DE69314151T2

DE69314151T2 - Schneideinsatz für stirn- oder scheibenfräser und ein fräser der dieser einsatz verwendet

Info

Publication number: DE69314151T2
Application number: DE69314151T
Authority: DE
Inventors: Ingemar Qvarth
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2013-03-27
Also published as: ES2107016T3; JPH06508071A; CA2109922C; SE9201035L; EP0605668A1; MX9301846A; SE9201035D0; WO1993019879A1; JP3206754B2; DE69314151D1; US5454671A; CA2109922A1; ATE158529T1; SE470093B; JP2001239419A; EP0605668B1

Description

Nach einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Schneideinsatz für Fräswerkzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 (siehe z. B. EP-A-0 373 292), wie beispielsweise Stirnfräser und Seiten- und Stirnfräser mit entgegengesetzten oberen und unteren Oberflächen, von denen wenigstens die unter Oberfläche im wesentlichen eben ist, um eine Basisfläche zu liefern die auf einer entsprechenden Stützfläche des Fräswerkzeuges plaziert werden kann, einander wechselseitig gegenüberliegenden ersten und zweiten Seitenflächen und einander wechselseitig gegenüberliegenden dritten und vierten Seiten- oder Stirnflächen, von denen jede eine Hauptschneidkante entlang der Kantenlinie im Abstand von der Basisfläche bildet, wobei jede Hauptschneidkante an ihren entgegengesetzten Enden mit sekundären Schneidkanten in Verbindung steht, die sich entlang den ersten und zweiten Seitenflächen erstrecken.
Nach einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Fräswerkzeug, das mit Schneideinsätzen nach der Erfindung ausgerüstet ist.
Schneideinsätze der obenbeschriebenen Art werden in der Praxis durch Formpressen und Sintern eines einsatzbildenden Pulvers geeigneter Zusammensetzung hergestellt, wobei der Schneideinsatz eine spezielle geometrische Grundform erhält, die durch die beabsichtigte Verwendung bestimmt wird. Die Schneideinsätze können an den Verwender direkt in dieser Grundform, d. h. ohne Endbehandlung, geliefert werden, doch erfolgt die Auslieferung häufig nach wenigstens einer Nachbehandlung in der Form eines sogenannten peripheren Schleifens. Bei einem solchen peripheren Schleifen werden äußerst dünne Matenalschichten weggeschliffen, z. B. Schichten mit einer Dicke von etwa 0,1 mm oder weniger, primär in Verbindung mit den Schneidkanten, d. h. auf den Seitenflächen des Schneideinsatzes und in Verbindung mit der Basisfläche, jedoch nicht in Verbindung mit der oberen Oberfläche. Der Zweck dieses peripheren Schleifens ist der, dem Einsatz sehr genaue Abmessungen zu geben, um eine absolut korrekte Positionierung der Arbeitsschneidkanten zu garantieren, wenn der Schneideinsatz auf dem Fräswerkzeug befestigt wird. Bei einem solchen Präzisionsschleifen wird jedoch die geometrische Grundform des Schneideinsatzes nicht wesentlich verändert.
Bei Fräswerkzeugen, wie Seiten- und Stirnfräsern, ist der Umfang der Fräsplatte mit Schneideinsätzen ausgestattet, von denen jede zweite von einer Seite der Platte vorsteht und jede zweite von der entgegengesetzten Seite der Platte vorsteht, um in einer Nut in einem Werkstück in zwei Ebenen zueinander parallele Seitenflächen und gewöhnlich eine zu den Seitenflächen senkrechte Bodenfläche zu bekommen, wobei diese Bodenfläche "ber abgerundete Verbindungen mit mehr oder weniger bestimmten Radien mit den Seitenflächen in Verbindung steht. Spezieller bekommt man die Bodenfläche der Nut durch die Hauptschneidkanten der Schneideinsätze, während die erwünschte Oberflächengleichmäßigkeit der Seitenflächen durch die sekundären Schneidkanten erreicht wird, die sich senkrecht zu den Hauptschneidkanten erstrecken, wobei die Radien zwischen der Bodenfläche und den Seitenflächen durch mehr oder weniger deutlich abgerundete Ecken an den Verbindungen zwischen den Haupschniedkanten und sekundären Schneid kanten hervorgebracht werden. Die gestaffelte oder alternierende Positionierung der Schneideinsätze entlang dem Scheibenumfang erforderte, daß die Einsätze in speziellen linken und rechten Gestaltungen ausgebildet werden, um einen ausreichenden Abstand zwischen den Nutseitenflächen und dem Vorderteil des Einsatzes hinter der sekundären Schneidkante zu garantieren. Aus diesem Grund bekommen die Schneideinsätze oftmals eine rhombische Grundform, obwohl sie auch eine parallelepipedische Grundform haben können. Diese Notwendigkeit einer Ausbildung der Schneideinsätze in speziellen linken und rechten Ausführungsformen stellt in der Praxis einen ernsthaften Nachteil dar, unter anderem aus dem einfachen Grund, daß die Lagerungskosten verdoppelt werden, und auch da die Arbeit des Austausches von Einsätzen schwieriger gemacht wird, da der Arbeiter die beiden Einsatztypen in zwei getrennten Sortimenten halten muß.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil auszuschalten, indem man die Notwendigkeit spezieller linker und rechter Schneideinsätze vermeidet. So besteht ein wichtiges Ziel der Erfindung in einem ersten Aspekt, einen gleichförmigen Schneideinsatz zu erzeugen, der auf beiden Seiten eines Seiten- und Stirnfräsers sowie entweder auf einem links- oder einem rechtsschneidenden Stirnfräser verwendet werden kann. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schneideinsatz zu erzeugen, der in bezug auf seine Grundform modifiziert werden kann, während eine große Basisfläche beibehalten wird, die eine lange Stützlinie auf der entsprechenden Stützfläche des Fräswerkzeugs garantiert. Ein analoges Ziel ist es, einen Schneideinsatz zu erzeugen, der eine Serienproduktion einer Standardgestaltung möglich macht und der nach Lagerung in einer späteren Stufe leicht und schnell bezüglich der Form abgewandelt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht man die obenerwähnten Ziele durch den Schneideinsatz, wie er im beigefügten Anspruch 1 definiert ist.
Nach einem anderen Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Fräswerkzeug, das so ausgebildet ist, daß es mit Schneideinsätzen nach der Erfindung versehen werden kann, nach dem beigefügten Anspruch 17.
Es folgt nun eine kurze Beschreibung der Zeichnung:
Fig. 1 erläutert eine perspektivische Darstellung eines Schneideinsatzes nach der Erfindung, wobei der Einsatz in einer schematischen oder rein geometrischen Form gezeigt ist.
Fig. 2 erläutert eine Seitenansicht, die eine Seitenfläche des Schneideinsatze nach Fig. 1 zeigt.
Fig. 3 erläutert eine Endandsicht, die eine Seiten- oder Stirnfläche des Schneideinsatzes von rechts in Fig. 2 gesehen zeigt.
Fig. 4 erläutert eine Draufsicht des Schneideinsatzes nach Fig. 1 von oben.
Fig. 5 erläutert eine Endansicht (A) und eine Draufsicht (B) des Schneideinsatzes in einer Grundposition.
Fig. 6 erläutert eine Endansicht (A) und eine Draufsicht (B) des gleichen Schneideinsatzes in einer geneigten Position.
Fig. 7 erläutert analoge Endansichten (A) und Draufsichten (B) in einer geneigten und in einer gedrehten Position.
Fig. 8 und Fig. 9 erläutern perspektivische Darstellungen von Schneideinsätzen nach der Erfindung mit oberen Flächen unterschiedlicher Alternativausführungsformen.
Fig. 10 erläutert eine schematische perspektivische Darstellung eines Schneideinsatzes nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 11 erläutert auch eine schematische perspektivische Darstellung noch einer weiteren Ausführungsform eines Schneideinsatzes nach der Erfindung.
Fig. 12 erläutert eine Draufsicht des Schneideinsatzes nach Fig. 11 von oben.
Fig. 13 erläutert eine Endansicht des Schneideinsatzes nach den Fig. 11 und 12 und zeigt eine Seitenfläche desselben.
Fig. 14 erläutert eine Seitenansicht, die eine Seitenfläche des gleichen Schneideinsatzes zeigt.
Fig. 15 erläutert eine Teilansicht eines Teils eines Fräsers mit einem Schneideinsatz nach den Fig. 11 bis 14.
Fig. 16 erläutert eine perspektivische Teilansicht eines Stirnfräsers in einer rechtsschneidenden Ausführungsform mit Schneideinsätzen nach den Fig. 11 bis 14.
Fig. 17 erläutert eine ähnliche perspektivische Darstellung, die einen linksschneidenden Stirnfräser zeigt.
Fig. 18 erläutert eine perspektivische Darstellung noch einer anderen Ausführungsform des Schneideinsatzes nach der Erfindung.
Fig. 19 erläutert eine Seitenansicht des Schneideinsatzes nach Fig. 18.
Fig. 20 erläutert eine transparente schematische perspektivische Darstellung von oben und zeigt einen Schneideinsatz nach den Fig. 1 bis 4, welcher nach einem speziellen Aspekt der Erfindung bezüglich seiner Form durch Nachschleifen des Schneideinsatzes modifiziert wurde, wobei die Formmodifizierung an allen vier Ecken des Schneideinsatzes stattfand, indem sie in eine abgerundete Form gebracht wurden.
Fig. 21. erläutert eine perspektivische Darstellung, die zeigt, wie die Grundform des Schneideinsatzes durch ebene Grundflächen an allen vier Ecken modifiziert wurde.
Fig. 22 erläutert eine ähnliche perspektivische Darstellung, die eine Formmodifizierung an nur zwei Ecken durch ebene Grundflächen zeigt.
Fig. 23 erläutert eine perspektivische Darstellung, die einen Schneideinsatz mit formmodifizierten ebenen Grundflächen nur entlang den beiden entgegengesetzten Seiten- oder Stirnflächen zeigt.
Fig. 24 erläutert eine perspektivische. Darstellung, die einen Schneideinsatz mit abgerundeten Grundflächen an zwei diametral gegenüberliegenden Ecken zeigt.
Fig. 25 erläutert eine Draufsicht noch einer anderen Ausführungsform eines Schneideinsatzes mit im Radius modifizierten Ecken von oben.
Fig. 26 erläutert eine perspektivische Darstellung des Schneideinsatzes nach Fig. 25.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen in einer stilisierten oder rein geometrischen Form einen Schneideinsatz 1 mit entgegengesetzten oberen und unteren Oberflächen 2 und 3, von denen wenigstens die untere Oberfläche 3 im wesentlichen eben ist, um eine Basisfläche zu bilden, die auf einer entsprechend ebenen Stützfläche des Fräswerkzeuges plaziert werden kann. Die obere Oberfläche 2 ist im vorliegenden Fall in eine Hauptfläche 4 und zwei Teilflächen 5, 5, geteilt, die unten weiter beschrieben werden. Weiterhin hat der Schneideinsatz 2 entgegengesetzte erste und zweite Seitenflächen 6, 6' (sieh auch Fig. 3), die in bezug auf die Basisfläche 3 geneigt sind und mit ihr einen stumpfen Winkel bilden, sowie entgegengesetzte dritte und vierte Seiten- oder Stirnflächen 7, 7' (siehe Fig. 2). Die Kantenlinie 8, 8' zwischen einer jeden derartigen Stirnfläche und der benachbarten oberen Teilfläche 5 bzw. 5' bildet eine gerade Hauptschneidkante, die die sekundären Schneidkanten 10, 10', 10" und 10''' über abgerundete Ecken oder Eckkanten linien 9 verbindet. Im vorliegenden Fall sind die Kantenlinien 11, 11' zwischen der im wesentlichen ebenen oberen Hauptfläche 4 und den beiden geneigten Seitenflächen 6, 6' gerade und bilden Freikanten, wie weiter unten beschrieben werden wird. Außerdem sind die unteren Kantenlinien 12, 12' zwischen den Seitenflächen 6, 6' und der Basisfläche 3 im vorliegenden Fall gerade und parallel zu den Kantenlinien 11 und 11'.
Im Bereich jeder der Einsatzecken werden Facettenflächen entlang den Seiten gebildet, wobei jede Facettenfläche durch zwei aufrechte Begrenzungslinien 14, 15 begrenzt ist, von denen sich die erstere senkrecht zu der Basisebene, spezieller vom Ende der Bruch linie 16 erstreckt, die die einzelne Teilfläche 5, 5, von der oberen Fläche 4 trennt. Nach oben ist die Facettenfläche 13 durch eine benachbarte sekundre Schneidkante 10, 10', 10", 10''' begrenzt, und nach unten durch eine untere Kanten linie 17, die sich in einem Winkel in bezug auf die obenerwähnten Kantenlinien 12 erstreckt. In der Praxis sollte der Winkel zwischen der Kantenlinie 17 und einer gedachten geraden Verlängerung der Kantenlinie 12 zwischen 1 und 3º, zweckmäßig zwischen 1,5 und 2,5º und vorzugsweise etwa 2º sein. Von der Begrenzungslinie 15 setzt sich die Facettenfläche 13 in einer abgerundeten oder gewölbten Eckfläche 18 fort, die nach oben durch die Eckenkantenlinie 9 und nach unten durch eine analoge Ecken kantenlinie 19 begrenzt ist. Die Begrenzungslinie zwischen der abgerundeten Eckenfläche 18 und der banachbarten Seitenfläche 7, 7' ist mit 20 bezeichnet.
Die einzelne Teilfläche 5, 5', die in bezug auf die obere Hauptfläche 4 geneigt ist, besteht aus einem verdickten Teil des Schneideinsatzes mit einem keilartigen Querschnitt im Bereich in Nachbarschaft zu jeder Seitenfläche 7, 7'. Der Winkel α zwischen der einzelnen Teilfäche und der Hauptfläche 4 kann zweckmäßig 165º sein. Mit anderen Worten, die Oberfläche 5, 5' ist um 15º in bezug auf eine gedachte Verlängerung der ebenen oberen Hauptfläche 4 geneigt. Da die Ebene oder Fläche 4 parallel zu der Basisfläche 3 ist, ist der Winkel zwischen der einzelnen Teilfäche 5, 5' (mit dazugehörenden sekundären Schneidkanten) und der Basisfläche auch 15º. Natürlich kann der Winkel α von genau 165º abweichen, doch sollte er zwischen 155 und 175º, zweckmäßig zwischen 160 und 170º und bevorzugt zwischen 164 und 166º liegen.
Der Innenwinkel β zwischen der Basisfläche 3 und der einzelnen Seitenfläche 7, 7' ist vorteilhafterweise 90º, wie in der Zeichnung gezeigt. Auch dieser Winkel kann jedoch variieren und zwischen 85 und 100º oder zweckmäßig zwischen 87 und 94º liegen. Je kleiner dieser Winkel ist, desto größer ist die relative Länge der Basisfläche 3, die an der Stützfläche des Fräsers anliegt. Der Innenwinkel &epsi; zwischen der Basisfläche 3 und der einzelnen Seitenfläche 6, 6' ist zweckmäßig um 100º, was bedeutet, daß die Seitenfläche um etwa 100 in bezug auf eine vertikale Ebene durch die Kante 11 gemäß Fig. 3 geneigt ist. Auch der Winkel &epsi; kann variieren. Er sollte jedoch im Bereich von 95 bis 100º, zweckmäßig von 97 bis 105º und bevorzugt von 99 bis 101º liegen.
Es sollte bemerkt werden, daß die beiden Kantenlinien 10, 10''', die sekundäre Schneidkanten bilden und mit der Kantenlinie 11 verbunden sind, in der gleichen gedachten vertikalen Ebene liegen, die senkrecht zu der Basisfläche 3 ist und die Kantenlinie 11 schneidet. So sind in der in Fig. 4 gezeigten Projektion die sekundären Schneidkanten 10, 10''' in der geraden Verlängerung der Kantenlinie 11 gelegen. Auf gleiche Weise sind auch die sekundären Schneidkanten 10, 10" in der gleichen vertikalen Ebene wie die Kantenlinie 11'.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß der Schneideinsatz ein Durchgangsloch 21 für eine Befestigungsschraube oder ähnliches besitzt. In den Fig. 1 bis 4 ist dieses Loch durch eine einfache zylindrische Lochwand erläutert. Wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt, kann jedoch in der Praxis die Öffnung eine teilweise kegelförmige Gestalt haben, um zu einer entsprechend teilweise kegelförmig ausgebildeten Befestigungsschraube zu passen.
Die Ausdrücke Seitenfläche (6, 6') bzw. Stirnfläche (7, 7') werden in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen ohne Absicht, die relativen Längen der beiden Flächen anzugeben, verwendet. Obwohl die Stirnflächen 7, 7' in dem Beispiel kürzer als die Seitenflächen 6, 6' sind, können die ersteren auch entweder länger als oder gleichlang wie die letzteren sein. Mit anderen Worten, der Schneideinsatz kann eine quadratische oder rechteckige Grundform haben, wobei die Hauptschneidkanten 8, 8' in der rechteckigen Gestalt entweder entlang der längeren oder entlang der kürzeren Seite des Rechteckes positioniert sein können.
Um das Konzept klarzustellen, auf welchem die vorliegende Erfindung beruht, wird nun auf die Fig. 5 bis 7, in welchen der Schneideinsatz nach der Erfindung in drei unterschiedlichen Positionen in bezug auf ein Koordinatensystem mit den Achsen x, y und z, die sich in einem Ursprungspunkt 0 treffen, gezeigt ist, Bezug genommen. Die gedachte horizontale Ebene, in welcher die x- und z-Achse liegen, stellen eine erste oder horizontale Bezugsebene dar, während die vertikale Ebene, in welcher sich die z- und y-Achse befinden, eine zweite vertikale Bezugsebene bildet. In Fig. 5 ist der Schneideinsatz 1 in einer Anfangsposition gezeigt, in welcher die Basisfläche 3 in der horizontalen Ebene x-z positioniert ist, wobei sich die Kantenlinie 11 und die sekundären Schneidkanten 10, 10''' in der vertikalen Bezugsebene y-z befinden.
In der in Fig. 6 gezeigten Position wurde der Schneideinsatz um 5º um die Kantenlinie 12' gekippt, so daß die Basisfläche 3 einen Winkel von 5º mit der Bezugsebene x-z bildet. In dieser Position wurde der Neigungswinkel zwischen der Seitenfläche 6 und der vertikalen Bezugsebene y-z von 10º in der Position gemäß Fig. 5 auf 5º in der Position gemäß Fig. 6 reduziert.
Aus der gekippten Position in Fig. 6 wurde der Schneideinsatz in Fig. 7 ein wenig gedreht, wobei die Hauptschneidkante 8 die Drehachse ist. Spezieller wurde der Schneideinsatz um 15º in bezug auf die in Fig. 6 gezeigte Position gedreht. Wie klar aus Fig. 7B ersichtlich ist, wird in dieser Position ein Abstand zwischen der Kantenlinie 11 und der vertikalen Bezugsebene y-z erhalten, wenn sich die sekundäre Schneidkante 10 in dieser Bezugsebene befindet. In dieser Position kann die Hauptschneidkante 8 noch in der gleichen vertikalen Bezugsebene parallel zu der Ebene y-x wie in der Position gemäß Fig. 6 liegen, da das Drehen des Schneideinsatzes um die Hauptschneidkante 8 ohne Bewegen der letzteren erfolgt.
Bei den erwähnten bevorzugten Winkeln (α = 165º und &epsi; = 80º) bekommt man einen Freiwinkel φ von etwa 1º zwischen der Kantenlinie 11 und der vertikalen Bezugsebene y-z.
Im Lichte des oben Gesagten sollte klar sein, daß die Erfindung auf einer Kombination von drei unterschiedlichen Merkmalen beruht, nämlich
a) jede der beiden Seitenflächen 6, 6' ist geneigt und bildet einen stumpfen Winkel &epsi; mit der Basisfläche 3;
b) die sekundären Schneid kanten 10, 10', die sich mit einer gemeinsamen Hauptschneidkante, z. B. der Schneidkante 8, verbinden, liegen in einer gemeinsamen Ebene, die einen stumpfen Winkel α mit jeder gedachten Ebene bildet, welche parallel zu der Basisfläche 3 liegt; und
c) der Eckwinkel zwischen der einzelnen sekundären Schneidkante und der benachbarten Hauptschneidkante ist an allen vier Ecken 9 gleich groß.
Bei der Realisierung des theoretisch beschriebenen Konzeptes in bezug auf die Fig. 5 bis 7 sollte beachtet werden, daß die einzelne Stützfläche des Fräswerkzeugs, auf welcher die Basisfläche 3 des Schneideinsatzes liegt, in bezug auf eine Bezugsebene, die sich radial von der Dreh- oder Mittelachse der Fräse erstreckt, geneigt ist und durch letztere geht. Spezieller sollte der Winkel der axialen Neigung in bezug auf die radiale Bezugsebene 3 bis 10º, zweckmäßig 4 bis 7º und vorzugsweise etwa 5º sein, während der Winkel der radialen Neigung etwa 10 bis 20º, zweckmäßig 13 bis 17º und vorzugsweise um 15º ist. In der Praxis kann diese Stützfläche auf vielen verschiedenen Wegen gebildet werden, z. B. direkt auf dem Fräswerkzeugkörper als solchem, oder kann als ein Teil einer Kassette oder eines Halters ausgebildet sein, welche auf dem Fräswerkzeugkörper befestigt werden können.
In den Fig. 8 und 9 sind zwei verschiedene Ausführungsformen des Schneideinsatzes gezeigt, dessen obere Fläche auf unterschiedliche Weise ausgebildet ist. In der Zeichnung kann man sehen, daß die beiden Teilflächen 5, 5' nicht notwendigerweise eben sein müssen. So können in den Teilflächen 5, 5' Vertiefungen oder zahnartige Ausbildungen 22 vorgesehen sein, die die Spanbeförderung verbessern sollen. Diese Zahnbildung kann von Verstärkungsflächen 23 entlang der Hauptschneidkante und den sekundären Schneidkanten umgeben sein. Auch kann die obere Hauptfläche 4 Vertiefungen unterschiedlicher Arten umfassen, die zusammen ein unregelmäßiges, nichtebenes Oberflächenmuster erzeugen. So ist nur wesentlich, daß die sekundären Schneidkanten 10, 10', 10" und 10''' in einer gemeinsamen Ebene liegen, die in bezug auf die Basisfläche des Schneideinsatzes geneigt ist, während die Fläche, die sich zwischen einem Paar zusammenwirkender sekundärer Schneidkanten erstreckt, eine stark variierende Umfangsform oder Oberflächenmusterung haben kann.
In Fig. 10 ist eine Ausfürungsform gezeigt, gemäß der jede der beiden Seitenflächen 6, 6' in zwei Teilflächen 25, 25' durch eine Trennlinie 24 geteilt wurde, wobei diese Teilflächen einen stumpfen Winkel zueinander bilden, wie im Bereich von 170 bis 1790. Dies bedeutet, daß die Kantenlinien 11 und 11' in einer gedachten geraden Verbindungslinie zwischen den sekundären Schneidkanten 10, 10''' bzw. 10, 10" angeordnet wurden. Auf diese Weise bekommt man unmittelbar hinter jeder einzelnen sekundären Schneidkante einen vergrößeren Freiraum (siehe Fig. 7).
Noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 11 bis 14 erläutert. In diesem Fall wurde die oben vorgesehene ebene obere Fläche 4 weggelassen, so daß die beiden Teilflächen 5, 5' auf der oberen Fläche des Schneideinsatzes direkt entlang einer mittigen Bruchlinie 26 aufeinandertreffen. Gemäß dieser Ausführungsform wird somit die Länge der sekundären Schneidkanten 10 im wesentlichen die Hälfte der Länge des Schneideinsatzes.
Weiterhin ist der Eckwinkel λ des Schneideinsatzes gemäß den Fig. 11 bis 14 größer als der entsprechende 90º-Winkel der Schneideinsatzecken nach den Fig. 1 bis 4. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Eckwinkel λ (nicht nur bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 11 bis 14, sondern auch bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4) in ziemlich weiten Grenzen zu variieren. So kann der Eckwinkel λ kleiner oder größer als genau 90º sein, wie 88 bis 100 º, zweckmäßig 89 bis 95º.
In Fig. 15 ist ein Schneideinsatz nach der gleichen Grundausführungsform wie jene, die in den Fig. 11 bis 14 erläutert ist, in einem Stirnfräser 27 befestigt gezeigt. Der Eckwinkel λ kann in diesem Fall 90º betragen, obwohl er auch größer oder kleiner sein kann.
Je nach dem tatsächlichen Eckwinkel des Schneideinsatzes kann die dazugehörige Stützfläche des Fräsers 27 in der grundsätzlich in Verbindung mit der in Fig. 5 bis 7 beschriebenen Weise ausgerichtet sein, so daß der gefräste Winkel 90º wird. In dem gezeigten Beispiel dient die sekundäre Schneid kante 10' als aktive Kante, wobei der erforderliche Freiwinkel φ zwischen der sekundären Schneidkante 10" und der gefrästen Oberfläche des Werkstückes erhalten wird.
In den Fig. 16 und 17 ist erläutert, wie ein und derselbe Schneideinsatz auf einem rechtsschneidenden Fräser (Fig. 16) wie auch auf einem linksschneidenden Fräser (Fig. 17) verwendet werden kann.
In den Fig. 18 und 19 ist eine weitere Ausführungsform des Schneideinsatzes nach der Erfindung gezeigt, bei der jede der beiden Stirnflächen 7, 7' mit einem abgewinkelten Umriß ausgebildet ist. Spezieller treffen die beiden Fläche 7, 7' auf die oberen Teilflächen 30, 30' über Bruchlinien 29, wobei diese Flächen 30, 30' einen Winkel τ mit der Verlängerung der Ebene der benachbarten Teilstirnfläche 7 bzw. 7' bilden. In der Praxis kann dieser Winkel τ zwischen 0 und 12º sein. Die abgewinkelte Oberfläche 30 hat eine Höhe h&sub1;, die zweckmäßig kleiner als die Höhe der Teilfläche 7, 7' ist. Die Gesamthöhe h&sub2; sollte 1,5- bis 5mal größer als die Höhe h&sub1; sein. So kann in der Praxis die Höhe h&sub1; 1 bis 3 mm und die Höhe h&sub2; 4,5 bis 5 mm betragen.
Durch den abgewinkelten Umriß jeder Stirnfläche nach den Fig. 18 und 19 bekommt der Schneideinsatz einen kleineren Freiraum in Nachbarschaft zu der Schneidkante, was die Schneidkante stärker als bei den bisher gezeigten Schneideinsätzen macht.
Die verschiedenen Ausführungsformen des Schneideinsatzes nach der Erfindung existieren, wie oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 19 beschrieben, in einer standardisierten Grundform, die bei der Erstherstellung des Schneideinsatzes erzeugt wird, welche gemäß herkömmlicher Technik auf der Verwendung eines hartmetallbildenden Pulvers beruht. Spezieller wird eine Preßmethode angewendet, bei der das hartmetallbildende Pulver zunächst die erwünschte Form in einer geeigneten Preßvorrichtung erhält und dann seine Endhärte durch Sintern in einem Ofen bei einer Temperatur oberhalb 1000 ºC bekommt. Das Pressen wurde über die Jahre hin verbessert und ist heutzutage so ausgeklügelt, daß es eine gute Möglichkeit gibt, die Schneidkante mit benachbarten spanbildenden Flächen und gegebenenfalls Verstärkungsflächen mit großer Exaktheit auszubilden. Wie eingangs erwähnt, können die Schneideinsätze auch einer Nachbehandlung unterzogen werden, z. B. peripherem Schleifen und einer speziellen Behandlung zur Verstärkung der Schneidkanten, doch ohne Änderung der Grundform des Schneideinsatzes.
Der Schneideinsatz nach der Erfindung ist umfangreich auf verschiedenen technischen Gebieten in seiner standardisierten Grundform, möglicherweise nach einer Nachbehandlung einsetzbar. Nach einem speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung jedoch wird die Möglichkeit vorgesehen, den Schneideinsatz einer speziellen Nachschleifbehandlung, spezieller durch Schleifen auf wenigstens einer der vier Seitenflächen, zu unterziehen und dabei wenigstens eine Oberfläche zu schleifen, die sich ganz oder teilweise in einem negativen Winkel zu der Seitenfläche erstreckt, in welcher sie gebildet ist, und so die Grundform abzuwandeln. Unter Bezugnahme auf die Fig 20 bis 26 folgt unten eine Beschreibung einer Anzahl von Ausführungsformen von Schneideinsätzen, deren Grundformen in verschiedener Weise abgewandelt wurden.
In Fig. 20 ist ein Schneideinsatz 1a gezeigt, der die gleiche Grundform wie der Einsatz in den Fig. 1 bis 4 hat und der in bezug auf seine Form abgewandelt wurde, indem an allen vier Ecken eine abgerundete Fläche 28 geschliffen wurde. Durch diese geschliffenen Oberflächen trifft jede der beiden Hauptschneidkanten 8, 8' an entgegengesetzten Enden auf benachbarte abgerundete Schneidkantenbereiche 31 von relativ großem Radius. Dieser Schneideinsatz ist in vier verschiedenen Positionen auf einem Fräswerkzeug austauschbar, z. B. zur maschinellen Behandlung eines Nutbodens, wobei jede der vier Ecken des Schneideinsatzes verwendet werden kann, um eine der Seitenoberflächen und eine Bodenoberfläche der Nut zu bearbeiten, wobei die letztere senkrecht zu den ersteren steht.
In Fig. 21 ist ein Schneideinsatz 1b gezeigt, der ebenfalls in der Form durch geschliffene Oberflächen 32 an allen vier Ecken abgewandelt wurde. In diesem Fall ist jedoch die einzelne geschliffene Oberfläche 32 eben, um beim Nuten einen ebenen Boden zu ergeben, wobei der Boden sich mit den Seitenflächen über zwei ebene Abfasungsflächen statt abgerundete Übergänge des mit einem Einsatz nach Fig. 20 erhaltenen Typs vereinigt.
Gemäß der Erfindung kann eine Form modifizierende geschliffene Oberfläche an zwei der vier Ecken des Einsatzes, aber nicht an den beiden anderen Ecken, vorliegen. In Fig. 22 ist ein Schneideinsatz 1c mit ebenen geschliffenen Flächen 34 in Nachbarschaft zu den beiden Ecken des Einsatzes gezeigt, die entlang einer gemeinsamen Seitenfläche 6' vorliegen. In diesem Fall werden die beiden restlichen Ecken in ihrer ursprünglichen Grundform gehalten, wobei der Zweck der geschliffenen Oberflächen 34 darin besteht, die wirksame Länge der Hauptschneidkanten 8, 8' zu verkürzen. Ein solcher Einsatz ist für Seiten- und Stirnfräser für schmale Nuten besonders brauchbar, wobei die Hauptschneidkanten zusammenwirkende Einsätze auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Seiten- und Stirnfräsers nicht mehr als unbedingt notwendig einander überlappen. Außerdem wird der Vorteil erreicht, daß der Schneideinsatz ein relativ großes Widerlager oder auch eine relativ große Basisfläche auch in relativ schmalen Fräsern behalten kann.
Bei allen Ausführungsformen gemäß den Fig. 20 bis 22 (und auch gemäß den Ausführungsformen in den Fig. 23 bis 26) sind die Oberflächen 28, 32 und 34 in bezug auf die ursprüngliche(n) Seitenoberfläche(n), in welchen sie geschliffen wurden, negativ gschliffen, spezieller in einem negativen Winkel von 5 bis 10º. Wenn man annimmt, daß der Winkel (β in Fig. 2) zwischen der Oberfläche 7 und der Basisfläche 3 genau 90º beträgt, wird der Winkel zwischen der Basisfläche und jeder der geschliffenen Flächen 28, 32, 34 zwischen 80 und 85º liegen.
In Fig. 23 ist ein Schneideinsatz 1d gezeigt, der eine Form modifizierende geschliffene Oberfläche 35 auf beiden entgegengesetzten Stirnflächen umfaßt. In dem gezeigten Beispiel is die geschliffene Fläche 35 durch eine geneigte Bruchlinie 36 und eine Kantenlinie 37 in der Fortsetzung der Hauptschneidkante 8 begrenzt, von der ein kurzer Abschnitt in der unmittelbaren Nachbarschaft einer Schneidecke gehalten wurde. Auch die Fläche 35 ist mit einem negativen Winkel im Bereich von 5 bis 10º in bezug auf die Stirnfläche 7 geschliffen. Wenn sich somit die Stirnfläche 7 senkrecht zu der Basisfläche 3 erstreckt, dann bildet die geschliffene Fläche 35 einen Winkel von 80 bis 85º mit der Basisfläche Weiterhin ist das Schleifen so lokalisiert, daß sich die Kantenlinie 37 in einem Winkel von 1 bis 50, zweckmäßig etwa 3º, zu der ursprünglichen Hauptschneidkante 8 erstreckt. Dieser Einsatz ist besonders für Seiten- und Stirnfräser für die maschinelle Bearbeitung der Seitenflächen und der gerundeten Übergänge in einer Nut ohne Beeinflussung des Bodens der Nut geeignet.
In Fig. 24 ist ein Schneideinsatz 1e gezeigt, der gleich wie der Einsatz von Fig. 22 formabwandelnde geschliffene Oberflächen 38 an zweien der Ecken umfaßt, während die anderen beiden Ecken in ihrer Ursprungsform beibehalten sind. In diesem Fall liegen jedoch die geschliffenen Ecken diametral einander gegenüber, und außerdem sind die geschliffenen Oberflächen gewölbt und bilden abgerundete Übergänge zwischen der Seitenfläche 6 und der Stirnfläche 7 auf dem Einsatz. So kann für diese Ausführungsform der Einsatz mit einer wesentlichen Radiusabwandlung ausgebildet werden, und gleichzeitig kann ein erheblicher Anteil der Hauptschneidkante intaktehalten werden. Der geschliffene Winkel der gewölbten Oberfläche 38 zu der Basisfläche variiert von negativ im Bereich des ersten Oberflächenendabschnittes 38' in Nachbarschaft zu der Hauptschneidkante 8, die sich entlang der Stirnfläche 7 erstreckt, bis positiv in den Bereich eines entgegengesetzten zweiten Oberflächenendabschnittes 38" in Nachbarschaft zu der Seitenfläche 6. In Nachbarschaft zu der Hauptschneidkante 8 kann die Oberfläche 38 somit einen geschliffenen Winkel von -10º haben, wonach sich der Winkel entlang seiner Erstreckung gleichmäßig verändert, um schließlich einen Wert von + 10º (entsprechend dem Winkel &epsi; in Fig. 3) am Übergangspunkt zu der Seitenfläche 6 zu erreichen. Es kann festgestellt werden, daß die Begrenzungslinie 39 zwischen der Stirnfläche 7 und dem Oberflächenendabschnitt 38' bogenförmig ist, während die Begrenzungslinie 40 zwischen der Seitenfläche 6 und dem Oberflächenendabschnitt 38" gerade ist.
In den Fig. 25 und 26 ist ein Schneideinsatz 1f von im wesentlichen der gleichen Art wie der Einsatz in Fig. 24 gezeigt, doch wurde er weiter durch Nachschleifen des restlichen Teils der Stirnfläche 7 abgewandelt. Spezieller wurde die Stirnfläche so geschliffen, daß die abgerundeten Ecken 41 der Schneidkante an einem Scheitel 42 beginnen und sich in einer Kantenlinie 43 fortsetzen, die sich geneigt und nach rückwärts von diesem Scheitel aus erstreckt. Während des Schleifens ist die abgerundete Ecke 41 gewöhnlich aktiv, normalerweise aber nicht die Kante 43, die sich von dem Scheitel 42 aus erstreckt (obwohl gelegentlich auch Teile dieser Kante zum Unterschneiden eines Nutbodens verwendet werden können). Die Kantenlinie kann sich in 1 bis 5º, zweckmäßig um 3º in bezug auf die Hauptschneidkante in der Grundausführung erstrecken, wobei die Kantenlinie entweder gerade oder etwas gekrümmt sein kann. In der Praxis ist dieser Schneideinsatz für die maschinelle Bearbeitung im wesentlichen nur des Radiusüberganges in gefrästen Nuten, vorzugsweise Nuten mit großen Übergangsradien, besonders geeignet.
Die Vorteile der Schneideinsätze, die beispielhalber in den Fig. 20 bis 26 dargestellt sind, liegen auf der Hand. So wird nach diesem Aspekt der Erfindung die Möglichkeit geboten, in Reihe Schneideinsätze mit einer reproduzierbaren, immer wiederkehrenden standardisierten Grundform herzustellen, wonach die Grundform der Einsätze in der erwünschten Weise je nach der beabsichtigten Verwendung modifiziert wird, spezieller durch Nachschleifen des beim Sintern erhaltenen Einsatzes. Auf diese Weise können die Einsätze alle nach den speziellen Wünschen der Kunden zugerichtet werden. Dabei kann die Formabwandlung entweder durch den Einsatzhersteller oder durch den Kunden vorgenommen werden.
Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf die obenbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. So ist es beispielsweise durchführbar, das Loch für eine Befestigungsschraube wegzulassen und stattdessen den Einsatz durch Klammereinrichtungen zu befestigen. Außerdem kann die Geometrie des Einsatzes auf verschiedene Weise in ihrer Grundform und ihrer Form nach einem Nachschleifen innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.

Claims

1. Schneideinsatz für Fräswerkzeuge mit oberen und unteren, einander gegenüberliegenden Flächen (2, 3) von denen wenigstens die untere (3) im wesentlichen eben ist, um eine Berührungsfläche zu bilden, die auf eine entsprechende Tragefläche des Fräswerkzeuges zu legen ist, einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seitenflächen (6, 6') und einander gegenüberliegenden dritten und vierten Seiten oder Stirnflächen (7, 7'), von denen jede eine Hauptschneidkante entlang einer von der Basisfläche (3) beabstandeten Kantenlinie (8, 8') bildet, wobei diese Hauptschneidkante an ihren entgegengesetzten Enden auf Sekundärschneidkanten (10, 10', 10", 10''') trifft, die sich entlang den ersten und zweiten Seitenflächen (6, 6') erstrecken, gekennzeichnet durch die Kombination, in der jede der beiden ersten und zweiten Seitenflächen (6, 6') mit einem stumpfen Winkel (&epsi;) mit der Basisfläche (3) geneigt ist und einen solchen Winkel bildet, daß die beiden Sekundärschneidkanten (10, 10', 10", 10''') in Nachbarschaft zu einer gemeinsamen Hauptschneidkante (8, 8') in einer gemeinsamen Ebene liegen, die einen stumpfen Winkel (α) mit jeder imaginären Ebene parallel zu der Basisfläche bildet, und daß der Eckenwinkel zwischen jeder Sekundärschneidkante und der benachbarten Hauptschneidkante an wenigstens zwei Schneidecken (9) gleich groß ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schneidecken mit gleichem Eckenwinkel einander diametral gegenüberliegen.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckenwinkel an allen vier Schneidecken (9) gleich ist.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der Ebene, die für die Sekundärschneidkanten (10, 10', 10", 10''') gemeinsam ist, und der Basisfläche zwischen 155 und 175º, zweckmäßig zwischen 160 und 170º und vorzugsweise im Bereich von 164 bis 166º liegt.

5. Schneideinsatz nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwinkel (&epsi;) zwischen der Basisfläche (3) und der einzelnen Seitenfläche (6, 6') zwischen 95 und 110º, vorzugsweise zwischen 97 und 105º liegt.

6. Schneideinsatz nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwinkel (β) zwischen der Basisfläche (3) und der einzelnen Stirnfläche (7, 7') zwischen 85 und 100º, zweckmäßig zwischen 87 und 94º und vorzugsweise um 90º liegt.

7. Schneideinsatz nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine ebene Facettenflächen von der einzelnen Sekundärschneidkante (10) zu der Basisfläche (3) erstreckt, wobei die untere Kantenlinie (17) dieser Facettenfläche zu einer geraden unteren Kantenlinle (12) zwischen der Basisfläche (3) und jenem Teil der Seitenfläche, auf welchem keine Facattenfläche ist, geneigt ist.

8. Schneideinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der unteren Kantenlinie (17) der Facettenfläche (13) und einer imaginären geraden Verlängerung der unteren Kantenlinie (12) zwischen der Basisfläche (3) und der Hauptseitenfläche (6) zwischen 1 und 3º, zweckmäßig 1,5 bis 2,5º und vorzugsweise etwa 2º beträgt.

9. Schneideinsatz nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckenwinkel zwischen einer Sekundärschneidkante und der benachbarten Hauptschneidkante zwischen 88 und 100º, zweckmäßig zwischen 89 und 95º liegt.

10. Schneideinsatz nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten- oder Stirnfläche (7, 7') eine geteilte Fläche (30, 30') in Nachbarschaft zu der Hauptschneidkante (8, 8') umfaßt.

11. Schneideinsatz nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der Seitenflächen (6, 6', 7, 7') eine Fläche (28, 32, 34, 35, 38) nach der Herstellung des Einsatzes zu einer standardisierten Grundform geschliffen ist, wobei sich diese Grundfläche ganz oder teilweise in einem negativen Winkel in bezug auf die Seitenfläche, in welcher sie geschliffen ist, erstreckt und so die Grundform abwandelt.

12. Schneideinsatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die formabwandelnde Grundfläche (34, 38) an zwei der vier Ecken, aber nicht an den anderen beiden Ecken, liegt.

13. Schneideinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in der Form abgewandelten Ecken einander diametral gegenüberliegen.

14. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Form abgewandelte Grundfläche (28, 38) gewölbt ist und einen abgerundeten Übergang zwischen einer Seitenfläche (6, 6') und einer Stirnfläche (7, 7') bei der und für die Abwandlung des Eckenradius bildet.

15. Schneideinsatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifwinkel der gewölbten Fläche (38) in bezug auf die Basisfläche (3) von negativ in dem Bereich eines ersten Flächenendabschnittes (38') in Nachbarschaft zu einer Haupschniedkante (8), die sich entlang einer Stirnfläche (7) erstreckt, bis positiv in dem Bereich eines gegenüberliegenden zweiten Flächenendabschnittes (38") in Nachbarschaft zu einer Seitenfläche (6) variiert.-

16. Schneideinsatz nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen in einer Stirnfläche geschliffen sind, wobei diese geschliffenen Flächen der Hauptschneidkante eine abgerundete Ecke (41) mit einem bestimmten Radius verleihen und wobei diese abgerundete Ecke an einem Scheitel (42) beginnt und in eine Kantenlinie (43) geht, die sich von dem Scheitel nach hinten und geneigt erstreckt.

17. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Form abgewandelte Grundfläche (32, 34, 35) eben ist.

18. Schneideinsatz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (34, 35) in eine Scheitelfläche geschliffen ist, um die wirksame Länge der Hauptschneidkante (8) zu vermindern.

19. Fräswerkzeug mit Trageflächen für die Anordnung von Schneideinsätzen an Stellen an dem Umfang im Abstand von einer mittigen Drehachse, wobei die einzelne Tragefläche, an welcher eine Basisfläche (3) des Schneideinsatzes anliegen soll, axial und radial in bezug auf eine sich radial erstreckende Bezugsebene durch diese Achse geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fräswerkzeug so angeordnet ist, daß es Schneideinsätze nach einem der Ansprüche 1 bis 18 einschließt und für diesen Zweck der Winkel für die axiale Neigung in bezug auf die Bezugsebene zwischen 3 und 10º, zweckmäßig zwischen 4 und 7º und vorzugsweise um 5º beträgt, während der Winkel für die radiale Neigung 10 bis 20º, zweckmäßig 13 bis 17º und vorzugsweise etwa 15º beträgt.