SE504196C2

SE504196C2 - Indexable insert for finish milling and cutter body

Info

Publication number: SE504196C2
Application number: SE9400081A
Authority: SE
Inventors: Ingemar Hessman; Stefan Roman
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 1996-12-02
Also published as: SE9400081D0; SE9400081L

Abstract

The double-sided milling cutting insert of a square shape comprises two similar main surfaces and four similar side surfaces extending between these two main surfaces. Two opposed side surfaces (3) form an acute angle with the one main surface and the other two opposed side surfaces forming an obtuse angle with the same main surface. The two side surfaces forming an acute angle with the one main surface form an obtuse angle with the other main surface and the two side surfaces forming an obtuse angle with the one main surface forming an acute angle with the other main surface. Each of the two main surfaces comprises four operative cutting corners and that in connection to each cutting corner are two bevelled surfaces which are both angled relative to the plane of the main surface.

Description

504 196 lO 15 20 25 30 2 Ett annat ofta uppträdande problem utgör fräsning av tunnväggiga arbetsstycken. I material- och viktbesparande syfte kan som bekant vissa partier av ett arbetsstycke vara relativt tunnväggiga, såsom mellan 3 och 5 mm. Dessa partier tenderar att i viss mån ge efter för trycket från fräsverktyget, vilket i sin tur leder till en viss vágighet på den alstrade ytan. 504 196 lO 15 20 25 30 2 Another frequently occurring problem is the milling of thin-walled workpieces. For material and weight saving purposes, as is well known, certain portions of a workpiece may be relatively thin-walled, such as between 3 and 5 mm. These portions tend to yield to some extent to the pressure from the milling tool, which in turn leads to a certain weight on the generated surface.

Ytterligare ett problem med ett flertal av de på marknaden förefintliga finfrässkären är att de till hög grad kräver en kostsam precisionsslipning för att uppnå de högt ställda toleranskraven. Detta förhöjer naturligtvis produktionskostnaderna högst väsentligt.Another problem with a number of the fine milling cutters on the market is that they to a large extent require costly precision grinding in order to achieve the high tolerance requirements. This, of course, increases production costs very significantly.

Såsom ett exempel på detta kan återigen nämnas DE-A- 4 013 717, samt det i Pig. 4 àtergivna, kända skâret.As an example of this, mention may again be made of DE-A-4 013 717, and that in Figs. 4 reproduced, known cuts.

En vidare olägenhet med de i DE-A-4 013 717 beskrivna skären är att de är lätt rombiska. Detta medför att endast två av de fyra hörnen på vardera sidan kan bli operativt verksamma. Denna nackdel fördubblar således den redan ansenliga produktionskostnaden per skärhörn.A further disadvantage with the inserts described in DE-A-4 013 717 is that they are slightly rhombic. This means that only two of the four corners on each side can become operational. This disadvantage thus doubles the already considerable production cost per cutting corner.

Ett första syfte med föreliggande uppfinning är sålunda att framtaga ett frässkär som reducerar storleken och antalet av kantutbrytningar till ett minimum.Thus, a first object of the present invention is to provide a milling cutter which reduces the size and number of edge breaks to a minimum.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att uppnå fina och släta ytor även på tunnväggiga arbetsstycken. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att minimera kostnaderna för frässkärets produktion.A second object of the present invention is to achieve fine and smooth surfaces even on thin-walled workpieces. Yet another object of the present invention is to minimize the cost of milling cutter production.

Dessa och ytterligare syften har på ett överraskande sätt lyckats uppnås genom att utforma ett frässkär med de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna särdragen.These and further objects have surprisingly succeeded in being achieved by designing a milling cutter with the features stated in the characterizing part of claim 1.

I åskàdliggörande men icke begränsande syfte 10 15 20 25 30 504 196 .3 kommer uppfinningen nedan att närmare beskrivas i anslutning till en pà bifogade ritningsfigurer visad, föredragen utföringsform.For an illustrative but non-limiting purpose, the invention will be described in more detail below in connection with a preferred embodiment shown in the accompanying drawing figures.

Figur 1 visar en perspektivvy snett ovanifrán av skäret enligt uppfinningen.Figure 1 shows a perspective view obliquely from above of the insert according to the invention.

Figur 2 visar en toppvy av skäret enligt- uppfinningen.Figure 2 shows a top view of the insert according to the invention.

Figur 3 visar en sidovy av skäret enligt uppfinningen.Figure 3 shows a side view of the insert according to the invention.

Figur 4 visar ett känt skär i perspektivvy snett ovanifrán.Figure 4 shows a known insert in perspective view obliquely from above.

Figur 5 visar hur skäret enligt uppfinningen monteras i en fräskropp enligt den svenska patentansökan 9300889-4.Figure 5 shows how the insert according to the invention is mounted in a milling body according to Swedish patent application 9300889-4.

I figurerna 1 - 3 illustreras ett i sin helhet med 1 betecknat vändskär av kvadratisk grundform. Det är dubbelsidigt och uppvisar tvâ likadana huvudsidor 2, vilka är inbördes väsentligen planparallella och vridna 90° mot varandra. Mellan skärets två huvudsidor 2 sträcker sig fyra i huvudsak likadana kantytor 3. I syfte att bibringa skäret en positiv skärgeometri när det är monterat i fräskroppen (jfr. Fig. 5), är två varandra motstàende kantytor 3 så lutade, att de bildar en spetsig vinkel med tillhörande huvudyta 2. Lämpligen kan denna vinkel ligga inom intervallet 60 - 85°, företrädesvis mellan 70 och 80°.Figures 1 - 3 illustrate a turning insert of a square basic shape denoted in its entirety by 1. It is double-sided and has two identical main sides 2, which are mutually substantially plane-parallel and rotated 90 ° towards each other. Between the two main sides 2 of the insert extend four substantially identical edge surfaces 3. In order to give the insert a positive insert geometry when mounted in the milling body (cf. Fig. 5), two opposite edge surfaces 3 are so inclined that they form a pointed angle with associated main surface 2. Suitably this angle may be in the range 60 - 85 °, preferably between 70 and 80 °.

Vardera huvudytan utgöres till övervägande del av en uppläggsyta 4, vilken är helt plan och fungerar som uppläggsyta mot motsvarande stödyta i fräskroppens skärläge. Ett väsentligt kännetecken för föreliggande uppfinning är att i anslutning till varje skärhörn föreligger tvá fasytor 5 och 6, vilka sträcker sig i huvudsak längs med den angränsande kantyta 3 som bildar trubbig vinkel med tillhörande huvudyta. Fasytan 5 kan 504 lO 15 20 25 30 196 .fl sträcka sig från ett hörn 12 till nästa hörn 12, såsom illustrerat i Fig. 1 och 2; den kan dock även vara avbruten i tvâ separata områden genom att uppläggsytan 4 sträcker sig ända fram till de tvà kantytor 3 med vilka den bildar trubbig vinkel. Vidare kan varje hörnparti av fasytan 5 som direkt angränsar mot fasytan 6 vara uppdelad i tre facettytor i syfte att öka släppningen när skäret är monterat i en fräskropp.Each main surface consists predominantly of a support surface 4, which is completely flat and acts as a support surface against the corresponding support surface in the cutting position of the milling body. An essential feature of the present invention is that in connection with each cutting corner there are two phase surfaces 5 and 6, which extend substantially along the adjacent edge surface 3 which forms an obtuse angle with the associated main surface. The bevel surface 5 may extend from one corner 12 to the next corner 12, as illustrated in Figs. 1 and 2; however, it can also be interrupted in two separate areas by the support surface 4 extending all the way to the two edge surfaces 3 with which it forms an obtuse angle. Furthermore, each corner portion of the bevel surface 5 which directly adjoins the bevel surface 6 can be divided into three facet surfaces in order to increase the clearance when the insert is mounted in a milling body.

Således kan nämnda parti vara uppdelat i tvâ plana facettytor 13 och 14, vilka ansluter till varandra via en konkav radie 15. Facettytan 13 intar en konstant nivàskillnad gentemot uppläggsytans 4 plan, medan facettytan 14 är lutad upp emot nämnda plan, varvid dess bredd avtar i riktning mot skârsidans mitt.Thus, said portion can be divided into two flat facet surfaces 13 and 14, which connect to each other via a concave radius 15. The facet surface 13 occupies a constant level difference relative to the plane of the support surface 4, while the facet surface 14 is inclined towards said plane, its width decreasing in direction towards the center of the cutting edge.

Facettytans 14 smalare ände övergår via en konvex radie 16 i ett plant parti 17, vilket är i huvudsak planparallellt med uppläggsytan 4 och beläget på en nivà nàgot under uppläggsytans plan. När uppläggsytan 4 sträcker sig ända fram till kantytan 3, bortfaller naturligtvis partierna 16 och 17.The narrower end of the facet surface 14 merges via a convex radius 16 into a flat portion 17, which is substantially plane-parallel to the support surface 4 and located at a level slightly below the plane of the support surface. When the support surface 4 extends all the way to the edge surface 3, the portions 16 and 17 naturally disappear.

Pà samma sätt som fasytan 5 kan även fasytan 6 vara uppdelad i tvá facettytor 18 och 19, vilka är förbundna via en konkav radieövergång 20. Även i detta fall är orsaken till denna facettuppdelning att öka släppningen hos den närmast skäreggen belägna fasytedelen. På samma sätt som facettytan 13 är facettytan 18 lutad med ett konstant avstånd från uppläggsytans 4 plan, medan facettytan 19 är lutad upp emot nämnda plan för att ansluta till nämnda uppläggsyta längs en brytlinje 21.In the same way as the facet surface 5, the facet surface 6 can also be divided into two facet surfaces 18 and 19, which are connected via a concave radius transition 20. Also in this case the reason for this facet division is to increase the clearance of the facet edge portion closest to the cutting edge. In the same way as the facet surface 13, the facet surface 18 is inclined at a constant distance from the plane of the support surface 4, while the facet surface 19 is inclined towards said plane to connect to said support surface along a breaking line 21.

Den vid skärhörnet belägna fasytan 5 angränsar mot den kantyta 3 som bildar spetsig vinkel med tillhörande huvudyta längs en biskäregg 7, vars främsta funktion är att förhindra kantutbrytningar. För att fullgöra denna 10 15 20 25 30 504 196 .S funktion, bör vinkeln mellan facettytan 13 och uppläggsytans 4 plan ligga mellan 5 och 45°, lämpligen mellan 10 och 40° och företrädesvis mellan 25 och 35°.The bevel surface 5 located at the cutting corner adjoins the edge surface 3 which forms an acute angle with the associated main surface along a bevel edge 7, the main function of which is to prevent edge breaks. In order to fulfill this function, the angle between the facet surface 13 and the plane of the support surface 4 should be between 5 and 45 °, suitably between 10 and 40 ° and preferably between 25 and 35 °.

Intill fasytan 5 ligger fasytan 6, såsom nämnts ovan. Dennas facettytas 18 vinkel mot upplagsytan 4 är mellan 1 och 20°, lämpligen mellan 3 och l7° och företrädesvis mellan 5 och 15°. Fasytan 6 ansluter till angränsande kantyta 3 längs en huvudegg 8.Adjacent to the phase surface 5 is the phase surface 6, as mentioned above. The angle of its facet surface 18 towards the support surface 4 is between 1 and 20 °, suitably between 3 and 17 ° and preferably between 5 and 15 °. The bevel surface 6 connects to the adjacent edge surface 3 along a main edge 8.

Emellan tvâ intilliggande fasytor 6 utbreder sig en planfas 9, vilken även angränsar mot planfaseggen 10 och uppläggsytan 4. Vinkelrätt mot uppläggsytan 4 uppvisar planfasen 9 en lätt bombering eller krökning.A planar phase 9 extends between two adjacent phase surfaces 6, which also adjoins the planar phase edge 10 and the support surface 4. Perpendicular to the support surface 4, the planar phase 9 has a slight bombardment or curvature.

Denna bomberings radie är tämligen stor och kan lämpligen ligga mellan 500 och 1200 mm, företrädesvis mellan 600 och 1000 mm. Eftersom planfaseggen 10 är mycket kort i jämförelse med dess direktpressade radie (mellan 6 och 8 mm), blir planfaseggens kordahöjd motsvarande liten. Den hamnar vanligen inom intervallet 6 - 10 pm. Planfaseggens 10 högsta punkt ligger vid dess mitt, där planfasen 9 uppvisar sin minsta bredd.The radius of this bombing is rather large and can suitably be between 500 and 1200 mm, preferably between 600 and 1000 mm. Since the flat phase edge 10 is very short in comparison with its directly pressed radius (between 6 and 8 mm), the cord height of the flat phase edge becomes correspondingly small. It usually ends up in the range of 6 - 10 pm. The highest point of the plane phase edge 10 is at its center, where the plane phase 9 has its smallest width.

Den när dock inte fullt upp till uppläggsytans 4 plan.However, it does not fully reach the 4 planes of the layout area.

Lämpligen föreligger en avsats pá mellan 2 och 100 pm mellan planfasens högsta punkt H och uppläggsytan, företrädesvis mellan 5 och 35 pm.Suitably there is a ledge of between 2 and 100 μm between the highest point H of the planar phase and the support surface, preferably between 5 and 35 μm.

Genom skärets bomberade planfaser och fasförstärkta hörn, behövs ingen slipning av dessa ytor för att ändock uppnå önskad ytfinhet pá arbetsstycket.Due to the bombarded planar phases and phase-reinforced corners of the insert, no grinding of these surfaces is required to still achieve the desired surface finish on the workpiece.

De enda ytor som kan erfordra en efterslipning i syfte att uppnå exakt positionering i skärlägena med minimalt radialkast, är kantytorna 3. Huvudytorna eller släppningsytorna 2 kan i sin helhet direktpressas, varvid med huvudyta eller släppningsyta avses helheten av ytorna 4, 5, 6, 9, 16 och 17. Kantytorna 3 är dock lätta att slipa eftersom de är helt plana och har helt 504 196 10 15 20 25 30 ß öppna ändar. Genom den förenklade tillverkningen, har produktionskostnaderna nedbringats till ungefär en femtedel av de som uppstår vid tillverkningen av skär enligt DE-A-4 013 717. Ãndock har radialkastet lyckats nedbringas till mellan 0,01 och 0,02 mm. Detta kan jämföras med radialkastet i DE-A-4 013 717 och vid skäret enligt Fig. 4, vilket uppgår till ungefär 0,1 mm.The only surfaces which may require a regrinding in order to achieve precise positioning in the cutting positions with minimal radial throw, are the edge surfaces 3. The main surfaces or clearance surfaces 2 can be pressed in their entirety directly, with main surface or clearance surface referring to the whole of surfaces 4, 5, 6, 9 , 16 and 17. However, the edge surfaces 3 are easy to sand because they are completely flat and have completely 504 196 10 15 20 25 30 ß open ends. Through the simplified manufacture, the production costs have been reduced to about one-fifth of those incurred in the manufacture of inserts according to DE-A-4 013 717. However, the radial cast has succeeded in being reduced to between 0.01 and 0.02 mm. This can be compared with the radial throw in DE-A-4 013 717 and at the insert according to Fig. 4, which amounts to approximately 0.1 mm.

Skäret enligt uppfinningen förses lämpligen med ett centralt beläget genomgående hål 11 för isättande av lämpligt fasthållningsorgan, såsom skruv, låspinne el.dyl., jfr. Fig. 5. Återkommande till Fig. 4, så åskådliggör denna figur en känd skärplatta 1”. Huvud- eller släppningsytorna 2' är såsom enligt uppfinningen planparallella och vridna 90° gentemot varandra. Nämnda ytor 2' är förenade via fyra i huvudsak likadana sidoytor 3', vilka är vinklade emot ytorna 2' på det ovan för uppfinningen beskrivna sättet. Vidare är sidoytorna 3' lätt bomberade utåt. Längs de brytlinjer som uppvisar trubbig vinkel mellan huvudyta 2' och sidoyta 3', förefinnes en avfasad yta 5'. Denna fasyta är vinklad ungefär 30° mot fortsättningen på huvudytans 2' plan.The insert according to the invention is suitably provided with a centrally located through hole 11 for inserting a suitable holding means, such as a screw, locking pin or the like, cf. Fig. 5. Returning to Fig. 4, this figure illustrates a known cutting plate 1 ”. The main or clearance surfaces 2 'are, as according to the invention, plane-parallel and rotated 90 ° relative to each other. Said surfaces 2 'are connected via four substantially identical side surfaces 3', which are angled towards the surfaces 2 'in the manner described above for the invention. Furthermore, the side surfaces 3 'are slightly bombarded outwards. Along the breaking lines which have an obtuse angle between main surface 2 'and side surface 3', there is a chamfered surface 5 '. This bevel surface is angled approximately 30 ° towards the continuation on the plane of the main surface 2 '.

Figur 5 visar en fräskropp i enlighet med den svenska patentansökan 9300889-4. Skären 1 eller 1' fastspännes i kassetter 22, vilka i sin tur monteras i i spår i fräskroppen 23 med hjälp av fastspännings- skruvar 24. Den axiella höjden finjusteras medelst en excentertapp 25.Figure 5 shows a milling body in accordance with Swedish patent application 9300889-4. The inserts 1 or 1 'are clamped in cassettes 22, which in turn are mounted in grooves in the milling body 23 by means of clamping screws 24. The axial height is fine-tuned by means of an eccentric pin 25.

Trots det uppfinningsenliga skärets skenbara enkelhet har en rad överraskande fördelar uppnåtts.Despite the apparent simplicity of the insert according to the invention, a number of surprising advantages have been achieved.

Således har förekomsten av kantutbrytningar reducerats högst väsentligt. Detta demonstreras tydligt i följande 10 15 20 25 30 504 196 exempel: Exempel En serie av likadana detaljer (motorblock av gjutjärn) genomlöpte en finfräsningsoperation. De finfrästa ytorna uppvisade ett antal urborrningar, såsom 80 mm:s cylinderhål och 15 mm:s kylvattenhàl. Den använda fräskroppen var av det i ovannämnda svenska patentansökan beskrivna utförandet, hade en diameter på 250 mm och var i båda försöken fullt bestyckad med 30 skärplattor i de 30 förefintliga skärlägena. Vid båda försöken användes följande skärdata: Skärhastighet: 157 m/min Matning per skärplatta: 0,22 mm Skärdjup: 0,5 mm I det första försöket användes skärplattor enligt Fig. 4 och i det andra försöket användes skärplattor i enlighet med föreliggande uppfinning.Thus, the incidence of edge breakouts has been significantly reduced. This is clearly demonstrated in the following examples: Example A series of similar parts (cast iron engine blocks) underwent a fine milling operation. The finely milled surfaces showed a number of bores, such as 80 mm cylinder holes and 15 mm cooling water holes. The milling body used was of the embodiment described in the above-mentioned Swedish patent application, had a diameter of 250 mm and in both experiments was fully equipped with 30 cutting plates in the 30 existing cutting positions. In both experiments the following cutting data were used: Cutting speed: 157 m / min Feed per cutting plate: 0.22 mm Cutting depth: 0.5 mm In the first experiment cutting plates according to Fig. 4 were used and in the second experiment cutting plates were used in accordance with the present invention.

Försök 1 Försök 2 Storlek på kantutbryt- ningar efter 1000 detaljer 0,8-0,9 mm 0,4 mm Storlek på kantutbryt- ningar efter 2180 detaljer obrukbart 0,8 mm Detta exempel visar sålunda skärets enligt uppfinningen överlägsenhet för undvikandet av kantutbrytningar i jämförelse med ett artlikt, känt skär.Experiment 1 Experiment 2 Size of edge breaks after 1000 details 0.8-0.9 mm 0.4 mm Size of edge breaks after 2180 details unusable 0.8 mm The example thus shows the superiority of the insert according to the invention for avoiding edge breaks in comparison with a species-like, known insert.

Vidare har genom förefintligheten av totalt åtta operativa skärhörn, Skäret en mycket hög funktionsnivå till en låg produktionskostnad. Genom sin symmetriska 504 196 _? utformning kan det dessutom användas på både höger- och vänsterroterande fräskroppar.Furthermore, due to the presence of a total of eight operational cutting corners, Skäret has a very high level of function at a low production cost. Through its symmetrical 504 196 _? design, it can also be used on both right- and left-rotating milling cutters.

Claims

10 15 20 25 30 504 196 P A T E N T K R A V

A double-sided milling cutter of substantially square basic shape comprising two substantially identical main surfaces and four substantially identical side surfaces (3) extending between these main surfaces, two opposite side surfaces (3) forming an acute angle with one main surface and the other two opposite side surfaces ( 3) forms an obtuse angle with the same main surface, and wherein the two side surfaces (3) forming an acute angle with said one main surface form an obtuse angle with the other main surface and that the two side surfaces (3) forming an obtuse angle with said one main surface form a pointed angle with said second main surface, characterized in that each main surface (2) comprises four operative cutting corners and in that in connection with each cutting corner there are two phase surfaces (5, 6) which are both angled in relation to the plane of the main surface, wherein a first bevel surface (5) which is closest to the cutting corner forms a cutting edge (7) along the cutting line with the side surface (3) which forms an acute angle to the associated head surface, and a second bevel surface (6) adjacent to said first bevel surface (5) forms a main cutting edge (8) with said side surface.

Milling insert according to Claim 1, characterized in that each main surface (2) comprises a flat support surface (4).

Milling insert according to Claim 1 or 2, characterized in that on each main surface (2) there are two planar phases (9), both of which are delimited by the bearing surface (4), the two other phase surfaces (6) and the line of intersection between the main surface and 504 196 10 the side surface (3) with which the main surface forms an acute angle, said cutting line forming a planar phase edge (10). 5

4. A milling cutter according to claim 3, characterized in that said planar phase is bombarded so that it has a radius in the direction of the plane of the support surface (4).