EP1896210A1

EP1896210A1 - Schneideinsatz, insbesondere zur kurbelwellenbearbeitung

Info

Publication number: EP1896210A1
Application number: EP06722746A
Authority: EP
Inventors: Markus Heinloth; Jürgen Bär; Martin Hausmann; Carsten Schwaner
Original assignee: Kennametal Widia Produktions GmbH and Co KG
Current assignee: Kennametal Widia Produktions GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2008-03-12
Also published as: BRPI0611333A2; WO2006128410A1; KR20080011412A; JP2008542045A; CN101160189B; US8500375B2; RU2007144543A; MX2007014484A; JP5221342B2; CN101160189A; CA2609384A1; DE102005025815A1; KR101299513B1; RU2429109C2; US20100183386A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz (10) mit einem Grundkörper, der eine Auflagefläche und eine hierzu beabstandet angeordnete Dachfläche sowie diese Flächen verbindende Seitenflächen (101, 102) aufweist, wobei zwei oder mehrere benachbarte Flächen Schneidkanten (103, 104, 105) bilden. Erfindungsgemäß ist die Auflagefläche mit einer Auflagefläche einer Schneidplatte (11), die eine vom Schneideinsatz (10) verschiedene Geometrie aufweist, die für eine andere Zerspanungsoperation geeignet ist, unlösbar verbunden .

Description

Schneideinsatz, insbesondere zur Kurbelwelleπbearbeitunq

Nach dem Stand der Technik sind nahezu unzählige Schneideinsatzvarianten für Zerspanungsoperationen bekannt, wobei die Schneideinsatzgeometrie jeweils im Wesentlichen auf die Zerspanungsoperationen Bohren, Drehen oder Fräsen und auf das zu bearbeitende Werkstück sowie dessen Formgestaltung abgestimmt wird. Die nach dem Stand der Technik bekannten Schneideinsätze sind als sogenannte Wendeschneidplatten ausgeführt, d. h. dass sie mehrere nacheinander nutzbare Schneiden aufweisen. Je nach Grundkörperform der Wendeschneidplatten ergeben sich vier oder bis zu acht nutzbare Schneidkanten. Bei einem Schneideinsatz mit einem positiven Freiwinkel, der eine im Wesentlichen quadratische Spanfläche besitzt, ergeben sich vier nutzbare Schneiden. Als Beispiel für bis zu acht nutzbare Schneidkanten wird auf den Schneideinsatz nach der DE 197 04 931 C1 verwiesen, der zwei größere Längsflächen besitzt, die jeweils mittig entlang ihrer Längsachse einen vorstehenden Steg aufweisen. Die diese Längsflächen begrenzenden Schneidkanten bilden mit ihrem jeweiligen Ende und den kurzen gerundeten Kanten der oberen und unteren Fläche einen Winkel zwischen 70° und 90°. Mehrere solcher Schneideinsätze werden auf einem Fräserwerkzeug eingespannt und zur Kurbelwellenbearbeitung verwendet. Beim sogenannten Außenfräsen von Kurbelwellen werden rotierende Scheibenfräser radial auf eine rotierend angetriebene Kurbelwelle zugestellt. Verschiedene Schnitte dienen zur Herstellung des Zapfendurchmessers, der Flanken, des Ölbundes und des Unterstiches mittels der radial oder tangential eingespannten Schneideinsätze. Im Wesentlichen werden bei der Kurbelwellenbearbeitung Wendeschneidplatten zum Schruppen, zur Fertigung eines Unterstiches, zur Fertigung des Zapfendurchmessers und des oder der Ölbunde unterschieden. Figuren 3 und 4 der EP 0 830 228 B1 zeigen typische Formen von Schneideinsätzen, die für die Zapfendurchmesserbearbeitung sowie für die Unterstichbearbeitung erforderlich sind. Unterschiedliche Schneideinsätze werden auch in Planfräsern zum Schrupp- oder Schlichtfräsen verwendet.

Werkstückkosten können dann verringert werden, wenn das zur Bearbeitung verwendete Werkzeug eine große Anzahl nutzbarer Schneidkanten besitzt. Die durch Formgestaltung eines Schneideinsatzes erreichbare Zahl an aktiv nutzbaren Schneidkanten scheint nach dem Stand der Technik ausgeschöpft zu sein. Die für unterschiedliche Zerspanungsarbeiten benötigten Wendeschneidplatten verursachen eine aufwendige Lagerhaltung mit entsprechenden Kosten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Funktionsmöglichkeiten eines Schneideinsatzes zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch den Schneideinsatz nach Anspruch 1 gelöst. Dieser Schneideinsatz besitzt einen Grundkörper, der eine Auflagefläche und eine hierzu beabstandet angeordnete Dachfläche sowie diese Flächen verbindende Seitenflächen aufweist, wobei zwei oder mehrere benachbarte Flächen Schneidkanten bilden. Die genannte Auflagefläche ist mit einer Auflagefläche einer Schneidplatte unlösbar verbunden, die eine vom Schneideinsatz verschiedene Geometrie aufweist, die für eine andere Zerspanungsoperation geeignet ist. Anders ausgedrückt, der erfindungsgemäße Schneideinsatz setzt sich prinzipiell aus zwei unterschiedlichen Schneidwerkzeugen zusammen, die an ihren Auflageflächen miteinander verbunden sind. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass mit dem genannten Kombinationsschneideinsatz unterschiedliche Zerspanungsoperationen ausgeführt werden können. Der erfindungsgemäße Schneideinsatz lässt sich auch erheblich günstiger herstellen und minimiert die Kosten für die Lagerhaltung.

Vorzugsweise wird die unlösbare Verbindung der beiden Auflageflächen durch Sintern zu einem einstückigen Körper geschaffen. Schneideinsatz mit Schneidplatte werden auf pulvermetallurgischem Weg zu einem Grünling verfestigt, wonach dieser Grünling mit den beiden aufeinander gelegten Auflageflächen gesintert wird. Der Schneideinsatz besitzt eine Bohrung zur Aufnahme einer Spannschraube. Diese Bohrung erstreckt sich von einer Dachfläche zur gegenüberliegenden Dachfläche.

Je nachdem wie der Schneideinsatz genutzt werden soll, kann entsprechend der vorgesehenen Schneidgeometrie radial oder axial eingespannt werden, beispielsweise an einem Fräser. In einer ersten konkreten Ausführungsform besitzt die Schneidplatte eine in der Draufsicht auf die als Spanfläche ausgebildete Dachfläche, die vorzugsweise quadratisch ist. Der Schneideinsatz selbst weist zwei als gegenüberliegende Spanflächen ausgebildete Seitenflächen mit bogenförmigen Schneidkanten zur Ausformung eines Unterstiches beim Kurbelwellenfräsen auf. Je nach Einbaulage wird mit dem Schneideinsatz ein Unterstich oder der Zapfendurchmesser ausgeformt.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann der Schneideinsatz durch zwei als gegenüberliegende Spanflächen ausgebildete Seitenflächen gekennzeichnet sein, die von einer Schneidkante begrenzt werden, die geradlinig und in den 90°-Ecken bogenförmig ausgebildet ist, so dass dieser Schneideinsatz insbesondere zum Schneiden einer Ölbundkontur an einer Kurbelwelle geeignet ist. Die Schneidplatte besitzt zwei als gegenüberliegende Spanflächen ausgebildete Seitenflächen mit bogenförmigen Schneidkanten zur Ausformung eines Unterstiches.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine Kombination eines Schneideinsatzes, der zur Ausformung eines Ölbundes geeignet ist, mit einem entsprechenden Schneideinsatz zur Zapfendurchmesserbearbeitung verbunden sein.

In einer dritten Ausführungsvariante werden ein Schneideinsatz zur zerspanenden Bearbeitung eines Zapfendurchmesser mit einem solchen Schneideinsatz zur Formung eines Unterstiches kombiniert, wobei die bogenförmigen Schneidkantenabschnitte im Wesentlichen senkrecht zur Auflagefläche ausgebildet sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform können die gegenseitigen Auflageflächen, die insbesondere im Wesentlichen quadratisch sind, gegeneinander verdreht sein, so dass auch die Schneidkanten, die über entsprechende Seitenflächen gebildet werden, jeweils gegeneinander verdreht sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung soll die Befestigungsschraube nicht länger sein als die jeweiligen Schneidkanten bzw. die längste Schneidkante, womit verhindert wird, dass die Schraube eine übermäßige Längung erfährt. Der erfindungsgemäße Schneideinsatz kann gegebenenfalls in Kassetten eines Werkzeugträgers angeordnet sein, die wiederum am Werkzeugträger befestigt werden. Vorzugsweise werden solche „kombinierten Schneideinsätze" aus einem identischen Werkstoff z. B einen Hartmetall oder einem Cermet-Werkstoff gefertigt, der zur Verbesserung der Verschleißeigenschaften oder der Schneideigenschaften auch ein- oder mehrlagig beschichtet sein kann. Es ist jedoch auch denkbar, dass die beiden Körper, die zu einem einheitlichen Gesamtkörper miteinander verbunden werden, aus verschiedenen Werkstoffsorten bestehen, wobei jedoch sichergestellt sein muss, dass die Verbindung der beiden Auflagenflächen stabil ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1-4 jeweils perspektivische Ansichten unterschiedlicher erfindungsgemäßer Schneideinsätze,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Schneideinsatzes und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes.

Die in Figuren 1 bis 4 dargestellten Schneideinsätze sind insbesondere zur Fertigung von Kurbelwellen geeignet. Jeder der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Schneideinsatz stellt ein Kombinationswerkzeug dar, das aus zwei Schneideinsätzen zusammengesetzt ist, die an ihren jeweiligen (gedachten) Auflageflächen zu einem einstückigen Körper miteinander verbunden sind. So setzt sich der in Fig. 1 dargestellte Schneideinsatz prinzipiell aus einer Wendeschneidplatte 10, die für die Unterstichfertigung geeignet ist und einer Wendeschneidplatte 11 zur Fertigung eines Zapfendurchmessers zusammen. Bezugszeichen 12 bezeichnet in Fig. 2 und 3 sogenannte Wendeschneidplatten zur Fertigung eines Ölbundes. Bezugszeichen 13 betrifft eine andere Version einer Wendeschneidplatte zur Unterstichfertigung an einer Kurbelwelle.

Die Wendeschneidplatte 10 besitzt zwei gegenüberliegenden Seitenflächen 101 und 102, die von bogenförmigen Schneidkanten 103 und 104 sowie einem gradlinigen Schneidkantenstück 105 begrenzt werden. Die sich von der gedachten und verdeckten Auflagefläche erstreckende Dachfläche besitzt randseitig eine jeweilige Wölbung 106 sowie oberseitig eine Dachfläche. Die Wendeschneidplatte 11 besitzt eine Dachfläche 111 , die von vier Schneidkanten 112 begrenzt wird, die auch die Grenzlinien für die vier Seitenflächen 113 bilden. Im vorliegenden Fall sind diese Seitenflächen 113 unter einem positiven Freiwinkel geneigt, wobei im unteren Bereich der Wendeschneidplatte 11 die dortige Seitenfläche vertikal zur Dachfläche gerichtet auslaufen kann. Die gedachten Auflageflächen, die miteinander verbunden sind, sind im vorliegenden Fall gleich groß gewählt. Die Schneidkanten 103 und 104 überragen die Schneidkanten 112 jeweils geringfügig.

In Fig. 2 ist eine Wendeschneidplatte 10 der bereits beschriebenen Art mit einer Wendeschneidplatte 12 kombiniert, die neben der gedachten Auflagefläche Seitenflächen 121 aufweist, die als Spanflächen ausgebildet sind und die von einer Schneidkante 122 begrenzt werden, die im wesentlichen rechtwinklig zueinander stehende gerade Schneidkantenabschnitte sowie in den Ecken bogenförmige Schneidkantenabschnitte aufweisen.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die vorbeschriebene Wendeschneidplatte 12 mit einer Wendeschneidplatte 11 der in Fig. 1 dargestellten und beschriebenen Art verbunden, wobei hier die Seitenflächen einheitlich eben ausgebildet sind.

Nach Fig. 4 besitzt der erfindungsgemäße Schneideinsatz zwei Wendeschneidplatten 11 und 13, wobei die Wendeschneidplatte 13 ebenfalls zur Unterstichfertigung ausgebildet ist. Die jeweiligen Seitenflächen 131 werden von einer Schneidkante 132 begrenzt, die zwei höckerartig ausgebildete Vorsprünge 133 besitzt, welche eine entsprechende Unterstichkontur schneiden lassen. Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 5 sind zwei Schneideinsätze 14 und 15 miteinander kombiniert worden, die eine rechtwinklige bzw. quadratische Dachflächenkontur besitzen, wobei jedoch die jeweiligen Auflageflächen leicht gegeneinander verdreht angeordnet sind, so dass auch die Schneiden zwischen den Eckpunkten 16 bzw. 17 gegeneinander geneigt sind.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Schneideinsatz ist ein Schneideinsatz 10 zur Fertigung eines Kurbelwellen-Unterstiches mit einer Schneidplatte 19 kombiniert worden, die im oberen Bereich eine über ein Winkelmaß von 90° reichende Schneidecke zur Fertigung eines Ölbundes oder einer 90°-Schu!ter aufweist und die auf der gegenüberliegenden Seite 192 eine Schneidkante besitzt, die zur Fertigung eines Zapfendurchmessers an einer Kurbelwelle geeignet ist. Die Freifläche 193 ist auf dieser Seite um einen positiven Freiwinkel geneigt.

Alle Wendeschneidplatten werden von einem gemeinsamen Befestigungsloch 18 durchbrochen, das von Dachfläche zu Dachfläche reicht.

Prinzipiell lassen sich auch andere Ausführungsbeispiele miteinander kombinieren, bei denen zwei Schneideinsätze unterschiedlicher Gestaltung miteinander kombiniert werden, deren Form auf unterschiedliche Zerspanungsarbeiten abgestimmt ist, denen ein einziges Werkstück unterzogen wird.

Claims

Ansprüche

1. Schneideinsatz, insbesondere zur Kurbelwellenbearbeitung, mit einem Grundkörper, der eine Auflagefläche und eine hierzu beabstandet angeordnete Dachfläche sowie diese Flächen verbindende Seitenflächen aufweist, wobei zwei oder mehrere benachbarte Flächen Schneidkanten bilden, d a d u r c h g e k e n n ze i c h n et, d a s s die Auflagefläche mit einer Auflagefläche einer Schneidplatte, die eine vom Schneideinsatz verschiedene Geometrie aufweist, die für eine andere Zerspanungsoperation geeignet ist, unlösbar verbunden ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die unlösbare Verbindung der beiden Auflageflächen durch Sintern zu einem einstückigen Körper geschaffen worden ist.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte eine in der Draufsicht im wesentlichen rechteckige als Spanfläche ausgebildete Dachfläche besitzt und der Schneideinsatz zwei als gegenüberliegende Spanflächen ausgebildete Seitenflächen mit bogenförmigen Schneidkanten zur Ausformung eines Unterstiches aufweist.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte eine positive Grundform besitzt, d. h. jeweilige positive Freiwinkel aufweist.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei als gegenüberliegende Spanflächen ausgebildete Seitenflächen, die von einer Schneidkante begrenzt werden, die geradlinig und in den 90°-Ecken bogenförmig ausgebildet ist, insbesondere zum Schneiden einer Ölbund- kontur an einer Kurbelwelle, wobei die Schneidplatte zwei als gegenüber- liegende Spanflächen ausgebildete Seitenflächen mit bogenförmigen Schneidkanten zur Ausformung eines Unterstiches aufweist.

6. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte eine in der Draufsicht im wesentlichen rechteckige als Spanfläche ausgebildete Dachfläche besitzt und dass der Schneideinsatz zwei als gegenüberliegende Spanflächen ausgebildete Seitenflächen ausweist, die von einer Schneidkante begrenzt werden, die geradlinig und in den 90°-Ecken bogenförmig ausgebildet ist, insbesondere zum Schneiden einer Ölbundkontur an einer Kurbelwelle.

7. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte eine in der Draufsicht im wesentlichen rechteckige als Spanfläche ausgebildete Dachfläche besitzt und dass der Schneideinsatz zwei als gegenüberliegende Spanflächen ausgebildete Seitenflächen aufweist, deren Schneidkanten mindestens einen vorspringenden, bogenförmig ausgebildeten Abschnitt aufweist, der im wesentlichen senkrecht zur Auflagefläche ausgebildet ist.

8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitigen Auflageflächen um einen Winkel gegeneinander verdreht sind.

9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschraube, welche eine von einer Dachfläche zur gegenüberliegenden Dachfläche erstreckende Bohrung im eingespannten Zustand durchgreift, kürzer ist als die (längste) Schneidkante.