DE4433389A1 - Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken nach den Oberbegriffen der Ansprü­ che 1 und 2.

Ein Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken mit einer vorderen, quer zur Stecheinsatzlängsachse angeordne­ ten Schneidkante (Stirnschneide), einer mittleren, konkaven Spanformmulde, die seitlich durch Spanflächenschutzfasen begrenzt wird, wobei die an die Spanformmulde angrenzenden Flanken der Spanflächenschutzfasen in senkrechter Richtung zur Schneidkante, d. h. in Spanablaufrichtung, zunächst konvergie­ ren, so daß die Spanformmuldengrundfläche sich entsprechend verjüngt, und anschließend wieder divergieren, wird in der WO 89/01375 beschrieben. Der dortige Stecheinsatz besitzt hierzu konvex geformte Seitenflanken, die an die Spanformmulde angrenzen. Die Spanflächenschutzfasen sind angrenzend an die Stirnschneide eben und unter einem Spanwinkel von 0° ausgebildet und besitzen im Anschluß an diesen ebenen Bereich eine konvexe Ausgestaltung, die in dieser Druckschrift als transversale Ausnehmung bezeichnet wird. Nachteiligerweise hat sich beim praktischen Einsatz dieser Stecheinsätze gezeigt, daß die Spanführung ebenso unzureichend ist wie die Spanquerschnittsverformung, so daß die gewünschte Stauchung des Spanes über seine Breite zu gering ist, um beim Stechen einen ungehinderten Spanabfluß zu bewerkstelligen. Ebenso besteht die Gefahr, daß der Span über die beschriebene transversale Ausnehmung berührungslos hinweggleitet und die zum Spanbruch notwendige Aufwärtsbiegung nicht oder nur unzureichend erfährt.

In der DE-U1 92 14 563.9 wird ein Stecheinsatz beschrieben, der eine gerade Schneidkante besitzt, die an ihren beiden Enden in vordere Spanflächenrandteile (Spanflächenschutzfasen) übergeht, wobei zwischen den genannten Spanflächenrandteilen eine Span­ verformungsmulde angeordnet ist. Die Spanflächenrandteile sol­ len durchgehend negativ sein, wohingegen der Spanwinkel der der Schneidkante benachbarten Seite der Spanverformungsmulde durch­ gehend positiv ist. Durch die Ausbildung der Spanflächenrand­ teile wird die Breite der Mulde in Spanablaufrichtung gesehen zunächst größer, bedingt durch die in etwa in der Draufsicht kreisförmige Spanformmulde, die seitlich durch die Spanflächen­ schutzfasen begrenzt wird. Erst am Ende der Spanformmulde ver­ jüngt sich konstruktionsgemäß deren Breite. Die nach der genannten Schrift gestellte Aufgabe, eine sichere und genügende Verschmälerung der Spanbreite ebenso zu bewirken wie ein Schneiden mit kürzerer Spanbildung zu ermöglichen, wird jedoch nur unzureichend gelöst, da die Gefahr von Werkstoffablagerun­ gen in der Spanformmulde sowie etwa dort angeordneten Rippen die Schnitteigenschaften des Schneideinsatzes im Gebrauch ver­ schlechtern. Ferner ist dieser Schneideinsatz nur in einem eng begrenzten Vorschubbereich einsetzbar.

Die DE 36 43 802 A1 beschreibt einen Stecheinsatz, bei dem an den Seitenwänden im Bereich der Schneidkante jeweils eine von der Schneidkante bis zur Oberkante der Seitenwand verlaufende Spanfläche angeordnet ist, wobei in Vorschubrichtung gesehen der der Schneidkante benachbarte vordere Teil der Spanfläche und der benachbarte rückwärtige Teil der Spanfläche im Winkel zueinander angeordnet sind, wobei die genannten Spanflächen­ teile als Spanflächenschutzfasen eine mittlere Spanformmulde begrenzen. Die von den Spanflächenschutzfasen abfallenden Flan­ ken sind eben und in einer Frontansicht auf die Schneidkante gesehen schrägliegend angeordnet und schließen an einen eben­ falls in Spanablaufrichtung konkav gewölbten, aber parallel zur Schneidkante geradlinigen Spanflächengrund an. Auch dieser Stecheinsatz zeigt eine nur ungenügende Schneidenstabilität, Spanführung und Spanquerschnittsverformung, insbesondere wird die Aufgabe, verhältnismäßig kurze Späne vom Werkzeug abzuhe­ ben, nicht oder nur unzureichend gelöst.

Die EP 0 257 002 A2 oder die im Kern gleichlautende US-A-47 76 733 beschreibt einen Stecheinsatz, der an der vorde­ ren Freifläche eine vorzugsweise zylindersegmentartige Ausstül­ pung besitzt, die bewirken soll, daß bei der unter einem posi­ tiven Winkel angeordneten Freifläche bei gleichzeitiger bis in die Schneidkante hineinreichender Spanformmulde entstehende abgesenkte Bereich beim Nutenschneiden kompensiert wird, so daß sich ein ebener Nutgrund im geschnittenen Werkzeug erzeugen läßt. Darüber hinaus besitzt dieser Stecheinsatz seitliche Spanflächenschutzflanken, die von der Schneidkante in Spanab­ laufrichtung betrachtet zunächst schmaler werden und die erst im daran anschließenden Bereich die im wesentlichen konstante Breite haben, bevor sie sich zum Ende der konkav ausgebildeten Spanformmulde wieder verbreitern. Auch dieses Werkzeug zeigt eine unzureichende Schneidenstabilität sowie nach wie vor bei kleinen Schnittdurchmesser einen unebenen Nutgrund im geschnit­ tenen Werkstück.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stecheinsatz der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine prozeßsichere Kurzspanbildung gewährleistet, bei dem sich der Span bei unter­ schiedlichem plastischen Verformungsvermögen des Werkstückstof­ fes und innerhalb eines möglichst breiten Vorschubbereiches in der Weise anpaßt, daß die erzeugten Späne schmaler als die Stechbreite sind, um eine hohe Oberflächengüte der Werk­ stücknutflanken zu erzielen, und um ein Verklemmen der Spane in der Nut zu vermeiden, wobei schädliche Werkstoffverklebungen oder Ablagerungen auf der Spanfläche im Hinblick auf eine hohe Standzeit zu vermeiden sind und womit ein schwingungsarmer Spanablauf und Spanbruch beim Schneiden gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Stecheinsatz nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 gelöst.

Der im Anspruch 1 beschriebene Stecheinsatz ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Anschluß an jede der Spanflächenschutzflanken zur Spanformmulde hin gerichtete und in diese hineinragende na­ senförmige erhabene Spanformelemente vorgesehen sind, die sich spiegelsymmetrisch zur Schneideinsatzlängsachse gegenüberliegen und die die Spanformmuldengrundfläche sprunghaft, vorzugsweise unstetig, in Spanablaufrichtung verjüngen.

Alternativ hierzu ist der Stecheinsatz nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß in Spanablaufrichtung gesehen im Anschluß an jede der Spanflächenschutzflanken in einem schneidkantenfer­ neren Bereich erhabene, zur Schneidkante und zur Spanformmulde hin zumindest teilweise ballige Seitenflanken aufweisende Span­ formelemente vorgesehen sind, die die Spanflächenschutzflanken sowohl in der Höhe als auch in der Breite überragen und die spiegelsymmetrisch zur Schneideinsatzlängsachse einander gegen­ überliegend so angeordnet sind, daß sie bis in die Spanform­ mulde hineinragen und die durch die Spanformmulde definierte Spanablaufbreite gegenüber der Spanablaufbreite in schneidkan­ tennahen Bereichen minimieren.

Beiden Stecheinsätzen ist die Wirkung gemeinsam, daß der ablau­ fende Span nach der durch die Spanflächenschutzflanken und die mittlere Spanformmulde erhaltenen plastischen Vorverformung je­ weils durch die nasenförmigen erhabenen Spanformelemente eine weitere Stauchung sowohl in seinem Querschnitt als auch in Richtung der senkrecht hierzu angeordneten Ebene erfährt, so daß die erzeugten ablaufenden Späne deutlich schmaler als die Stechbreite sind und in Form von Kurzspänen brechen. Bereits nasenförmige Spanformelemente, die torartig in die Spanform­ mulde hineinragen, aber in der Höhe die benachbarte Spanflä­ chenschutzfase nicht überragen, verhindern wirkungsvoll ein Verkleben oder Ablagerungen am Ende des Spanformmuldengrundes. Die Spanaufbiegung senkrecht zur Spanfläche des Stecheinsatzes wird in den seitlichen Bereichen erst recht verstärkt, wenn die im Anspruch 2 beschriebenen Spanformelemente verwendet werden, die mit ihrer Oberkante jeweils die davorliegende Spanflächen­ schutzfase überragen. Die Spanformelemente sind in jedem Falle so auszubilden, daß sie sowohl an der der vorderen Schneidkante zugewandten als auch der der seitlichen Freifläche jeweils abgewandten Seite sowie im dazwischenliegenden Übergangsbereich zumindest teilweise ballige konvexe Flanken aufweisen, die ein deutliches sprunghaftes Aufbiegen des Spanes in im wesentlichen senkrechter Richtung zur Spanfläche des Stecheinsatzes bewirken. Darüber hinaus sind die Spanformelemente vorzugsweise so gestaltet, daß sie den Spanformmuldengrund torartig verjün­ gen.

Weitere Ausführungsformen des Stecheinsatzes sind in den Ansprüchen 3 bis 25 beschrieben.

Bei dem Stecheinsatz nach Anspruch 2 ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Spanformele­ mente jeweils eine Oberkante aufweisen, die an die seitliche ebene Freifläche angrenzt und auf einer etwa der Spanflächen­ schutzflankenfasenbreite entsprechenden Breite teilweise gerade und/oder konvex gekrümmt verläuft, so daß der Abstand der Oberkante zur Schneidkante in Richtung zur Stecheinsatz­ längsachse hin zunimmt. Der Tangentialwinkel, den die Oberkante mit der Stecheinsatzlängsachse bildet, wird vorzugsweise zwischen 90° und 75° gewählt. Dieser Winkel nimmt entsprechend der vorbeschriebenen konvexen Krümmung bis zum Ende der Schutz­ flankenfasenbreite um mindestens 10° auf Werte von 80° bis 65° (je nach Ausgangswinkel) ab.

Bei einem Stecheinsatz nach Anspruch 2 bis 4 oder einem Stech­ einsatz nach Anspruch 1, liegt der Tangentialwinkel, den die Oberkante des Spanformelementes mit der Stecheinsatzlängsachse bildet, gemessen im Abstand der Breite der angrenzenden Schutz­ flankenfase zwischen 65° und 80° und nimmt im Fortlauf der Oberkante auf 35° bis 75° ab, die etwa im Abstand der 1 1,2fachen Schutzflankenfasenbreite, von der Freifläche aus gese­ hen, gemessen werden. Anders ausgedrückt besitzt die Oberkante in dem der vorderen Schneidkante zugewandten Bereich bei der Ausführungsform nach Anspruch 2 eine nur leichte Krümmung, die dann in eine stärkere konvexe Krümmung zu einem Tangentialwin­ kel zwischen 5° und 30° übergeht.

Vorzugsweise laufen die der Spanformmulde zugewandten Innen­ flanken der Spanformelemente in Spanablaufrichtung betrachtet aufeinander zu, wobei die konvergierenden Flanken in diesem Teilbereich leicht gekrümmt oder auch eben sein können und die Oberkante einen Tangentialwinkel mit der Stecheinsatzlängsachse zwischen 5° und 30° bilden. Durch diese Ausgestaltung wird der Spanformmuldengrund nach der zunächst sprunghaften Verjüngung durch die Spanformelemente in einem daran anschließenden schneidkantenferneren Bereich kontinuierlich weiter verjüngt. Vorzugsweise liegt die Differenz der letztgenannten Tangential­ winkel der Oberkante zwischen 40° und 70°.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bilden die der Schneidkante sowie die der Spanformmulde zugewandten Seiten­ flanken, d. h. die Vorder- und die Innenflächen der Spanform­ elemente in einer Seitenansicht gesehen, Steigungswinkel im Bereich zwischen 30° bis 70°, vorzugsweise 40° bis 60°. Entsprechend diesem Steigungswinkel wird der Span im Bereich der Seitenflanken bzw. im daran angrenzenden Bereich abgehoben und stoßartig über die Spanbreite gesehen durch plastische Ver­ formung gestaucht. Durch die ballig gegenüber dem jeweiligen angrenzenden Spanflächengrund hervortretenden Spanformelemente wird verhindert, daß der Span, ohne daß er eine plastische Ver­ formung erfährt, nur allmählich abgehoben wird, wobei die Gefahr der Bildung von Wirrspänen besteht.

Die gewünschte Wirkung der plastischen Verformung des ablaufen­ den Spans wird noch verstärkt, wenn die Steigungswinkel der Vorderflächen von den an die seitlichen Freiflächen angrenzen­ den Bereichen zu an die Spanformmulde angrenzenden Innenflächen zunehmen. In einer speziellen Ausführungsform besitzt der Stecheinsatz zumindest teilweise ballige konvexe Vorder- und Innenflächen mit Krümmungsradien < 0,1 mm.

Die Oberkanten und/oder die ebenen, dort anschließenden Dach­ flächen der Spanformelemente besitzen gegenüber der Stirn­ schneide, die die Grenze zu der Spanflächenschutzflanke bilden, nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Höhe von 0,15 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,3 mm bis 0,8 mm.

Die Spanformmulde bildet an ihrer der Schneidkante zugewandten Seite einen positiven Spanformwinkel, der zwischen 10° und 30°, vorzugsweise 17° bis 23° liegt. Die seitlichen Spanflächen­ schutzfasen weisen in schneidkantennahen Bereichen einen nega­ tiven Spanwinkel auf, der vorzugsweise zwischen 5° bis 15° liegt. Hierdurch wird eine hohe Schneideckenstabilität gewähr­ leistet. Ein Optimum der plastischen Verformung des ablaufenden Spans wird erreicht, wenn die maximale Spanwinkeldifferenz zwi­ schen der Spanformmulde und den seitlichen Spanflächenschutz­ flankenfasen größer als 27° ist.

Der senkrecht zur und auf die Stirnschneide gemessene Abstand der Fußkurve der Spanformvorderseite liegt vorzugsweise zwi­ schen 0,35 mm bis 3,5 mm, weiterhin vorzugsweise zwischen 0,7 bis 1,8 mm.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Span­ winkel der Spanflächenschutzfasen in schneidkantennahen Berei­ chen von vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm, insbesondere 0,4 mm bis 1,4 mm Länge (in Spanablaufrichtung betrachtet) zunächst nega­ tiv, in einem daran anschließenden Bereich von vorzugsweise 0,1 bis 1 mm positiv, vorzugsweise zwischen 1° und 5° oder 0° und hieran anschließend wieder negativ ausgebildet. Alternativ hierzu schließt sich bei der Ausführung nach Anspruch 1 das Spanformelement mit negativem Spanformwinkel an.

Die Spanflächenschutzfase besitzt eine Breite zwischen 0,1 mm bis 2,0 mm, wobei vorzugsweise die Spanflächenschutzfasen an der Stirnschneide eine Breite von 6% bis 30% der Stechbreite, insbesondere das 1- bis 3fache des Eckenradius besitzt. Nach einer weiteren Ausgestaltung besitzen die Spanflächenschutzfa­ sen senkrecht zur Stirnschneide zu schneidkantenferneren Bereichen eine abnehmende Breite, die vorzugsweise degressiv abnimmt. Die abnehmende Fasenbreite in Verbindung mit dem positiven Spanwinkel der Spanformmulde bewirkt eine ideale Vor­ formung des Spanquerschnittes, wobei die seitlichen Spanränder "hochgebogen" werden. Hierdurch, wie durch die in Spanablauf­ richtung gesehen angeordneten Spanformelemente, reduziert sich die Spanbreite gegenüber der Stechbreite. Die Breite der Span­ flächenschutzfasen nimmt nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung bis auf 15% bis 50% relativ zur Breite der Span­ flächenschutzfase an der Schneidkante ab. Die seitlichen Span­ flächenschutzfasen weisen nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in einem schneidkantenferneren Bereich, insbesondere in dem Bereich unter einem positiven Spanwinkel, über einen Spanablaufweg von 2/10 bis 3/10 mm eine konstante Breite auf.

Zusätzlich kann zwischen der Stirnschneide und der Spanform­ mulde eine Fase angeordnet sein, die vorzugsweise eine Breite von 0,03 mm und 0,4 mm besitzt.

Die seitlichen und/oder die vordere Freifläche(n) sind unter einem positiven Freiwinkel von 5° bis 10° angeordnet. Die Mul­ dentiefe, d. h. der vertikale Abstand der Schneidkantenebene zum tiefsten Muldenpunkt, liegt zwischen 0,05 mm und 1,5 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 0,5 mm, und/oder die Mulde besitzt einen Krümmungsradius zwischen 1 mm und 8 mm.

Der vorbeschriebene Stecheinsatz wird vorzugsweise zum Stech­ drehen, wie zum Einstechen oder Tiefstechen, zum Schlitz- oder Trennfräsen und/oder zur Bearbeitung zäher oder hochlegierter Stahl- und NE-Werkstoffe verwendet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar­ gestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Stecheinsatz,

Fig. 2 eine Schnittansicht dieses Stecheinsatzes ent­ lang der Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht von vorn, d. h. auf die Schneid­ kante des Stecheinsatzes nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Schneideinsat­ zes nach Fig. 1 bis 4,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Schneideinsatzes und

Fig. 7 eine Seitenansicht des Schneideinsatzes nach Fig. 6.

Der Schneideinsatz nach Fig. 1 bis 5 besitzt einen Schaft 10, an dessen vorderem Ende sich ein Schneidkopf 11 anschließt. Dieser Schneidkopf 11 besitzt eine vordere Freifläche 12 sowie seitliche Freiflächen 13 und 14, die ganz oder teilweise (siehe Fig. 5) unter einem positiven Freiwinkel angeordnet sein können. Die Spanfläche ist vorderseitig durch die Schneidkante bzw. Stirnschneide 15 sowie durch seitliche Kanten 16 und 17 begrenzt. An die Stirnschneide 15 schließt sich eine Fase 18 konstanter Breite zwischen 0,03 mm und 0,4 mm an. Zu den Schneidecken 19 und 20 hin grenzt eine seitliche Spanflächen­ schutzfase 21 an, deren Breite sich in Spanablaufrichtung, d. h. zum Schaft 10 hin, zunächst verjüngt und in dem sich anschlie­ ßenden Bereich 22 konstant bleibt. Hierdurch ergibt sich in Richtung weg von der Stirnschneide 15 eine abnehmende Spanflä­ chenschutzfasenbreite. Inmitten der genannten Bereiche 21 und 22 liegt eine konkav geformte Spanformmulde 23, deren Krüm­ mungsradien in Längsrichtung des Stecheinsatzes unterschiedlich von den Krümmungen in dazu senkrechter Richtung, d. h. parallel zur Schneidkante 15, sein können. Die Spanflächenschutzfase 21 ist jeweils unter einem negativen Spanformwinkel angeordnet, während die Spanflächenschutzfase im Bereich 22 einen Spanwin­ kel von 0° oder leicht positiven Winkel zwischen 1° und 5° auf­ weisen kann. Rückwärtig schließt sich jeweils beidseitig ein Spanformelement 24 an, das beidseitig zu den Freiflächen 13 und 14 abschließt und an der zur Spanformmulde 23 zugewandten Seite so weit hervorsteht, daß es die Spanflächenschutzfasen 21, 22 deutlich überragt und weit in die Spanformmulde 23 hineinragt. Die beidseitigen Spanformelemente 24 sind symmetrisch zur Stecheinsatzlängsachse 25 angeordnet und bilden in dem dazwi­ schenliegenden Bereich einen schmalen torartigen Durchgang für den ablaufenden Span. Die Spanformelemente 24 besitzen jeweils eine Dachfläche 241. Die Dachfläche 241 wird durch eine Ober­ kante 242 begrenzt, der in entsprechender Weise die Fuß­ kurve 243 nach Maßgabe der Krümmung der Spanformmulde 23 folgt. Die zwischen der Oberkante 242 und der Basiskurve 243 liegenden Seitenflanken können in mehrere Bereiche aufgeteilt werden, die in Spanablaufrichtung durch die Winkel α₁, α₂ und α₃ gekenn­ zeichnet sind. Auf einer etwa der Breite des Spanflächenschutz­ fasenbereiches 22 entsprechenden Länge ist die Oberkante 242 schwach gekrümmt, wobei der Winkel α₁ von 90° bis 75° um bis zu 10° auf 80° bis 65° abnimmt. Dieser Bereich 244 bestimmt die Vorderfläche der Seitenflanke, die in Spanablaufrichtung gese­ hen hinter den Spanflächenschutzflanken 22 die seitlichen Span­ bereiche verformt. An den ersten Bereich schließt sich ein Bereich 245 stärkerer Krümmung, dessen Endpunkt durch den Win­ kel α₂ bestimmt ist. Der Winkel α₂ sinkt in diesem Bereich auf etwa 75° bis 35°. Hieran schließt sich ein Bereich 246 starker Krümmung als Übergangsbereich zu einem geradlinigen Oberkantenstück 247, das unter einem Winkel α₃ von 5° bis 30° geneigt ist. Durch die Größe des Winkels α₃ ergibt sich ein weiterer Verjüngungsbereich für den ablaufenden Span. Im hinteren Bereich ist die Oberkante 242 abermals scharf gekrümmt und schließt schließlich geradlinig an den jeweiligen Freiflä­ chen 13 oder 14 an. Der Schnittansicht nach Fig. 2 entlang der Linie I-I ist der Steigungswinkel β, den die Vorderfläche 244 bildet, zu entnehmen. Dieser Steigungswinkel liegt zwischen 30° und 70°, vorzugsweise im Bereich zwischen 40° und 60°, im vorliegenden Fall wurden 50° gewählt. Die Spanformelemente 24 besitzen jedoch keine durchgehend ebenen Seitenflanken 244 bis 248, vielmehr sind diese Flanken in vertikaler Richtung zur Spanformebene zumindest teilweise ballig, d. h. konvex ausge­ bildet. Lediglich im an die Basiskurve 243 abgrenzenden Bereich sind sie konkav gekrümmt. Von der Vorderfläche 244 zu der Innenfläche 247 nehmen die Steigungswinkel β zu, was anhand der Schnittansicht nach Fig. 4 erkennbar ist, in der der Steigungs­ winkel β ca. 55° beträgt. Die Höhe h von der Oberkante 242 gegenüber der Schneide 15 liegt im Bereich von 0,3 mm bis 0,8 mm. Der Abstand a von der Schneidkante 15 zur Fußkurve 243 im Bereich der Vorderfläche 244 liegt zwischen 0,7 mm und 1,8 mm. Die Differenz δ der negativen Spanwinkel der Spanflächenschutz­ fase 21 zu den positiven Spanformwinkeln der Mulde wird vor­ zugsweise größer als 27° gewählt.

Fig. 3 ist zusätzlich zu entnehmen, wie die Flächen 245 bis 247 konvergierend in Spanablaufrichtung aufeinander zulaufen, wodurch der Grund der Spanformmulde 23 weiter eingeengt wird. Die vordere Schneidkante 15 ist im dargestellten Ausführungs­ beispiel gerade ausgebildet und wird seitlich durch die Schutz­ fasenbereiche 21 begrenzt, deren Breite an der Stirnschneide jeweils 6% bis 30% der Stechbreite sowie das 1- bis 3fache des Eckenradius beträgt. Durch die in Richtung weg von der Stirn­ schneide 15, d. h. in Spanablaufrichtung abnehmende Fasenbreite in Verbindung mit dem positiven Spanwinkel der Spanformmulde erfolgt eine Vorformung des Spanquerschnittes, bei dem die Spanränder seitlich hochgebogen werden. Hierdurch reduziert sich bereits im vorderen Bereich die Spanbreite gegenüber der Stechbreite. Die Winkel α₁ und α₂ der Torvorderseiten korre­ spondieren mit der vorgeformten Spanunterseite. Durch die Span­ formelemente 24 erfahren die Spane eine weitere Stauchung, wobei der Span in der Werkstücknut optimal geführt wird. Nach dem Anlaufen des freien Spanendes an den Nutgrund setzt die Spiralspanbildung ein, wobei zusätzliche Biegungskräfte und -momente wirken, die den Span zwischen die durch die Spanform­ elemente 24 gebildeten Torinnenseiten (vgl. Flächen 247) drücken, und zwar so weit, wie es die Duktilität des Werkstof­ fes und die Spandicke, die aus dem gewählten Vorschub resul­ tiert, zulassen. Die vorgeformte Sicke im Spanquerschnitt wird durch die Torinnenseiten (Flächen 247) verstärkt, zugleich wird die Spanbreite weiter reduziert und die Spanführung verbessert. Durch die innen unter dem Winkel α₂ angeordneten Torvordersei­ ten wird der Mechanismus der Spanquerschnittsverformung erleichtert, wobei ein Spänestau bzw. Werkstoffverklebungen wirksam vermieden werden können. Der sickenformige Spanquer­ schnitt, der durch das erfindungsgemäße Stechwerkzeug erreicht wird, trägt wesentlich zu einem prozeßsicheren Spanbruch bei. Die Oberflächen der seitlichen Schutzfasen 21, 22 sind im Quer­ schnitt parallel zur Stirnschneide 15 geradlinig ausgebildet.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 5 dadurch, daß das Span­ formelement 24, das sich dem Spanflächenschutzfasenbereich 22 anschließt, eine geringere Höhe hat, die etwa der Höhe des Spanflächenschutzfasenbereiches 22 entspricht bzw. in der glei­ chen Ebene liegt. Im übrigen gilt Entsprechendes für gleiche Bezugszeichen. Der Dachbereich 241 nimmt im vorliegenden Fall positive Winkel an (siehe Fig. 7).

Claims (26)

1. Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werk­ stücken, mit einer vorderen, quer zur Stecheinsatz­ längsachse (25) angeordneten Schneidkante (15) (Stirnschneide), einer mittleren konkaven Spanformmulde (23), die seitlich durch Spanflächenschutzfasen (21, 22) begrenzt wird, wobei im Anschluß an jede der Spanflächen­ schutzfasen (21, 22) zur Spanformmulde (23) hin gerichtete und in diese hineinragende nasenförmige erhabene Span­ formelemente (24) vorgesehen sind, die sich spiegelsymme­ trisch zur Schneideinsatzlängsachse (25) gegenüberliegen und die die Spanformmuldengrundfläche sprunghaft, vor­ zugsweise unstetig, in Spanablaufrichtung verjüngen.

2. Stecheinsatz zur spanbildenden Bearbeitung von Werk­ stücken, mit einer vorderen, quer zur Schneideinsatz­ längsachse (25) angeordneten Schneidkante (15) (Stirnschneide), einer mittleren Spanformmulde (23), die seitlich jeweils durch Spanflächenschutzflanken (21, 22) in schneidkantennahen Bereichen begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Spanablaufrichtung gesehen im Anschluß an jede der Spanflächenschutzflanken (22) in einem schneidkantenfer­ neren Bereich erhabene, zur Schneidkante (15) und zur Spanformmulde (23) hin gerichtete, zumindest teilweise ballige Seitenflanken (244-249) aufweisende Spanformele­ mente (24) vorgesehen sind, die die Spanflächenschutzflan­ ken sowohl in der Höhe als auch in der Breite überragen und die spiegelsymmetrisch zur Schneideinsatzlängsachse (25) einander gegenüberliegend so angeordnet sind, daß sie bis in die Spanformmulde (23) hineinragen und die durch die Spanformmulde (23) definierte Spanablaufbreite gegen­ über der Spanablaufbreite in schneidkantennahen Bereichen minimieren.

3. Stecheinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanformelemente (24) jeweils eine Oberkante (242) aufweisen, die an die seitliche ebene Freifläche (13, 14) angrenzt und auf einer etwa der Spanflächenschutzflanken­ fasenbreite entsprechenden Breite teilweise gerade und/oder konvex gekrümmt verläuft, so daß der Abstand der Oberkante (242) zur Schneidkante (15) in Richtung zur Stecheinsatzlängsachse (25) hin zunimmt.

4. Stecheinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tangentialwinkel (α₁), den die Oberkante (242) mit der Stecheinsatzlängsachse (25) bildet, zwischen 90° und 75° beträgt und bis zum Ende der Schutzflankenfasenbreite um mindestens 10° auf Werte von 80° bis 65° abnimmt.

5. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tangentialwinkel (α₂), den die Oberkante (242) des Spanformelementes mit der Stechein­ satzlängsachse (25) bildet, gemessen im Abstand der Breite der angrenzenden Schutzflankenfase (22) von Anfangswerten zwischen 65° und 80° auf 35° bis 75°, gemessen etwa im Abstand der 1 1/2fachen Schutzflankenfasenbreite, abnimmt.

6. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Spanformmulde (23) zugewandten Innenflanken (245, 246, 247) der Spanformelemente (24) in Spanablaufrichtung betrachtet aufeinander zulaufen, wobei die Flanken in diesem Teilbereich leicht gekrümmt oder auch eben sein können und die Oberkante (242) einen Tangentialwinkel (α₃) mit der seitlichen Freifläche (13, 14) zwischen 5° und 30° bildet.

7. Stecheinsatz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die maximale Differenz der Tangentialwinkel (α₂-α₃) der Oberkante (242) zwischen 40° und 70° liegt.

8. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schneidkante (15) sowie die der Spanformmulde (23) zugewandte Seitenflanke (244 bis 247), d. h. die Vorder- und die Innenflächen der Spanform­ elemente (24), in einer Seitenansicht gesehen Steigungs­ winkel (β) im Bereich zwischen 30° bis 70°, vorzugsweise 40° bis 60° bilden.

9. Stecheinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungswinkel (β) der Vorderflächen (244) von den an die seitlichen Freiflächen (13, 14) angrenzenden Bereichen zur an die Spanformmulde (23) angrenzenden Innenflächen (245, 246, 247) zunehmende Steigungswinkel (β) aufweisen.

10. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die balligen konvexen Vorder- und die Innenflächen Krümmungsradien zwischen < 0,1 mm aufweisen.

11. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante (242) und/oder die ebenen Dachflächen (241) der Spanformelemente (24) gegen­ über der Schneidkante (15) eine Höhe (h) von 0,15 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 0,8 mm, aufweist.

12. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanformmulde (23) an ihrer der Schneidkante (15) zugewandten Seite einen positiven Span­ formwinkel bildet.

13. Stecheinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanformwinkel zwischen 10° und 30°, vorzugsweise 17° bis 23° beträgt.

14. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Spanflächenschutzfasen (21) in schneidkantennahen Bereichen einen negativen Span­ winkel, vorzugsweise zwischen 5° bis 15° aufweisen.

15. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Spanwinkeldifferenz zwi­ schen der Spanformmulde und den seitlichen Spanflächen­ schutzflanken größer als 27° ist.

16. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) von der Schneid­ kante (15) zur Basiskurve (243) im Bereich der Vorderflä­ che (244) zwischen 0,35 mm und 3,5 mm, vorzugsweise zwi­ schen 0,7 mm und 1,8 mm, liegt.

17. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanwinkel der Spanflächenschutz­ fasen im schneidkantennahen Bereich (21) von vorzugsweise 0,3 mm bis 2 mm, insbesondere 0,4 mm bis 1,4 mm Länge zunächst negativ, in einem daran anschließenden Bereich (22) von vorzugsweise 0,1 mm bis 1 mm positiv, vorzugs­ weise zwischen 1° und 5° oder 0° und hieran anschließend wieder negativ ausgebildet ist oder hieran anschließend das Spanformelement angeordnet ist.

18. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanflächenschutzfase (21, 22) eine Breite zwischen 0,1 mm bis 2 mm besitzt.

19. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanflächenschutzfasen an der Stirnschneide (15) eine Breite von 6% bis 30% der Stech­ breite, insbesondere das 1- bis 3fache des Eckenradius besitzt.

20. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanflächenschutzfasen (21, 22) senkrecht zur Stirnschneide (15) zu schneidkantenferneren Bereichen eine abnehmende Breite, vorzugsweise degressiv abnehmende Breite haben.

21. Stecheinsatz nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite bis auf 15% bis 50% relativ zur Breite der Spanflächenschutzfase (21) an der Schneidkante abnimmt.

22. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Spanflächenschutzfase in einem schneidkantenferneren Bereich (22) über einen Spanablaufweg von 0,1 mm bis 1 mm eine konstante Breite aufweist.

23. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnschneide (15) und der Spanformmulde (23) eine Fase (18) angeordnet ist, vor­ zugsweise mit einer Breite zwischen 0,03 mm und 0,4 mm.

24. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen (13, 14) und/oder die vordere Freifläche(n) (12) unter einem positiven Freiwin­ kel von 2° bis 15° angeordnet sind.

25. Stecheinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 24, gekenn­ zeichnet durch eine Muldentiefe zwischen 0,05 mm und 1 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 0,5 mm, und/oder einem Krüm­ mungsradius zwischen 1 mm und 8 mm.

26. Verwendung des Stecheinsatzes nach Ansprüchen 1 bis 25 zum Stechdrehen, vorzugsweise zum Einstechen oder Tiefstechen, zum Schlitz- oder Trennfräsen und/oder zur Bearbeitung zäher oder hochlegierter Stahl- und NE-Werkstoffe.