WO1993011898A1 - Schneideinsatz mit entlang der schneidkante sich erstreckenden trapezförmigen eindrückungen - Google Patents

Schneideinsatz mit entlang der schneidkante sich erstreckenden trapezförmigen eindrückungen Download PDF

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WO1993011898A1
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José AGUSTIN PAYA
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Krupp Widia GmbH
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/141—Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B2200/00—Details of cutting inserts
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    • B23B2200/205—Top or side views of the cutting edge with cutting edge having a wave form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B2200/00—Details of cutting inserts
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    • B23B2200/323—Chip breaking or chip evacuation by chip breaking depressions
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/24—Cutters, for shaping with chip breaker, guide or deflector

Definitions

  • the invention relates to a cutting insert for spanabhe ⁇ Bende machining, in particular rough-machining metalli ⁇ shear workpieces at high feed, with a clamping surface which is provided with at least gene in the region of a cutting edge with Eindschreibun ⁇ , the breaking through in a continuous row along the cutting edge and this are arranged and which deform the chip transversely to the downward direction and which, in a cross section lying parallel to the cutting edge and perpendicular to the chip face, essentially have a trapezoidal shape with trapezoidal flanks open towards the chip face.
  • Cutting inserts of this type are e.g. known from EP 0 414 241 A2.
  • This cutting insert has notches both on the free face and on the rake face, which merge into one another in the area of the cutting edge, as a result of which the cutting edge in the area of the notches recedes relative to the other cutting edge areas.
  • the respective trapezoidal shape is sharp-edged, which is why the objective of long service life can only be achieved to a limited extent.
  • the friction that occurs on the chip face during chip removal is still too high.
  • the cutting insert shown in the cited publication can also be used only for a specific manufacturing application.
  • the object of the present invention a Schneidein ⁇ set to develop the type mentioned, which a stable chip guidance and redirection allows even at high feed rates with the lowest possible wear of the cutting edge.
  • Wei ⁇ terhin the cutting insert is structurally simple, and in terms of the manufacture, be constructed.
  • the indicator is the A ⁇ urgings with a back leaking to the cutting edge Span ⁇ -surface base equip of a negative rake angle or a rake angle of 0 ° in the case of outside the Indentation with a positive rake angle formed rake face.
  • the rake face in the area between the indentations on the cutting edges has a positive rake angle of at least 5 °.
  • Gene to avoid sharp Kant ⁇ transitions between the indentations and they vice ⁇ reproduced rake face in the region of the cutting edges are the transitions About ⁇ preferably rounded, to which a radius of between 0.3 serving to 3 mm.
  • This cutting insert leads to plastic deformation with the least possible force and friction during chip removal when the chip is running off.
  • Both the chip formation and the chip guidance are positively influenced by the negative rake angle of the indentations.
  • the indentations will also be stabilized as an interruption of the cutting edge, the cutting edge such that high feed can be realized, edge portions without the risk of skidding of Schneid ⁇ by the nega tive ⁇ rake angle.
  • the cross-sectional trapezoid shape is also not only clearly definable in the production of cutting inserts, but can also be implemented without great effort, which has a cost-effective effect.
  • the depth of the indentations can be adapted to the need, ie the cutting speeds, cutting depths, feeds and the workpiece to be machined.
  • the chip shaping and the chip guiding also - in contrast to the embodiments known in the prior art with groove-shaped recesses in the chip face or other raised chip breakers - start directly at the cutting edge, the type of deformation due to the depth and width the indentations relative to the rake face surrounding them is determined.
  • the positive rake angle in particular allows the cutting power or feed rate to be significantly increased.
  • the trapezoidal shape of the indentations is preferably axially symmetrical with respect to a cutting edge normal, ie the same inclination angles to the rake face or to the rake face base of the indentation are present on both trapezoidal flanks. This measure prevents one-sided or selective overloading of the cutting edge.
  • the indentation closest to the cutting corners has a trapezoidal flank which has a steeper inclination angle and / or narrower trapezoidal base surfaces and / or smaller spacings of the indentations from one another to the rake surface surrounding the indentation. Therefore, particularly in the cutting corner region of the indentations with the target can ab ⁇ of a uniform formation to be drained, the strongly by the cutting cross-section bean ⁇ cast-corner region form so that there is a intensify ⁇ vere shaping of the trailing chip is given to the clamping the necessary stiffness to give for the desired chip break .
  • the trapezoidal flank angle measured on the negative rake face is preferably between 110 ° and 160 °.
  • the negative rake angle of the trapezoidal bottom of the indentation is between 0 ° and 20 °, preferably between 5 ° and 15 ° .
  • the positive rake angle of surrounding the indentations ⁇ clamping surface is between 0 ° and 25 °, preferably between 5 ° and 20 °. It has also proven advantageous to choose at the cutting edge, the distances of the indentations from each other klei ⁇ ner than the width of the indentations.
  • the formation of the indentations seen in a plan view is optional in principle, but a taper results of the indentation to the clamping surface towards the center, for example in the form of a triangular or trapezoidal form to the fact that the adjoining ⁇ , equipped with positive rake angles Berei ⁇ che, toward the cutting edge, are also tapered and penetrate into the material to be machined like a wedge. Manufacturing advantages are also available. Therefore, the geometry of the indentations, viewed in a plan view of the rake face, is preferably chosen to be essentially trapezoidal. According to a further embodiment of the invention, the width of the indentations at the cutting edge is 0.5 to 4 mm, so that at least three or four indentations per cutting edge are achieved.
  • the Ver ⁇ ratio of the width to the depth of the indentation amounts to 6 to 1, preferably depending on the requirement profile 3 to 1 or 4: 1.
  • a bevel adjoins the cutting edge, the angle of which to the positive rake face area between the indentations should be the same as the angle between the bevel in question and the negative rake face base of the indentation.
  • the chamfer follows the geometric course of the surfaces that are behind the chamfer.
  • said angle is between 160 ° and 170 °.
  • the base of the chip surface and / or the chip surface surrounding it can have an additional chip recess.
  • An additional chip-forming elements can form also by raised Span ⁇ , preferably a truncated shape will be achieved in teilkegeliger or pyramids ⁇ when the indentation surrounding the clamping surface is provided at a distance from the cutting edge with sol ⁇ chen chip-forming elements.
  • the rake face along the cutting edge can have a convex or concave envelope curve from cutting corner to cutting corner, the depth and / or the distances of the indentations preferably increasing from the cutting corner to the center of the cutting edge.
  • Fig. Lb respective sections along the lines A - A to I - I corresponding to Fig. La,
  • FIG. 1d shows a perspective view of the cutting edge according to FIG.
  • FIG. 3 shows sectional views of different embodiments along the line III - III according to FIG. 2a in the working position
  • the cutting insert has a rake face 10, which is arranged together with the perpendicularly thereto or un ⁇ ter a clearance angle open areas 11 in each case forms a cutting edge 12.
  • the plate is formed rhombic and thus has four cutting corners 13.
  • Indentations 14 are provided along each cutting edge and breaking through them, which extend in a continuous row along the cutting edge 12.
  • the cutting insert shown in Fig. La additionally still has a circumferential located subsequent to the cutting edge 12 ⁇ sequent chamfer 15 °.
  • the chamfer runs at an approximately 90 "angle to the free surface 11.
  • the chamfer 15 is followed by a sloping part of the rake surface 16 at an angle 17 of 5 ° to 20 °.
  • an indentation 14 is provided between the above-described rake face sections, within the course of which also the phase 15 continues.
  • the indentation has a chip-surface base 18 which is inclined with respect to the len Horizonta ⁇ at an angle 19 of about 10 to 15 °, thus negatively runs.
  • the angle of the chamfer is formed in each case 15 to the sloping rake surface region 16 and also the chip-surface base 18 on the other hand, the same size from ⁇ .
  • the chamfer in the area of Eindschreibun ⁇ gene 14 is the cutting edge inclined towards more negative than the chip-surface base of the indentation 18.
  • indentations 14 are lined up on the cutting edge 12, the spacings of which can be chosen to be the same size or different sizes.
  • the indentations switch 14 with clamping surface areas 16 into ei ⁇ ner even mountain-valley shape.
  • the transitions of the A ⁇ urgings 14 to the clamping surface portions 16 are configured rounded.
  • the trapezoidal shapes of a ⁇ are urgings 14 formed symmetrically, that is, the Trapezflan ⁇ kenwinkel 20 and 21 are equal in size - here 45 °.
  • the trapezoidal flank 25 closest to the cutting corner can be formed at a larger trapezoidal angle 20 (see FIG. 1c), ie the trapezoidal flank can run flat towards the cutting corner.
  • FIGS. 2a to c shown cutting insert is square in we ⁇ sentlichen and, with Abschrä ⁇ conditions provided cutting corners 13 along the cutting edge 12 extend four recesses 14, whose cross sections are also positive rake angle disclose 17 or negative rake angle 19.
  • the cutting edge is formed here by the rake face 16 and the negatively set free face 11 or the rake face base 18 and the face 11.
  • the cutting edge 12 ⁇ hereby assigns in the indentations 14 necessarily "something back".
  • the distance between the rake surface regions 16 is varied compared to a surface 28 defined by the connection of the cutting corners 13.
  • the defined by the Spanflä ⁇ chengrund 18 base 29 remains the indentations 14 stant ⁇ kon.
  • the common envelope extending the clamping surface regions 16 in the region of the above-de ⁇ -defined plane 28 is maintained urgings 14 with increasing distance from the cutting corner 13, as evidenced by decreasing distances 291-294 expresses against an arbitrarily assumed level 29.
  • the distances 241 to 243 also increase to the same extent as described for FIG. 3a.
  • FIGS. 4a-h wherein each ⁇ wells sections perpendicular to the cutting edge 12 in the region of the indentation 14 are illustrated.
  • ⁇ easily extend the cutting face 16 and the chip-surface base 18 to the cutting edge respectively convex.
  • the rake angle under which the clamping surface runs at the cutting edge ⁇ 16 is at least 0 ° or positive, the rake surface angle whereas the rake face substrate 18 is negative.
  • the cutting insert has in connection with a horizontally extending chamfer 15 is still a raised chip-shaping ⁇ element 31, which may be partially spherical, formed pyramidenstumpfför ig or elongated.
  • the rake face base 18 is convex, but at a negative rake angle.
  • either suppression over the entire width of A ⁇ 14 be arranged in the middle of the indentation 14 a raised chip-shaping element or another, resulting in a wavy curve corresponding to FIG results. 4b.
  • the rake face regions 16 and 16 are also concave
  • Fig .. 4d corresponds to the embodiment described in FIG. 4 with the proviso that are arranged in at ⁇ circuit to the convex shape of the rake face 16, and thus behind the indentations chip-forming elements 32 along the cutting edge for the same as the Chip shaping elements 31 described above applies.
  • Fig. 4e shows the embodiment of a convex easilybil ⁇ Deten clamping surface 16 with a concave Spanflä ⁇ chengrund 18th
  • the rake face 16 and the rake face base 18 are each convex, but both areas 16 and 18 have a depression 33 and 34, respectively, which extends in the direction 3 of the rake face center.
  • FIG. 4g shows a cutting insert with a concavely falling rake face 16 and a convex rake face base 18.
  • a bevel 15 adjoins the cutting edge, which follows the course of the rake face 16 and that of the indentations .
  • the chamfer has a negative rake angle.
  • exporting ⁇ approximately examples are variants of the individual features under ⁇ each other is possible.
  • Fig. 5 a square cutting plate is shown, which has a central rake face 10, which is either raised against the highest cutting edge. can be lowered (Fig. 5a and c) or increased (Fig. 5b and d).
  • the rake face region 16 runs at a positive rake face angle Cutting edge 12 out.
  • the chip-surface base 18 has depending ⁇ wells a negative rake angle. Due to the raised shape of the clamping surface 10 of Fig. 5b and 5d, a zusharmli ⁇ cher transition region 35 between the rake surface region 16 and the range gives 10. From illustrated in Fig. 5b and 5d ⁇ EMBODIMENTS different from those of FIG. 5a and c only in that the first-mentioned plates are designed as indexable inserts, ie usable on both sides.
  • the envelopes of the rake face regions 16 on the one hand, or their course following the rake face base 18 on the other hand can also be convex (FIG. 6a) or concave (FIG. 6b).
  • the curve of the envelope 36 determines alike the curvature of the Verbin ⁇ extension line of the individual indentations 14. The same applies to the envelope curve 37 of Fig. 6b. Depending on the curvature he ⁇ are located in the nose portion, a negative or positive tilt angle.
  • Fig. 7a and 7b embodiments each show quadratic inserts in the working position, which thereby are deposited under ⁇ that in the case of the embodiment of FIG. 7a, the cutting edge 121 in the region of the rake face substrate 18 against ⁇ the cutting edge 122 in the region of the clamping surface 16 by a Distance 38 withdraws, which depends on the angle of inclination of the surfaces 16 and 18 against each other. In the embodiment shown in FIG. 7b, however, this distance 38 has been compensated for by the fact that the base 18 of the rake face, ie the cutting edge 121, has been advanced into the plane of the cutting edge 122.
  • the Span lakebe ⁇ can play, between the indentations 14 reaching seen in cutting edge direction 39 sloping, ie. at an angle 40 or rising (angle 41) run ⁇ ver.
  • the rake face base 18 of the indentations can also be inclined at an angle 42 with respect to the cutting edge 12, together with falling rake faces 39 or correspondingly increasing rake faces, as shown in FIG. 8b.
  • the chip face base 18 is convexly curved. It is also possible, according to FIG. 8e, to make the rake face areas 16 between the indentations 14 not linear, but rather convex or concave (see FIG. 8f).
  • the trapezoidal flank surfaces 45 can each run out convexly at the border to the rake surfaces 16 or the rake surface base 18.
  • the relevant trapezoidal flank surfaces 47 can also run out concavely.
  • a further variation, which can also be used with respect to that in FIGS. 1 a, 2 a, 5 or 7 a, b and 9 a, c, is that the longitudinal axes 46 are at an angle 49 with respect to a cutting edge normal 48 inclined ⁇ the. The rear outlet of the rake face base 18 is then inclined in a corresponding manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung, insbesondere zur Grobbearbeitung metallischer Werkstücke bei hohen Vorschüben. Zur Verbesserung des Spanablaufes beim Schneiden wird vorgeschlagen, daß die sich entlang der Schneidkante (12) erstreckenden Eindrückungen (14) in einem parallel zur Schneidkante (12) und senkrecht zur Spanfläche (10) liegenden Querschnitt eine Trapezform bilden, deren Trapezflanken (25) zur Spanfläche (10, 16) hin geöffnet sind, wobei der Spanflächengrund (18) zur Schneidkante hin unter einem negativen oder einem Spanwinkel von 0° hin ausläuft, wobei die Spanfläche (16) im Bereich zwischen den Eindrückungen (14) an der Schneidkante (12) einen positiven Spanwinkel (17) besitzt.

Description

Beschreibung
SCHNEIDEINSATZ MIT ENTLANG DER SCHNEIDKANTE SICH ERSTRECKENDEN TRAPEZFÖRMIGEN EINDRÜCKUNGEN
Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die spanabhe¬ bende Bearbeitung, insbesondere zur Grobbearbeitung metalli¬ scher Werkstücke bei hohen Vorschüben, mit einer Spanfläche, die mindestens im Bereich einer Schneidkante mit Eindrückun¬ gen versehen ist, die in fortlaufender Reihe entlang der Schneidkante und diese durchbrechend angeordnet sind und die den Span quer zur Abiaufrichtung verformen und die in einem parallel zur Schneidkante und senkrecht zur Spanfläche lie¬ genden Querschnitt im wesentlichen eine Trapezform mit zur Spanfläche hin geöffneten Trapezflanken aufweisen.
Schneideinsätze dieser Art sind nach dem Stand der Technik z.B. aus der EP 0 414 241 A2 bekannt. Dieser Schneideinsatz besitzt Einkerbungen sowohl an der Freifläche als auch an der Spanfläche, die im Bereich der Schneidkante jeweils ineinan¬ der übergehen, wodurch die Schneidkante im Bereich der Ein¬ kerbungen gegenüber den übrigen Schneidkantenbereichen zu¬ rücktritt. Die jeweilige Trapezform ist scharfkantig ausge¬ führt, weshalb die Zielsetzung hoher Standzeiten nur bedingt erreicht werden kann. Darüber hinaus ist nach wie vor die beim Spanablauf auf der Spanfläche auftretende Reibung zu hoch. Nachteiligerweise kann der in der genannten Druck¬ schrift dargestellte Schneideinsatz auch nur für einen be¬ stimmten Fertigungseinsatz verwendet werden.
Weitere Schneideinsätze mit Eindrückungen sind aus der DE 28 40 610 AI bekannt. Durch eine ausreichende Breite der Eindrückungen an der tatsächlichen Schneidkante soll eine er¬ höhte plastische Verformung oder Versteifung des ablaufenden Spanes erreicht werden. In einer Draufsicht sind die Ein¬ drückungen im wesentlichen rund bis rechteckig mit abgerunde- ten Übergangs- und Kantenbereichen in die Spanfläche. Eine vergleichbare Schneidplatte beschreibt die US-A-4 447 175, bei der entlang der Schneidkante jeweilige Reihen von konka¬ ven Ausnehmungen vorgesehen sind, die jedoch die Schneidkante nicht durchbrechen. Die Ausnehmungen sind in einer Draufsicht gesehen im wesentlichen rechteckig.
Ebenfalls in der Draufsicht rechteckig oder auch dreieckför- mig sind die in der US-A-3 973 308 beschriebenen Ausnehmun¬ gen, die aber ebenfalls nicht bis zur Schneidkante reichen, sondern lediglich im Bereich einer sich an die Schneidkante angrenzenden Fase beginnen und sich in den abfallenden Teil einer Spanmulde hin erstrecken. Auch diese Ausführungsform soll der Reduzierung der sich durch die Metallbearbeitung er¬ gebenden Temperatur und Kräfte an der Spanfläche dienen.
Gleichfalls zur Erniedrigung der beim BearbeitungsVorgang entstehenden thermischen und mechanischen Belastung wird in der DE 37 31426 AI ein Schneideinsatz mit wellenförmiger Schneidkante vorgeschlagen, bei dem die Spanfläche sowohl in Richtung der Schneidkante als auch senkrecht dazu geradlinig bis wellenförmig ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneidein¬ satz der eingangs genannten Art zu entwickeln, der auch bei hohen Vorschüben eine stabile Spanführung und -umlenkung bei geringstmöglichem Verschleiß der Schneidkante zuläßt. Wei¬ terhin soll der Schneideinsatz konstruktiv einfach, auch im Hinblick auf die Herstellung, aufgebaut sein.
Zur Lösung wird der im Anspruch 1 beschriebene Schneideinsatz vorgeschlagen, dessen Kennzeichen darin besteht, die Ein¬ drückungen mit einem zur Schneidkante hin auslaufenden Span¬ flächengrund auszustatten, der einen negativen Spanwinkel oder einen Spanwinkel von 0° für den Fall einer außerhalb der Eindrückung mit einem positiven Spanwinkel ausgebildeten Spanfläche aufweist. Die Spanfläche im Bereich zwischen den Eindrückungen an den Schneidkanten besitzt einen positiven Spanwinkel von mindestens 5°. Zur Vermeidung von scharfkanti¬ gen Übergängen zwischen den Eindrückungen und der sie umge¬ benden Spanfläche im Bereich der Schneidkanten sind die Über¬ gänge vorzugsweise abgerundet, wozu sich ein Radius zwischen 0,3 bis 3 mm anbietet.
Dieser Schneideinsatz führt beim ablaufenden Span zu einer plastischen Verformung mit geringstmöglicher Kraft und Rei¬ bung bei der Spanabfuhr. Sowohl die Spanformung als auch die Spanführung werden durch den negativen Spanwinkel der Ein¬ drückungen positiv beeinflußt. Insgesamt wird durch die nega¬ tiven Spanwinkel der Eindrückungen als Unterbrechung der Schneidkante die Schneidkante auch derart stabilisiert, daß große Vorschübe ohne die Gefahr des Ausbrechens von Schneid¬ kantenteilen realisiert werden können. Die Querschnitts-Tra- pezform ist auch bei der Schneideinsatzherstellung nicht nur klar definierbar, sondern auch ohne großen Aufwand zu ver¬ wirklichen, was sich kostengünstig auswirkt. Zudem sind je nach Schneideinsatzgebiet konstruktive Variationen insofern möglich, wie die Trapezflankenwinkel sowie die negativen Spanwinkel und damit die Tiefe der Eindrückungen dem Bedarfs¬ fall, d.h. den Schnittgeschwindigkeiten, Schnittiefen, Vor¬ schübe und dem zu bearbeitenden Werkstück, angepaßt werden können. Die Spanformung und die Spanlenkung setzt auch - im Gegensatz zu häufig nach dem Stand der Technik bekannten Aus¬ führungsformen mit nutenförmigen Ausnehmungen in der Span¬ fläche oder sonstigen erhabenen Spanbrechern - unmittelbar an der Schneidkante ein, wobei die Art der Verformung durch die Tiefe und Breite der Eindrückungen gegenüber der sie um¬ gebenden Spanfläche bestimmt wird.
Durch den positiven Spanwinkel läßt sich insbesondere die Schneidleistung bzw. Vorschubgeschwindigkeit deutlich erhö¬ hen. Vorzugsweise ist die Trapezform der Eindrückungen zu einer Schneidkantennormalen achsensymmetrisch, d.h., es liegen an beiden Trapezflanken gleiche Neigungswinkel zu der Spanfläche bzw. zu dem Spanflächengrund der Eindrückung vor. Durch diese Maßnahme werden einseitige bzw. punktuelle Überbelastungen der Schneidkante vermieden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besitzt die Schneid¬ ecken-nächste Eindrückung jeweils eine Trapezflanke, die zur die Eindrückung umgebenden Spanfläche einen steileren Nei¬ gungswinkel und/oder schmalere Trapezgrundflächen und/oder kleinere Abstände der Eindrückungen voneinander aufweisen. Insbesondere im Schneideckenbereich kann daher von einer gleichmäßigen Ausbildung der Eindrückungen mit dem Ziel ab¬ gewichen werden, den durch den Spanquerschnitt stark bean¬ spruchten Eckenbereich so auszubilden, daß dort eine intensi¬ vere Formung des ablaufenden Spanes gegeben ist, um dem Span die notwendige Steifigkeit für den gewollten Spanbruch zu ge¬ ben.
Vorzugsweise liegt der an der negativen Spanfläche gemessene Trapezflankenwinkel zwischen 110° und 160°. Der negative Spanwinkel des trapezförmigen Grundes der Eindrückung liegt zwischen 0° und 20°, vorzugsweise zwischen 5° und 15°. Der positive Spanwinkel der die Eindrückungen umgebenden Span¬ fläche liegt zwischen 0° und 25°, vorzugsweise zwischen 5° und 20°. Es hat sich ferner als günstig erwiesen, an der Schneidkante die Abstände der Eindrückungen voneinander klei¬ ner zu wählen als die Breite der Eindrückungen.
Die Ausbildung der Eindrückungen in einer Draufsicht gesehen ist prinzipiell freigestellt, jedoch führt eine Verjüngung der Eindrückung zur Spanflächenmitte hin, etwa in Form einer dreieckigen oder trapezförmigen Ausbildung dazu, daß die an¬ grenzenden, mit positiven Spanwinkeln ausgestatteten Berei¬ che, zur Schneidkante hin, ebenfalls verjüngt sind und da¬ durch wie ein Keil in das zu zerspanende Material eindringen. Fertigungstechnische Vorteile sind ebenfalls vorhanden. Daher wird vorzugsweise die Geometrie der Eindrückungen, in einer Draufsicht auf die Spanfläche gesehen, im wesentlichen trapezförmig gewählt. Die Breite der Eindrückungen beträgt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung an der Schneidkante 0,5 bis 4 mm, so daß mindestens drei oder vier Eindrückungen pro Schneidkante verwirklicht werden. Das Ver¬ hältnis der Breite zu der Tiefe der Eindrückung beträgt 6 zu 1, vorzugsweise je nach Anforderungsprofil 3 zu 1 oder 4 zu 1.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung grenzt an die Schneidkante eine Fase an, deren Winkel zu dem positiven Spanflächenbereich zwischen den Eindrückungen derselbe sein soll, wie der Winkel zwischen der betreffenden Fase und dem negativen Spanflächengrund der Eindrückung. Mit anderen Wor¬ ten, die Fase folgt dem geometrischen Verlauf der Flächen, die sich hinter der Fase befinden. Hierdurch tritt im An¬ schlußbereich an die Fase eine Entlastung des Spanes ein, der ein übermäßiges Stauchen bzw. vorzeitiges Brechen verhindert. Der genannte Winkel liegt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwischen 160° und 170°. Zur weiteren Entlastung des Spanes kann der Spanflächengrund und/oder die diesen umgebende Spanfläche eine zusätzliche Spanmulde aufweisen.
Eine zusätzliche Spanformung kann auch durch erhabene Span¬ formelemente, vorzugsweise in teilkegeliger oder pyramiden¬ stumpfartiger Form erreicht werden, wenn die die Eindrückung umgebende Spanfläche im Abstand von der Schneidkante mit sol¬ chen Spanformelementen ausgestattet wird.
Weiterhin kann die Spanfläche entlang der Schneidkante von Schneidecke zu Schneidecke eine konvexe oder konkave Hüll¬ kurve besitzen, wobei die Tiefe und/oder die Abstände der Eindrückungen von der Schneidecke zur Schneidkantenmitte hin vorzugsweise zunimmt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. la eine Draufsicht auf einen rhombischen Schneid¬ einsatz,
Fig. lb jeweilige Schnitte entlang der Linien A - A bis I - I entsprechend Fig. la,
Fig. lc eine vergrößerte Teilansicht einer Schneidkan¬ te,
Fig. ld eine perspektivische Ansicht der Schneidkante nach Fig. la,
Fig. 2a bis c eine Draufsicht auf einen Schneideinsatz mit positivem Freiwinkel und jeweilige Schnittan¬ sichten entlang der Linien K - K sowie L - L,
Fig. 3 Schnittansichten unterschiedlicher Ausführungs- formen entlang der Linie III - III nach Fig. 2a in Arbeitslage,
Fig. 4a bis h jeweilige Teilschnittansichten unterschiedli¬ cher Schneidkantenausführungen,
Fig. 5, a bis d Variationen des erfindungsgemäßen Schneid¬ einsatzes in einer Draufsicht sowie Teil¬ schnittansichten entlang der Linien A - A und B - B,
Fig. 6a und b unterschiedliche Ausführungsformen der Schneid¬ kante mit konvexem bzw. konkavem Verlauf,
Fig. 7a und b die Darstellung eines Schneideinsatzes in Ar¬ beitslage als Draufsicht, Fig. 8a bis i jeweils Vorderansichten auf die Freifläche unterschiedlicher Ausführungsformen und
Fig. 9a bis c Draufsichten auf weitere Ausführungsformen der Erfindung.
Wie in Fig. la dargestellt, besitzt der Schneideinsatz eine Spanfläche 10, die zusammen mit den hierzu senkrecht oder un¬ ter einem Freiwinkel angeordneten Freiflächen 11 jeweils eine Schneidkante 12 bildet. Im vorliegenden Fall ist die Platte rhombisch ausgebildet und besitzt somit vier Schneidecken 13. Prinzipiell gilt für die Ausbildung des Schneideinsatzes ent¬ sprechendes, wenn dieser andere Formen, wie z.B. die Drei- ecksform aufweist. Entlang jeder Schneidkante und diese durchbrechend sind Eindrückungen 14 vorgesehen, die sich in fortlaufender Reihe entlang der Schneidkante 12 erstrecken. Diese Eindrückungen besitzen in einer Querschnittsansicht bzw. einer Seitenansicht auf die Freifläche gesehen eine Tra¬ pezform, wobei die schmalere der beiden parallelen Trapezsei¬ ten die Spanfläche der Eindrückung bildet, mithin die Trapez¬ flanken zur Spanfläche 10 des Schneideinsatzes hin geöffnet verlaufen.
Der in Fig. la dargestellte Schneideinsatz besitzt zusätzlich noch eine umlaufende sich an die Schneidkante 12 anschlie¬ ßende Fase 15.
Wie sich aus Fig. lb, Schnitt A - A, C - C, E - E und G - G ergibt, verläuft die Fase unter einem annähernd 90"-Winkel zur Freifläche 11. An die Fase 15 schließt sich ein ab¬ fallender Spanflächenteil 16 unter einem Winkel 17 von 5° bis 20° an. Wie aus Schnittansichten B - B, D - D, F - F und H - H ersichtlich, ist zwischen den vorbeschriebenen Span¬ flächenabschnitten jeweils eine Eindrückung 14 vorgesehen, innerhalb deren Verlauf sich ebenfalls die Fase 15 fortsetzt. Die Eindrückung besitzt einen Spanflächengrund 18, der unter einem Winkel 19 von etwa 10 bis 15° gegenüber der Horizonta¬ len geneigt ist, also negativ verläuft. Wie unter anderem aus Fig. Id besonders ersichtlich, ist der Winkel der Fase 15 zu dem abfallenden Spanflächenbereich 16 einerseits und zu dem Spanflächengrund 18 andererseits jeweils gleich groß aus¬ gebildet. Hierdurch ist die Fase im Bereich der Eindrückun¬ gen 14 zur Schneidkante hin noch negativer geneigt als der Spanflächengrund 18 der Eindrückung.
Wie aus Fig. la bis c ersichtlich, reihen sich an der Schneidkante 12 Eindrückungen 14 aneinander, deren Abstände gleich groß oder verschieden groß gewählt werden können. Wie aus Fig. lb. Schnitt I - I besonders ersichtlich, wechseln sich die Eindrückungen 14 mit Spanflächenbereichen 16 in ei¬ ner gleichmäßigen Berg-Talform ab. Die Übergänge der Ein¬ drückungen 14 zu den Spanflächenbereichen 16 sind abgerundet ausgestaltet. Im Normalfall sind die Trapezformen der Ein¬ drückungen 14 symmetrisch ausgebildet, d.h., die Trapezflan¬ kenwinkel 20 und 21 sind gleich groß - hier 45°. Bei vorgege¬ benem Neigungswinkel 19 des Spanflächengrundes 18 der Ein¬ drückungen 14 ergibt sich eine Tiefe 22 gegenüber den Fa¬ sen 15 bzw. Spanflächen 16. Der Übergang der Trapezflanken 25 zu dem Spanflächengrund 18 besitzt ebenso Abrundungen 26 wie der Übergang von der Trapezflanke 25 zur Fase 15 bzw. der Spanfläche 16. Bei gleich gewähltem Abstand der Eindrückungen ist hierdurch die Breite 24 der unter einem positiven Spanwinkel verlaufenden Spanfläche 16 sowie die Breite 23 des unter einem negativen Spanwinkel 19 verlaufenden Spanflächengrundes 18 definiert. Wie noch im folgenden be¬ schrieben werden wird, kann jedoch hinsichtlich der Breite 23 bzw. 25, der Höhe 22 und der Trapezflankenwinkel 20 variiert werden, um den Schneideinsatz jeweils anderen gewünschten Schnittbedingungen anzupassen. Wie aus Fig. la an- deutungsweise ersichtlich, kann die der Schneidecke nächste Trapezflanke 25 unter einem größeren Trapezwinkel 20 (siehe Fig. lc) ausgebildet sein, d.h. die Trapezflanke kann flacher zur Schneidecke hin auslaufen.
Die in Fig. 2a bis c dargestellte Schneidplatte ist im we¬ sentlichen quadratisch ausgebildet und besitzt mit Abschrä¬ gungen versehene Schneidecken 13. Entlang der Schneidkante 12 erstrecken sich vier Ausnehmungen 14, deren Querschnitte ebenfalls positive Spanwinkel 17 bzw. negative Spanwinkel 19 offenbaren. Im Unterschied zu der in Fig. lb dargestellten Ausführungsform wird hier die Schneidkante durch die Span¬ fläche 16 und die negativ gestellte Freifläche 11 bzw. den Spanflächengrund 18 und die Fläche 11 gebildet. Die Schneid¬ kante 12 tritt hierdurch im Bereich der Eindrückungen 14 zwangsläufig "etwas zurück".
In Fig. 3a bis c sind jeweilige Variationen der Tiefen 22 und der Trapezflankenwinkel 20 und 21 angedeutet. Wie aus Fig. 3a ersichtlich, werden die Breiten der die Eindrückungen 14 um¬ gebenden Spanflächenbereiche (hier 241 bis 243) mit wachsen¬ dem Abstand von der Schneidecke 13 größer. Die Breite 23 des Spanflächengrundes 18 bleibt hierbei konstant. Hierdurch wird der Abstand der Eindrückungen 14 voneinander in größerer Entfernung von der Schneidecke 13 größer.
Gleichzeitig wird gegenüber einer durch die Verbindung der Schneidecken 13 definierten Fläche 28 der Abstand der Span¬ flächenbereiche 16 variiert. Im vorliegenden Fall ergibt sich ein konkaver Schneidkantenverlauf von Schneidecke 13 zur nächsten Schneidecke 13, da die Abstände 271 (gleich 0) zu 273 hin größer werden. Hierbei bleibt die durch den Spanflä¬ chengrund 18 definierte Basis 29 der Eindrückungen 14 kon¬ stant. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3b verläuft die gemeinsame Hüllkurve der Spanflächenbereiche 16 im Bereich der oben de¬ finierten Ebene 28. Allerdings wächst die Tiefe der Ein¬ drückungen 14 mit zunehmendem Abstand von der Schneidecke 13, was sich durch kleiner werdende Abstände 291 bis 294 gegenüber einer willkürlich angenommenen Ebene 29 ausdrückt. In gleichem Maße wachsen auch die Abstände 241 bis 243 wie zu Fig. 3a beschrieben.
Eine andere Variationsmöglichkeit bietet sich durch Änderung der Trapezwinkel 201 bzw. 211 zu 202 bzw. 212, die mit wach¬ sendem Abstand von der Schneidecke 13 ebenso größer werden wie die zwangsläufig wachsenden Abstände 301 bis 303 der Ein¬ drückungen 14, jeweils von ihrer Mitte aus gemessen, in ent¬ sprechender Weise wachsen. Selbstverständlich sind auch Kom¬ binationen der in Fig. 3a bis c angegebenen Änderungsmöglich¬ keiten Teil der vorliegenden Erfindung.
Weitere AusführungsVarianten zeigen Fig. 4a bis h, worin je¬ weils Schnitte senkrecht zur Schneidkante 12 im Bereich einer Eindrückung 14 dargestellt sind. Bei der in Fig. 4a darge¬ stellten Ausführungsform verlaufen die Spanfläche 16 sowie der Spanflächengrund 18 zur Schneidkante hin jeweils konvex. Der Spanwinkel, unter dem die Spanfläche 16 an der Schneid¬ kante ausläuft, ist mindestens 0° oder positiv, wohingegen der Spanflächenwinkel des Spanflächengrundes 18 negativ ist.
Nach Fig. 4b besitzt der Schneideinsatz im Anschluß an eine horizontal verlaufende Fase 15 noch ein erhabenes Spanform¬ element 31, das teilkugelig, pyramidenstumpfför ig oder langgestreckt ausgebildet sein kann. Der Spanflächengrund 18 verläuft konvex, allerdings unter einem negativen Spanwinkel. Zusätzlich kann entweder über die gesamte Breite der Ein¬ drückung 14 oder inmitten der Eindrückung 14 ein erhabenes weiteres Spanformelement angeordnet sein, woraus sich ein wellenförmiger Verlauf entsprechend Fig. 4b ergibt. Ebenso konkav sind die Spanflächenbereiche 16 und der
Grund 18 nach Fig. 4c ausgestaltet, allerdings enden beide
Flächen unter einem positiven Spanwinkel im Schneidkantenbe¬ reich.
Die Ausführungsform nach Fig.. 4d entspricht der in Fig. 4a beschriebenen Ausführungsform mit der Maßgabe, daß im An¬ schluß an den konvexen Verlauf der Spanfläche 16 und damit hinter den Eindrückungen Spanformelemente 32 entlang der Schneidkante angeordnet sind, für die Entsprechendes wie zu den oben beschriebenen Spanformelementen 31 gilt.
Fig. 4e zeigt die Ausführungsvariante einer konvex ausgebil¬ deten Spanfläche 16 bei einem konkav ausgebildeten Spanflä¬ chengrund 18.
Nach Fig. 4f sind die Spanfläche 16 und der Spanflächen¬ grund 18 jeweils konvex ausgebildet, beide Bereiche 16 und 18 besitzen jedoch eine Mulde 33 bzw. 34, die sich in Richt 3 der Spanflächenmitte erstreckt.
Fig. 4g zeigt einen Schneideinsatz mit einer konkav abfallen¬ den Spanfläche 16 und einem konvexen Spanflächengrund 18. Bei der in Fig. 4h dargestellten Ausführungsform schließt sich an die Schneidkante jeweils eine Fase 15 an, die dem Verlauf der Spanfläche 16 und dem der Eindrückungen folgt. Die Fase steht im vorliegenden Fall unter einem negativen Spanwinkel. Auch hinsichtlich der in den Fig. 4a bis h dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispiele sind Varianten der einzelnen Merkmale unter¬ einander möglich. In Fig. 5 ist eine quadratische Schneid¬ platte dargestellt, die eine mittlere Spanfläche 10 aufw^ <.t, die entweder gegenüber der höchsten Schneidkantenerhebun. abgesenkt (Fig. 5a und c) oder erhöht (Fig. 5b und d) sein kann. In jedem Falle verläuft jedoch der Spanflächenbe¬ reich 16 unter einem positiven Spanflächenwinkel zur Schneidkante 12 hin aus. Der Spanflächengrund 18 besitzt je¬ weils einen negativen Spanwinkel. Durch die erhabene Form der Spanfläche 10 gemäß Fig. 5b und 5d ergibt sich ein zusätzli¬ cher Übergangsbereich 35 zwischen dem Spanflächenbereich 16 und dem Bereich 10. Die in Fig. 5b und 5d dargestellten Aus¬ führungsformen unterscheiden sich von denen nach Fig. 5a und c lediglich dadurch, daß die erstgenannten Platten als Wendeschneidplatten, d.h. beidseitig verwendbar, ausgebildet sind.
Wie in Fig. 6a und 6b dargestellt, können die Hüllkurven der Spanflächen Bereiche 16 einerseits bzw. deren Verlauf folgend der Spanflächengrund 18 andererseits auch konvex (Fig. 6a) bzw. konkav (Fig. 6b) verlaufen. Der Verlauf der Hüllkurve 36 bestimmt dann gleichermaßen den Krümmungsverlauf der Verbin¬ dungslinie der einzelnen Eindrückungen 14. Entsprechendes gilt für die Hüllkurve 37 nach Fig. 6b. Je nach Krümmung er¬ gibt sich im Schneideckenbereich ein negativer oder positiver Neigungswinkel.
Fig. 7a und 7b zeigen jeweils Ausführungsformen quadratischer Wendeschneidplatten in Arbeitslage, die sich dadurch unter¬ scheiden, daß im Fall der Ausführungsform nach Fig. 7a die Schneidkante 121 im Bereich des Spanflächengrundes 18 gegen¬ über der Schneidkante 122 im Bereich der Spanfläche 16 um eine Strecke 38 zurücktritt, die von dem Neigungswinkel der Flächen 16 und 18 gegeneinander abhängt. Bei der in Fig. 7b dargestellten Ausführungsform ist hingegen dieser Abstand 38 dadurch kompensiert worden, daß der Spanflächengrund 18, d.h. die Schneidkante 121, bis in die Ebene der Schneidkante 122 vorgezogen worden ist.
Fig. 8a bis i zeigen weitere mögliche Varianten. So kann bei¬ spielsweise zwischen den Eindrückungen 14 der Spanflächenbe¬ reich 39 in Schneidkantenrichtung gesehen abfallend, d.h.. unter einem Winkel 40 oder auch ansteigend (Winkel 41) ver¬ laufen. Zusätzlich kann, wie in Fig. 8c dargestellt, auch der Spanflächengrund 18 der Eindrückungen unter einem Winkel 42 gegenüber der Schneidkante 12 geneigt sein, und zwar zusammen mit abfallenden Spanflächen 39 oder entsprechend ansteigenden Spanflächen, wie in Fig. 8b dargestellt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8d ist der Spanflächen¬ grund 18 konvex gewölbt. Ebenso ist es gemäß Fig. 8e möglich, die zwischen den Eindrückungen 14 liegenden Spanflächenberei¬ che 16 nicht linear, sondern konvex oder konkav (siehe Fig. 8f) zu gestalten.
Weitere Variationen entsprechend den Fig. 8g und h sind der¬ gestalt möglich, daß gegenüber angenommenen flächigen Tra¬ pezflanken der betreffende Trapezflankenverlauf 43 konkav oder, mit Bezugszeichen 44 kenntlich gemacht, konvex ver¬ läuft. Schließlich ist es entsprechend der Darstellung nach Fig. 8i auch möglich, den Spanflächenbereich 16 zwischen zwei Eindrückungen 14 rund, d.h., ohne ebenflächigen Anteil zu gestalten.
Außerdem ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, die Trapezflankenflächen 45 jeweils konvex an der Grenze zu den Spanflächen 16 bzw. dem Spanflächengrund 18 auslaufen zu lassen. Wie aus Fig. 9c ersichtlich, können betreffende Tra¬ pezflankenflächen 47 jedoch auch konkav auslaufen. Eine wei¬ tere Variation, die auch bezüglich der in den Fig. la, 2a, 5 oder 7a, b und Fig. 9a, c verwendet werden kann, besteht darin, daß die Längsachsen 46 gegenüber einer Schneidkan¬ tenormalen 48 unter einem Winkel 49 geneigt angeordnet wer¬ den. In entsprechender Weise ist dann der rückwärtige Auslauf des Spanflächengrundes 18 schräggestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Schneideinsatz für die spanabhebende Bearbeitung, insbesondere zur Grobbearbeitung metallischer Werk¬ stücke bei hohen Vorschüben, mit einer Spanflä¬ che (10, 16), die mindestens im Bereich einer Schneidkante (12) mit Eindrückungen (14) versehen ist, die in fortlaufender Reihe entlang der Schneid¬ kante (12) und diese durchbrechend angeordnet sind und die den Span quer zur Abiaufrichtung verformen und die in einem parallel zur Schneidkante (12) und senkrecht zur Spanfläche (10) liegenden Querschnitt im wesentlichen eine Trapezform mit zur Spanflä¬ che (10, 16) hin geöffneten Trapezflanken aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Eindrückungen einen unter einem negativen Spanwinkel (19) oder einem 0°-Spanwinkel zur Schneidkante (12) hin auslaufenden Spanflächengrund aufweisen, wobei die Spanfläche (16) im Bereich zwi¬ schen den Eindrückungen (14) an der Schneidkante (12) einen positiven Spanwinkel (17) von mindestens 5° besitzt und die Übergänge (26) von dem negativen Spanflächengrund (18) zu den Trapezflanken (25) und/oder von den Trapezflanken (25) zu den die Eindrückungen (14) umgebenden Spanflächenberei¬ chen (16) abgerundet sind, vorzugsweise mit einem Radius von 0,3 bis 3 mm.
2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Trapezform der Eindrückungen (14) zu ei¬ ner Schneidkantennormalen achsensymmetrisch ist.
3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Schneidecken-näheren Eindrückungen (14) jeweils Trapezflanken (25) mit einem steileren Nei- gungswinkel (20, 21) und/oder schmaleren Trapezgrund¬ flächen (18) und/oder kleineren Abständen (301 bis 303) der Eindrückungen (14) voneinander aufweisen.
4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch gekennzeichnet,- daß der Trapezflankenwin- kel (20, 21; 201, 211, 202, 212) zwischen 30° und 80° liegt.
5. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß der negative Spanwin¬ kel (19) des trapezförmigen Grundes (18) der Ein¬ drückung (14) zwischen 0° und 20°, vorzugsweise zwi¬ schen 5° und 15°, liegt.
6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß der positive Spanwin¬ kel (17) der die Eindrückungen (14) umgebenden Span¬ fläche (16) zwischen 5° und 25°, vorzugsweise 5° und 20°, liegt.
7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß an der Schneidkante (12) die Abstände (24; 241 bis 243) der Eindrückungen (14) voneinander kleiner sind als die Breite (23) der Eindrückungen (14) und/oder mit wachsendem Abstand von der Schneidecke (13) gleichmäßig zunehmen.
8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Eindrückungen (14) in einer Draufsicht auf die Spanfläche (10, 16) gesehen im wesentlichen rechteckig, vorzugsweise trapezförmig sind.
9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Breite (23) der Ein¬ drückungen (14) an der Schneidkante (12) zwischen 0,5 und 4 mm liegt.
10. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da¬ durch gekennzeichnet, daß an die Schneidkante (12) eine Fase (15) angrenzt.
11. Schneideinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Winkel zwischen der in der Spanflächen¬ ebene (10, 16) liegenden Fase (15) und dem positiven Spanflächenbereich (16) zwischen den Eindrückun¬ gen (14) derselbe wie zwischen der betreffenden
Fase (15) und dem negativen Spanflächengrund (18) der Eindrückung (14) ist, vorzugsweise zwischen 160° und 175° liegt.
12. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Spanflächengrund (18) der Eindrückung (14) und/oder die diese umgebende Spanfläche (16) eine zusätzliche Spanmulde (33, 34) aufweist.
13. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da¬ durch gekennzeichnet, daß die die Ein- drückung(en) (14) umgebende Spanfläche (16) im Ab¬ stand von der Schneidkante (12) angeordnete erhabene Spanformelemente (31, 32) aufweist, vorzugsweise in teilkegeliger oder pyradmidenstumpfartiger Form.
14. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Spanfläche entlang der Schneidkante (12) von Schneidecke (13) zu Schneid¬ ecke (13) eine konvexe oder konkave Hüllkurve (36, 37) besitzt.
15. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Tiefe (22) und/oder die Abstände (301 bis 303) der Eindrückungen (14) von der Schneidecke (13) zur Schneidkantenmitte hin zunimmt.
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