfahren die Kurbelwelle soweit spanend bearbeitet worden ist, dass sich annähernd eine Zapfenumfangsfläche mit seitlichen Ölbunden ausgebildet hat, wird zum Schlichten eine Schneidplatte mit mehreren dreieckförmigen Schneidkanten auf das Werkstück zugestellt und längsaxial zum Längsdrehen bewegt.

Auch aus der US 4,867,616 ist ein Schneideinsatz bekannt, der eine prismenartige Grundform aufweist. Dieser Schneideinsatz hat zwei im Wesentlichen parallele, obere und untere Flächen sowie mindestens drei Seitenflächen, die zu den oberen und unteren Flächen im Wesentlichen senkrecht verlaufen. An der Schnittstelle mindestens einer Seitenfläche zu der oberen oder unteren Fläche ist eine Schneidkante ausgebildet. Die betreffende Seitenfläche ist nicht eben und weist abwechselnd angeordnete vorstehende und rückstehende Abschnitte auf, womit wirksame Abschnitte von Hauptschneidkanten mindestens im Bereich der vorstehenden Abschnitte ausgebildet sind. Zwischen diesen Hauptschneidkanten erstrecken sich schräg liegende Nebenschneidkanten, die gegenüber den Hauptschneidkanten teilweise um 60° und in den Eckenbereichen um 45° abgewinkelt sind. Weiterhin werden die Spanflächen durch jeden Abschnitt einer Hauptschneidkante individuell zugeordnete Vertiefungen gebildet, wobei sich im mittleren Bereich einer Hauptschneidkante ein Winkel zwischen der Spanfläche und der Hauptfreifläche im Bereich von 62° bis 72° ergibt.

Diese Schneideinsätze sollen so auf einem Fräswerkzeug montiert werden, dass ihre Hauptschneidkanten geringfügig überlappen und wechselseitig die Hauptschneidkanten eines Schneideinsatzes die rückspringenden Bereiche eines nächstfolgenden Schneideinsatzes abdecken, so dass die Nebenschneidkanten nur mit ihren unmittelbar an die Hauptschneiden angrenzenden Bereichen mit dem Werkstück in Eingriff kommen können. Ein entsprechendes Werkzeug ist ausschließlich für die Zustellung in radialer Richtung vorgesehen, um z. B. Nuten oder dergleichen in ein Werkstück einzufräsen.

In der EP 1 087 853 B2 wird die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken zu schaffen, bei dem der Schneideinsatz bei der Bearbeitung von Werkstücken nicht nur radial, sondern auch in axialer Richtung zugestellt werden soll, wobei die entsprechenden Werkstückflächen rationell und in guter Qualität, d. h. mit geringen Toleranzen hergestellt werden sollen.

Nach dem dort beschriebenen Verfahren soll zur Herstellung rotationssymmetrischer Oberflächen mindestens ein Schneideinsatz der eingangs genannten Art verwendet werden. Insbesondere soll dieser Schneideinsatz durch bestimmte Winkel charakterisiert sein, nämlich einem ersten Winkel, der zwischen den Spanflächen und der Ebene der Hauptfreiflächen gebildet wird, welche durch die an die Hauptschneidkante angrenzende Bereiche der Seitenfläche definiert ist und der zwischen 72° und 76° liegen soll, ferner einen Winkel zwischen 75° und 70° zwischen den Nebenschneidkanten und der Hauptschneidkante und einem Neigungswinkel des Schneideinsatzes, bei dem ein effektiver Freiwinkel von 8° bis 12° gebildet wird. Hervorgehoben wird, dass die Auswahl solcher Winkel zum einen eine positive Schneidengeometrie sowohl während der radialen als auch während der axialen Zustellung zum Werkstück ermöglicht, worüber hinaus auch auftretende Reaktionskräfte relativ gering gehalten werden könnten. Auch dieses Werkzeug ist lediglich zur Feinbearbeitung geeignet.

Bei allen nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren besteht somit der Nachteil, dass zunächst zur Fertigung des Lagers einer Kurbelwelle mit einem ersten Schneideinsatz eine Grobbearbeitung vorgenommen wird. Hierzu wird vielfach eine sogenannte Dreikantwendeschneidplatte mit einem Eckenradius von 1,2 mm verwendet. Anschließend wird zur Feinbearbeitung einer der vorbeschriebenen Schneideinsätze mit einer kammartigen Schneidkante verwendet, mit der die Endkontur des Lagergrundes im Längsdrehverfahren bearbeitet wird. Um eine Kurbelwelle fertigen zu können, müssen somit eine bestimmte Anzahl von Schneideinsätzen mit unterschiedlichen Geometrien und in unterschiedlichen Sorten in Vorrat gehalten werden. Die Zahl der verschiedenen Arten der Wendeschneidplattenvarianten ist nicht unerheblich, was nachteiliger Weise eine Verwechselungsgefahr bei der Montage mit kostenträchtiger Fehlfunktion der montierten Werkzeuge zur Folge haben kann. Durch die Vielzahl der benötigten Schneideinsätze entstehen auch hohe Rüstzeiten.

Letztendlich haben die Werkzeugkosten einen wesentlichen Einfluss auf die Herstellungskosten der zu bearbeitenden Werkstücke.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Nachteile zu vermeiden, insbesondere einen Schneideinsatz zu schaffen, mit dem die Bearbeitung von rotierend bewegten Werkstücken, wie Kurbel- oder Nockenwellen, effektiver gestaltet werden kann. Entsprechendes gilt hinsichtlich der Schaffung eines Verfahrens zur spanenden Bearbeitung solcher Werkstücke.

Diese Aufgabe wird durch den Schneideinsatz nach Anspruch 1 bzw. das Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.

Erfindungsgemäß besitzt der Schneideinsatz eine obere und eine untere Fläche, die zueinander parallel angeordnet sind sowie vier senkrecht hierzu angeordnete Seitenflächen, von denen zwei gegenüberliegende Seitenflächen vorspringende und rückspringende Abschnitte aufweisen und von denen die beiden anderen gegenüberliegenden Seitenflächen eben und parallel zueinander angeordnet sind. Mindestens eine durch zwei aneinander grenzende Seitenflächen gebildete Schneidecke ist als Schneidkante ausgebildet. An die nach dem Stand der Technik bekannte kammartige Schneidkante schließt sich zu einer Seite eine Eckenschneide an, die dazu geeignet ist, beim Einstechen das Mittellager in einem ersten Arbeitsgang plan zu drehen, wonach durch längsaxiale Verschiebung im Längsdrehen die kammartige Schneidkante ausgenutzt wird. Eine solche Ausbildung lässt die bisher verwendeten Schneideinsätze mit dreieckiger oder viereckiger Spanfläche in einer Draufsicht, die im ersten Arbeitsgang zum Einsatz kamen, vollständig entfallen. Durch den neuen Schneideinsatz wird somit ein Kombinationswerkzeug geschaffen, dass nicht nur Kostenvorteile bietet, da erheblich weniger Wendeschneidplatten für die Kurbelwellenbearbeitung benötigt werden, sondern auch Lagerkapazität einsparen lässt. Durch Verwendung dieser Kombinationswerkzeuge sinkt auch die Verwechselungsgefahr im Sinne einer Fehlmontage. Schließlich sind die Rüstzeiten geringer, da anstelle von bisher jeweils zwei Wendeschneidplatten nur eine Wendeschneidplatte montiert werden muss.

Schließlich wird die Effektivität der Bearbeitung erhöht, indem die verschiedenen Kassettenvarianten der bisher eingesetzten unterschiedlichen Schneideinsätze für die Grob- und Feinbearbeitung durch einen Kassettentyp mit der erfindungsgemäßen Schneidplatte ersetzt werden. Durch die Halbierung der benötigten Kassetten ergeben sich somit ebenfalls Kostenvorteile. Letztendlich lässt sich die Bearbeitungszeit innerhalb einer Prozesslinie verkürzen, da die Schwenkzeit zwischen der Kassette mit einer ersten Wendeschneidplatte und der Kassette mit der Kamm-Wendeschneidplatte eingespart wird.

Weitere Ausführungsformen sowie Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So ist die erfindungsgemäße Schneidecke rund ausgeführt und besitzt einen Eckenradius zwischen 0,3 mm und 0,5 mm, vorzugsweise von 0,4 mm. Eine weitere Optimierung im Sinne einer Wendeschneidplatte wird dadurch erzielt, dass jeweils zwei diametral gegenüberliegende Schneidecken auf der oberen und der unteren Fläche angeordnet sind, d. h. pro Schneideinsatz vier Schneidecken mit vier sich hier anschließenden kammartigen Schneidkanten. Vorzugsweise begrenzen die Schneidecken einen im Wesentlichen halbzylinderförmigen Abschnitt an den Seitenflächen. Hinsichtlich der kammförmigen Schneidkante, die grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann auf die aus der DE 41 35 6841 C3 oder der EP 0 542 026 B1 bekannte Ausführungsform oder die Ausführungsform nach EP 1 087 853 B2 zurückgegriffen werden. Vorzugsweise sind jedoch die vorspringenden und rückspringenden Abschnitte in einer Draufsicht betrachtet trapezförmig ausgebildet, insbesondere bilden die nebeneinander liegenden vorspringenden Abschnitte Hauptschneiden, die auf einer Linie liegen und die jeweils seitlich in Nebenschneiden übergehen, die mit den Hauptschneiden einen Winkel von 120° bis 160° einschließen. Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung berührt eine an die durch vorspringende Abschnitte gebildete Schneidkante angelegte Tangente die Schneidecke in nur einem Punkt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die an die Schneidecke sowie an die vorspringenden und rückspringenden Abschnitte angrenzende Spanfläche unter einem positiven Spanwinkel geneigt, der vorzugsweise zwischen 10° und 20° liegt. Zudem wird die obere und untere Fläche mit einem erhaben ausgebildeten Mittelplateaubereich versehen, an den sich eine konkav ausgebildete Flanke als Übergangsbereich zur Spanfläche anschließt. Dieses Mittelplateau dient dazu, zusammen mit den zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen eine sichere Einspannung des Schneideinsatzes in einem Schneideinsatzhalter zu gewährleisten. Der Übergangsbereich dient dazu, die über die Spanfläche ablaufenden Späne derart „aufzubiegen", dass es zu einem raschen Spanbruch kommt, womit lange Wirr-Späne vermieden werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der vorbeschriebene Schneideinsatz zur spanenden Bearbeitung von rotierend bewegten Werkstücken, insbesondere von Kurbelwellen eingesetzt, wobei mindestens ein Schneideinsatz zunächst in radialer Richtung auf das Werkstück zugestellt und anschließend in axialer Richtung relativ zu dem Werkstück bewegt wird. Dieser Schneideinsatz führt bei der Einstechbewegung ein Plandrehen eines Mittellagers mit anschließend zur Fertigbearbeitung im Wege einer axialen Bewegung eine Glättbearbeitung eines zylinderförmigen Zapfens aus.

Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes und

2 + 3 jeweils Skizzen über unterschiedliche Bearbeitungsfolgen, die nach dem Stand der Technik oder mit dem erfindungsgemäßen Schneideinsatz möglich sind.

1 zeigt den erfindungsgemäßen Schneideinsatz 10, der eine obere Fläche 11 sowie eine dieser oberen Fläche gegenüberliegende Fläche aufweist. Diese Flächen sind zumindest im Wesentlichen parallel, wobei jeweils auf beiden Seiten ein Mittelplateau 111 eine konkav abfallende Flanke 112 sowie eine Spanfläche 113 beidseits des mittleren Plateaus 111 gebildet werden. Die Flächen 11 sind von einem Loch 12 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube durchdrungen. Die obere und die untere Flächen 11 werden durch vier senkrecht hierzu stehende Seitenflächen miteinander verbunden, wobei die sich gegenüberliegende Seitenflächen 13, die parallel zueinander angeordnet sind sowie die mit Vorsprüngen und Rücksprüngen ausgebildeten gegenüberliegenden Flächen 14 die obere und untere Fläche 11 miteinander verbinden. Das kammartige Profil, das grundsätzlich nach dem Stand der Technik bekannt ist, besteht aus trapezförmigen Vorsprüngen, die in einer Linie liegende Hauptschneidkanten 15 aufweisen, welche beidseitig von Nebenschneidenkanten 16 flankiert werden, die zu einem ebenfalls ebenen Grund 17 auslaufen. Das Trapezprofil wiederholt sich im vorliegenden Fall sechsfach, wobei alle Hauptschneidkanten 15 ebenso auf eine Linie liegen, die auch gleichzeitig eine Tangente an die Schneidecke 18 bildet. Diese Schneidecke 18 ist über die gesamte Seitenfläche 14 als im Wesentlichen halbzylinderförmiger Körper ausgebildet, wobei der Schneideckenradius 0,4 mm beträgt. Solche Schneidecken 18 sind auf jeder Seite diametral gegenüberliegend ausgebildet, so dass vier nutzbare kammprofilartige Schneiden und vier Schneidecken gebildet werden.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der 2 und 3 deutlich. In 2 sind die Bearbeitungsschritte dargestellt, die zur Fertigung eines Mittellagers einer Kurbelwelle erforderlich sind. Hierzu wird in einem ersten Schritt nach 2 eine in der Draufsicht dreieckförmige Wendeschneidplatte 20 verwendet, die einen Eckenradius von beispielsweise 1,2 mm besitzt und mit der eine im Bild links dargestellte Wange 21 plangedreht wird. Nach der Einstechbewegung, bei der das Werkzeug 20 radial auf das Werkstück zugeführt wird (in der Zeichnung von oben nach unten) wird das Werkzeug 20 anschließend gemäß dem gekrümmten Teil 22 nach rechts geführt und längsdrehend entlang einer Zapfenoberfläche geführt. Hiernach wird das Werkzeug 20 ausgeschwenkt und ein weiteres Werkzeug 23 derselben Kontur zur Bearbeitung und Fertigung einer Wange 24 eingeführt. Die Bewegung aus einem radial Einstechen sowie einem Einschwenken ist durch Pfeil 25 schematisch deutlich gemacht. Auf diese Weise wird zunächst eine Grobbearbeitung vorgenommen, wonach ein Werkzeug 26 mit einer kammartigen Schneidkante, die kürzer als die längsaxiale Erstreckung des Lagergrundes ist, eingeführt und anschließend wie durch Pfeile 27 ersichtlich zum längsaxialen Drehen über den Lagergrund geführt wird. Deutlich verkürzte Bearbeitungszeiten ergeben sich hingegen wenn gemäß 3 mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug 10 gearbeitet wird, das die Werkzeuge 20 bzw. 23 und 26 kombiniert. Der Schneideinsatz 10 wird in der in 3 dargestellten Weise zunächst radial zugestellt, wobei die Schneidecke 18 zum Plandrehen eines Mittellagers verwendet wird. Durch anschließendes Einschwenken, wie durch die Pfeilfolge 28 ersichtlich, wird das Werkzeug über den Lagergrund geführt, womit dieser etwa bis zur Hälfte fertig bearbeitet wird. Anschließend wird ein weiteres Werkzeug 10 in derselben Weise radial zugestellt und nach Fertigung des plangedrehten Mittellagers gemäß der Pfeilfolge 29 längsaxial über den Lagergrund geführt, so dass sich insgesamt eine vollständig bearbeitete Lagerfläche ergibt. Mit dem Schneideinsatz 10 können somit zwei kombinierte Bewegungen vorgenommen werden, welche die bisher notwendigen Werkzeuge 20 bzw. 23 und 26 ersetzen. Dies vereinfacht die Lagerhaltung und verkürzt die Bearbeitungszeit.

Der Schneideinsatz 10 ist für die Bearbeitung von Nicht-Eisenmetallen, Eisen und Guss, insbesondere für Kurbelwellenbearbeitung geeignet. Der Schneideinsatz 10 kann aus einem unbeschichteten Hartmetall oder Cermet oder entsprechend beschichteten Werkstoffen je nach Werkstück und Bearbeitungsparametern bestehen.