Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken

Die Erfindung betrifft einen Stecheinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken nach den Oberbegriffen der Ansprü¬ che 1 bis 3.

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

In der DE-Ul 92 14 563.9 wird ein Stecheinsatz beschrieben, der eine gerade Schneidkante besitzt, die an ihren beiden Enden in vordere Spanflächenrandteile (Spanflächenschutzfasen) übergeht,

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

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

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

Ein Stecheinsatz nach dem Oberbegriff des Anspruches 3 ist bei¬ spielsweise aus der DE 24 04 302 C2 bekannt. Dieser Stechein¬ satz besitzt den Nachteil, daß keine ausreichende Spankontrolle bei kleinen Vorschüben gegeben ist. Dazu fließen die Späne praktisch in der gesamten Breite der Stirnschneide ab, was zu Schäden in den Flanken der gestochenen Nuten führen kann. Die relativ scharfkantige Vertiefung an der Stirnschneide birgt zudem die Gefahr der Schneidenbröckelung oder des Schnei¬ denbruches.

Darüber hinaus ist aus der EP 0 416 900 Bl ein Stecheinsatz mit einer konkaven Schneidkante bekannt, an die sich in seitlichen Bereichen konvex gekrümmte Spanablenkflächen und im mittleren Bereich eine Einkerbung auf der Spanfläche anschließen. Die kontinuierlichen Krümmungsänderungen der Spanfläche dieses Stecheinsatzes in Längs- und Querrichtung von der Schneidkante zu den Ablenkspitzen auf der Spanfläche reichen jedoch nicht aus, um beim Abstechen zäher Werkstoffe einen flächigen Kontakt

des ablaufenden Spanes und der Spanfläche zu verhindern, d.h., den thermischen und adhäsiven Verschleißangriff nachhaltig zu reduzieren. Darüber hinaus sind bereits wegen der kontinuier¬ lichen Krümmungsänderungen der Spanfäche die Seitenführung des Spanes und die für den Spanbruch notwendige "Griffigkeit" der Ablenkspitzen nicht ausreichend.

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

Diese Aufgabe wird durch einen Stecheinsatz nach Anspruch l, 2 oder 3 gelöst.

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

Alternativ hierzu ist der Stecheinsatz nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß in Spanablaufrichtung gesehen im Anschluß an jede der Spanflächenschutzflanken in einem schneidkantenfer¬ neren Bereich erhabene, zur Schneidkante und Tur Spanformmulde

hin zumindest teilweise ballige Seitenflanken aufweisende Span¬ formelemente vorgesehen sind, die die Spanflächenschutzflanken sowohl in der Höhe als auch in der Breite überragen und die spiegelsymmetrisch zur Schneideinsatzlängsachse einander gegen¬ überliegend so angeordnet sind, daß sie bis in die Spanform¬ mulde hineinragen und die durch die Spanformmulde definierte Spanablaufbreite gegenüber der Spanablaufbreite in schneidkan¬ tennahen Bereichen minimieren.

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

Diese Aufgabe wird ferner durch einen Stecheinsatz nach Anspruch 3 gelöst, bei dem erfindungsgemäß zwischen den Spanflächenrandteilen und der Spanformmulde jeweils im Abstand von mehr als 0,1 mm oder mehr als 3 % der Stechbreite von der Stirnschneide eine Stufe angeordnet ist. Dieser Stecheinsatz hat folgende Vorteile:

Vermeidung von Grat- oder Butzenbildung am Werkstück, Reduktion der Spanbreite gegenüber der Stechbreite, hohe Oberflächengüte der Werkstückflanken, kontrollierter Spanbruch bei zähen Werkstückstoffen, keine Einbußen in der Schneidenstabilität, gute Spanführung in der Nut und kontrollierter Spanbruch bei variablen Stirnschneidenprofilen, insbesondere variab¬ len Schrägungswinkeln der Schneidkante,

Erzeugung möglichst geringer Querkräfte beim Zerspanen mit variablen Stirnschneidenprofilen zwecks guter Ebenheit der Nutflanken.

Die seitlichen und im wesentlichen flachen bzw. eben ausgebil¬ deten Spanflächenrandteile liegen konstruktionsgemäß unter einem betragsmäßig kleineren Spanwinkel als die mittlere kon¬ kave Spanformmulde und gehen in einer Querrichtung zur Stech¬ einsatzlängsachse betrachtet unter Bildung einer konvexen bal¬ ligen Stufe in die Mulde über. Die in der Höhe abgesetzten Stu¬ fenflächen bewirken eine deutliche Reduktion des Kontaktes, den der ablaufende Span zur Spanfläche erfährt, womit die hierbei entstehenden Reibungskräfte erheblich minimiert werden. Einher¬ gehend hiermit werden niedrige Hauptschnitt-, Quer- und Vor¬ schubkräfte beim Schneiden erzielt. Die geringeren Haupt¬ schnitt- und Vorschubkräfte ermöglichen eine geringe Grat- bzw. Butzenbildung, aufgrund der niedrigeren Querkräfte wird eine gute Ebenheit der abgestochenen Werkstückspanfläche erreicht.

Weitere Ausführungsformen des Stecheinsatzes nach Anspruch 3 sind in den Ansprüchen 4 bis 19 beschrieben.

So besitzt vorzugsweise die Stufe eine obere waagerechte oder unter einem Winkel von bis zu 17 ^* zur Stecheinsatzauflagefläche nach außen geneigte Oberfläche und eine zur Spanformmulde gerichtete Innenfläche. Die Stufe tritt, wie bereits erwähnt, erhaben aus den sie umgebenden Spanflächenbereichen hervor, wobei die höchste Erhebung eine Stufenhöhe zwischen 0,2 mm und 1,5 mm besitzt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die der Spanflächenmulde zugekehrte Innenfläche der Stufe ebenfalls eben und unter einem Winkel nach innen von bis zu 40 ^* relativ zur Stecheinsatzauflagefläche geneigt. Die obere Oberfläche der Stufe und die Innenfläche weisen eine gemeinsame abgerundete Kante auf, die im wesentlichen parallel zur Stecheinsatz¬ längsachse läuft und deren Radius weniger als 3 mm, vorzugs¬ weise 0,3 mm bis 1,0 mm und/oder 10 % bis 30 % der Stechbreite beträgt.

In einer Draufsicht auf die Spanfläche des Stecheinsatzes betrachtet ist die Stufe im wesentlichen linsenförmig, oval oder länglich-rund ausgebildet. Die Breite, der seitlichen Spanflächenrandteile (Randfasen) beträgt senkrecht der Stech¬ einsatzlängsachse an der Stirnschhneide weniger als 40 % der Stechbreite, vorzugsweise 25 bis 35 %, und nimmt im Bereich der Stufe um 30 bis 70 % ab. Die in Richtung der Stecheinsatz¬ längsachse gemessene Länge der Stufe ist größer als deren senk¬ recht dazu gemessene Breite, wobei die jeweils maximale Länge vorzugsweise 1,3- bis 1,7-fach der Länge der maximalen Breite beträgt. Die maximale Breite der Stufe beträgt nach einer Aus¬ führungsform der Erfindung 15 bis 35 % der Stechbreite, vor¬ zugsweise 20 bis 30 % der Stechbreite.

Die Stirnschneide kann vertikal zur Stecheinsatzlängsachse oder geneigt verlaufen, wobei der Neigungswinkel bis zu 18 ^* beträgt, je nach Stechbreite, d.h., der Breite des Stecheinsatzes, wer¬ den unterschiedliche Neigungswinkel bevorzugt, und zwar bis zu 9 ^* bei einer Stechbreite von bis zu 4 mm, bis zu 12° bei einer

Stechbreite von bis zu 3 mm und 16 bis 18 ^* bei einer Stech¬ breite von bis zu 2 mm.

Die Spanflächenrandteile, deren Länge, in Richtung der Längs¬ achse betrachtet, von den Schneidecken zur Stirnschneidenmitte hin jeweils abnimmt (bedingt durch die Anordnung der erfin¬ dungsgemäßen Stufen), können in schneidkantenferneren Bereichen jeweils unter Bildung eines seitlichen, an die Neben¬ schneidkante jeweils angrenzenden Führungsteges als Schutzfase ansteigen. Die vordere, der Stirnseite des Stecheinsatzes zugewandte Kante dieser Führungsstege, über die diese in die vorderen Spanflächenrandteile übergeht, liegt etwa mittig in Höhe der jeweiligen Stufen, wobei diese vordere Kante der Anstiegsflanke im mittleren Drittel der Stufe, gesehen in Rich¬ tung der Längsachse des Stecheinsatzes, liegen kann. Die Füh¬ rungsstege besitzen Anstiegsflächen, die bereichsweise eben und/oder ballig konvex ausgebildet sind, was die Reibung des dort ablaufenden Spanes weiter minimiert.

Die Spanflächenrandteile sind in senkrechter Richtung zur Stirnschneide bzw. parallel zur Stecheinsatzlängsachse unter einem absolut kleineren Spanwinkel als dem Spanwinkel der Span¬ formmulde angeordnet. Der Spanwinkel der Spanflächenrandteile beträgt -10° bis zu +10', vorzugsweise -5 ^* bis +8°. Der Span¬ winkel der Spanformmulde kann bis zu 30" , vorzugsweise 12° bis 23 ^* betragen. Der Winkel, unter dem die Stufe in Richtung der Längsachse geneigt ist, liegt zwischen -10 ^* und +10 ^* , vorzugs¬ weise zwischen -5" und +5 ^* . Die Breite jedes der Führungsstege kann 10 bis 20 % der Stechbreite betragen. Die Muldentiefe, d.h., der vertikale Abstand der Schneidkantenebene zum tiefsten Muldenpunkt liegt zwischen 0,25 mm und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 mm bis 1,2 mm. Der Krümmungsradius der Mulde in Richtung der Stecheinsatzlängsachse liegt zwischen 1,2 und 12 mm, vorzugsweise zwischen 1,8 mm und 8 mm.

Der erfindungsgemäße Stecheinsatz kann so ausgebildet sein, daß er einen gemeinsamen Schaft besitzt, an dessen Ende jeweilige Stirnschneiden mit sich hieran anschließenden Spanablaufflächen der geschilderten Art anschließen.

Bei dem Stecheinsatz nach Anspruch 2 oder 3 ist nach einer wei¬ teren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Spanformelemente jeweils eine Oberkante aufweisen, die an die seitliche ebene Freifläche angrenzt und auf einer etwa der Spanflächenschutzflankenfasenbreite entsprechenden Breite teilweise gerade und/oder konvex gekrümmt verläuft, so daß der Abstand der Oberkante zur Schneidkante in Richtung zur Stech¬ einsatzlängsachse hin zunimmt. Der Tangentialwinkel, den die Oberkante mit der Stecheinsatzlängsachse bildet, wird vorzugs¬ weise zwischen 90 ^* und 75 ^* gewählt. Dieser Winkel nimmt ent¬ sprechend der vorbeschriebenen konvexen Krümmung bis zum Ende der Schutzflankenfasenbreite um mindestens 10 ^* auf Werte von 80° bis 65° (je nach Ausgangswinkel) ab.

Bei einem Stecheinsatz nach Anspruch 2 bis 21 oder einem Stech¬ einsatz nach Anspruch 1, liegt der Tangentialwinkel, den die Oberkante des Spanformelementes mit der Stecheinsatzlängsachse bildet, gemessen im Abstand der Breite der angrenzenden Schutz¬ flankenfase zwischen 65 ^* und 80 ^* und nimmt im Fortlauf der Oberkante auf 35' bis 75" ab, die etwa im Abstand der 1 1/2- fachen Schutzflankenfasenbreite, von der Freifläche aus gese¬ hen, gemessen werden. Anders ausgedrückt besitzt die Oberkante in dem der vorderen Schneidkante zugewandten Bereich bei der Ausführungsform nach Anspruch 2 eine nur leichte Krümmung, die dann in eine stärkere konvexe Krümmung zu einem Tangentialwin¬ kel zwischen 5° und 30° übergeht.

Vorzugsweise laufen die der Spanformmulde zugewandten Innen¬ flanken der Spanformelemente in Spanablaufrichtung betrachtet aufeinander zu, wobei die konvergierenden Flanken in diesem Teilbereich leicht gekrümmt oder auch eben sein können und die Oberkante einen Tangentialwinkel mit der Stecheinsatzlängsachse

zwischen 5° und 30° bilden. Durch diese Ausgestaltung wird der Spanformmuldengrund nach der zunächst sprunghaften Verjüngung durch die Spanformelemente in einem daran anschließenden schneidkantenferneren Bereich kontinuierlich weiter verjüngt. Vorzugsweise liegt die Differenz der letztgenannten Tangential¬ winkel der Oberkante zwischen 40° und 70° .

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

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

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

Die Spanformmulde bildet an ihrer der Schneidkante zugewandten Seite einen positiven Spanformwinkel, der zwischen 10° und 30°,

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

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

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

Die Spanflächenschutzfase besitzt eine Breite zwischen 0,1 mm bis 2,0 mm, wobei vorzugsweise die Spanflächenschutzfasen an der Stirnschneide eine Breite von 6% bis 30% der Stechbreite, insbesondere das 1- bis 3-fache des Eckenradius besitzt. Nach einer weiteren Ausgestaltung besitzen die Spanflächenschutzfa¬ sen senkrecht zur Stirnschneide zu schneidkantenferneren Bereichen eine abnehmende Breite, die vorzugsweise degressiv abnimmt. Die abnehmende Fasenbreite in Verbindung mit dem positiven Spanwinkel der Spanformmulde bewirkt eine ideale Vor¬ formung des Spanquerschnittes, wobei die seitlichen Spanränder "hochgebogen" werden. Hierdurch, wie durch die in Spanablauf¬ richtung gesehen angeordneten Spanformelemente, reduziert sich

die Spanbreite gegenüber der Stechbreite. Die Breite der Span¬ flächenschutzfasen nimmt nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung bis auf 15% bis 50% relativ zur Breite der Span- flächenschutzfase an der Schneidkante ab. Die seitlichen Span¬ flächenschutzfasen weisen nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in einem schneidkantenferneren Bereich, insbesondere in dem Bereich unter einem positiven Spanwinkel, über einen Spanablaufweg von 2/10 bis 3/10 mm eine konstante Breite auf.

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

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

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

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

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen

Stecheinsatz,

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

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

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

Fig. 1,

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

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren

Schneideinsatzes und

Fig. 7 einen Längsschnitt entlang der Längsmittelachse des Schneideinsatzes nach Fig. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines erfindungε- gemäßen Schneideinsatzes mit einer senkrecht zur Schneideinsatzlängsachse verlaufender Stirnschneide,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Schneidein¬ satzes mit schrägem Stirnschneidenprofil,

Fig. 10 eine Draufsicht auf den Schneideinsatz nach

Fig. 8 oder Fig. 9,

Fig. 11 eine Vorderansicht des Schneideinsatzes nach

Fig. 8 bis 10,

Fig. 12 einen Längsschnitt entlang der Linie V - V nach Fig. 11,

Fig. 13 einen Längsschnitt des Schneideinsatzes entlang der Linie VI - VI nach Fig. 10,

Fig. 14 einen Querschnitt des Schneideinsatzes nach

Fig. 10 längs der Linie VII - VII und

Fig. 15 einen Querschnitt des Schneideinsatzes nach

Fig. 10 entlang der Linie VIII - VIII.

Der Schneideinsatz nach Fig. 1 bis 5 besitzt einen Schaft 10, an dessen vorderem Ende sich ein Schneidkopf 11 anschließt. Dieser Schneidkopf 11 besitzt eine vordere Freifläche 12 sowie seitliche Freiflächen 13 und 14, die ganz oder teilweise (siehe Fig. 5) unter einem positiven Freiwinkel angeordnet sein können. Die Spanfläche ist vorderseitig durch die Schneidkante bzw. Stirnschneide 15 sowie durch seitliche Kanten 16 und 17 begrenzt. An die Stirnschneide 15 schließt sich eine Fase 18 konstanter Breite zwischen 0,03 mm und 0,4 mm an. Zu den Schneidecken 19 und 20 hin grenzt eine seitliche Spanflächen- schutzfase 21 an, deren Breite sich in Spanablaufrichtung, d.h. zum Schaft 10 hin, zunächst verjüngt und in dem sich anschlie¬ ßenden Bereich 22 konstant bleibt. Hierdurch ergibt sich in Richtung weg von der Stirnschneide 15 eine abnehmende Spanflä- chenschutzfasenbreite. Inmitten der genannten Bereiche 21 und 22 liegt eine konkav geformte Spanformmulde 23, deren Krüm¬ mungsradien in Längsrichtung des Stecheinsatzes unterschiedlich von den Krümmungen in dazu senkrechter Richtung, d.h. parallel zur Schneidkante 15, sein können. Die Spanflächenschutzfase 21 ist jeweils unter einem negativen Spanformwinkel angeordnet, während die Spanflächenschutzfase im Bereich 22 einen Spanwin¬ kel von 0 ^* oder leicht positiven Winkel zwischen 1° und 5° auf¬ weisen kann. Rückwärtig schließt sich jeweils beidseitig ein Spanformelement 24 an, das beidseitig zu den Freiflächen 13 und 14 abschließt und an der zur Spanformmulde 23 zugewandten Seite so weit hervorsteht, daß es die Spanflächenschutzfasen 21, 22 deutlich überragt und weit in die Spanformmulde 23 hineinragt. Die beidseitigen Spanformelemente 24 sind symmetrisch zur Stecheinsatzlängsachse 25 angeordnet und bilden in dem dazwi¬ schenliegenden Bereich einen schmalen torartigen Durchgang für den ablaufenden Span. Die Spanformelemente 24 besitzen jeweils eine Dachfläche 241. Die Dachfläche 241 wird durch eine Ober¬ kante 242 begrenzt, der in entsprechender Weise die Fu߬ kurve 243 nach Maßgabe der Krümmung der Spanformmulde 23 folgt. Die zwischen der Oberkante 242 und der Basiskurve 243 liegenden Seitenflanken können in mehrere Bereiche aufgeteilt

werden, die in Spanablaufrichtung durch die Winkel α-^, 012 und ot3 gekennzeichnet sind. Auf einer etwa der Breite des Span- flächenschutzfasenbereiches 22 entsprechenden Länge ist die Oberkante 242 schwach gekrümmt, wobei der Winkel α _j von 90 ^* bis 75 ^* um bis zu 10" auf 80' bis 65" abnimmt. Dieser Bereich 244 bestimmt die Vorderfläche der Seitenflanke, die in Spanablaufrichtung gesehen hinter den Spanflächenschutzflan- ken 22 die seitlichen Spanbereiche verformt. An den ersten Bereich schließt sich ein Bereich 245 stärkerer Krümmung, des¬ sen Endpunkt durch den Winkel C-2 bestimmt ist. Der Winkel 0-2 sinkt in diesem Bereich auf etwa 75 ^* bis 35 ^* . Hieran schließt sich ein Bereich 246 starker Krümmung als Obergangεbe- reich zu einem geradlinigen Oberkantenstück 247, das unter einem Winkel 013 von 5 ^* bis 30 ^* geneigt ist. Durch die Größe des Winkels 0:3 ergibt sich ein weiterer Verjüngungsbereich für den ablaufenden Span. Im hinteren Bereich ist die Oberkante 242 abermals scharf gekrümmt und schließt schließlich geradlinig an den jeweiligen Freiflächen 13 oder 14 an. Der Schnittansicht nach Fig. 2 entlang der Linie I-I ist der Steigungswinkel ß, den die Vorderfläche 244 bildet, zu entnehmen. Dieser Steigungswinkel liegt zwischen 30" und 70", vorzugsweise im Bereich zwischen 40 ^* und 60 ^* im vorliegenden Fall wurden 50 ^* gewählt. Die Spanformelemente 24 besitzen jedoch keine durchgehend ebenen Seitenflanken 244 bis 248, vielmehr sind diese Flanken in vertikaler Richtung zur Spanformebene zumindest teilweise ballig, d.h. konvex ausgebildet. Lediglich im an die Basiskurve 243 abgrenzenden Bereich sind sie konkav gekrümmt. Von der Vorderfläche 244 zu der Innenfläche 247 neh¬ men die Steigungswinkel ß zu, was anhand der Schnittansicht nach Fig. 4 erkennbar ist, in der der Steigungswinkel ß ca. 55° beträgt. Die Höhe h^ von der Oberkante 242 gegenüber der Schneide 15 liegt im Bereich von 0,3 mm bis 0,8 mm. Der Abstand a von der Schneidkante 15 zur Fußkurve 243 im Bereich der Vor¬ derfläche 244 liegt zwischen 0,7 mm und 1,8 mm. Die Differenz δ der negativen Spanwinkel der Spanflächenschutzfase 21 zu den positiven Spanformwinkeln der Mulde wird vorzugsweise größer als 27° gewählt.

Fig. 3 ist zusätzlich zu entnehmen, wie die Flächen 245 bis 247 konvergierend in Spanablaufrichtung aufeinander zulaufen, wodurch der Grund der Spanformmulde 23 weiter eingeengt wird. Die vordere Schneidkante 15 ist im dargestellten Ausführungs¬ beispiel gerade ausgebildet und wird seitlich durch die Schutz¬ fasenbereiche 21 begrenzt, deren Breite an der Stirnschneide jeweils 6% bis 30% der Stechbreite sowie das 1- bis 3-fache des Eckenradius beträgt. Durch die in Richtung weg von der Stirn¬ schneide 15, d.h. in Spanablaufrichtung abnehmende Fasenbreite in Verbindung mit dem positiven Spanwinkel der Spanformmulde erfolgt eine Vorformung des Spanquerschnittes, bei dem die Spanränder seitlich hochgebogen werden. Hierdurch reduziert sich bereits im vorderen Bereich die Spanbreite gegenüber der Stechbreite. Die Winkel αi und 0-2 der Torvorderseiten korre¬ spondieren mit der vorgeformten Spanunterseite. Durch die Span¬ formelemente 24 erfahren die Späne eine weitere Stauchung, wobei der Span in der Werkstücknut optimal geführt wird. Nach dem Anlaufen des freien Spanendes an den Nutgrund setzt die Spiralspanbildung ein, wobei zusätzliche Biegungskräfte und - momente wirken, die den Span zwischen die durch die Spanform¬ elemente 24 gebildeten Torinnenseiten (vgl. Flächen 247) drücken, und zwar so weit, wie es die Duktilität des Werkstof¬ fes und die Spandicke, die aus dem gewählten Vorschub resul¬ tiert, zulassen. Die vorgeformte Sicke im Spanquerschnitt wird durch die Torinnenseiten (Flächen 247) verstärkt, zugleich wird die Spanbreite weiter reduziert und die Spanführung verbesεert. Durch die innen unter dem Winkel 0:2 angeordneten Torvorderεei- ten wird der Mechanismus der Spanquerschnittsverformung erleichtert, wobei ein Spänestau bzw. Werkstoffverklebungen wirksam vermieden werden können. Der sickenförmige Spanquer¬ schnitt, der durch das erfindungsgemäße Stechwerkzeug erreicht wird, trägt wesentlich zu einem prozeßsicheren Spanbruch bei. Die Oberflächen der seitlichen Schutzfasen 21,22 sind im Quer¬ schnitt parallel zur Stirnschneide 15 geradlinig ausgebildet.

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

Der Schneideinsatz nach Fig. 8 bis 15 besitzt einen Schaft 10, an dessen vorderem Ende sich ein Schneidkopf 11 anschließt, der eine vordere Freifläche 12 sowie seitliche Freiflächen 13 und 14 besitzt, die ganz oder teilweise unter einem positiven Frei¬ winkel angeordnet sein können. Die Spanfläche wird vorderseitig durch die Schneidkante bzw. Stirnschneide 15 sowie durch seit¬ liche Kanten 16 und 17 begrenzt. Die Stirnschneide 15 geht über Schneidecken 19 und 20 in die seitlichen Kanten 16 und 17 über. In Fig. 11 sind neben einer senkrecht zur Stecheinsatzlängs¬ achse 25 verlaufenden Stirnschneide 15 schräg verlaufende Stirnschneiden 15', 15" und 15'" exemplarisch dargestellt, die durch vorderseitiges Abschleifen hergestellt werden können. Die jeweiligen Abschrägungswinkel, d.h., die Winkel zwischen der Linie 15 und 15' bzw. 15" oder 15 ^• " liegen je nach Stechbreite in der Größenordnung bis zu 18° . Der Schneideinsatz besitzt, wie insbesondere aus Fig. 12 ersichtlich, eine konkave Span¬ formmulde 31, die etwa mittig der Stirnschneide 15 bis 15', 15" oder 15'" angeordnet ist und diese Stirnschneide durchbricht. Der Radius dieser Spanformmulde senkrecht zur Stecheinsatz¬ längsachse liegt zwischen 0,5 mm und 6 mm, vorzugsweise 0,6 bis 3 mm. Seitlich der Spanformmulde 31 liegen Spanflächenrand¬ teile 32 und 33 etwa in der Art einer seitlichen Fase, deren Länge in Richtung parallel zur Stecheinsatzlängsachse 25 zur Mitte hin abnimmt. Zwischen den Spanflächenrandteilen 32 und 33 und der Spanformmulde 31 liegen jeweils im Abstand von der Stirnschneide 15, 15*, 15" oder 15*" Stufen 34, die bezogen auf eine Längsmittelachse achsensymmetrisch und spiegelsym-

metrisch angeordnet sind. In der Draufsicht sind diese Stu¬ fen 34 linsenförmig ausgebildet. Diese Stufen 34 stellen erhabene Spanformelemente dar, deren innerer Abstand C (siehe Fig. 11) zwischen 10 und 20 % der Stechbreite S liegt. Die Stufen 34 befinden sich in einem Abstand A von der Schneid¬ kante, der mindestens 0,1 mm, vorzugsweise 0,2 mm und/oder größer als 3 % der Stechbreite S, weiterhin vorzugsweise mehr als 5 % der Stechbreite S beträgt. Dieser Abstand A wird bei abgeschrägten Stirnschneiden 15', 15" oder 15'" als minimaler Abstand an der kürzeren Seite gemessen. Die Stufe 34 kann sich aus einer oberen waagerechten oder in Richtung senkrecht zur Längsachse 20 gemessen unter einem Winkel λ von bis zu 17° geneigten Oberfläche 341 sowie einer weiteren entgegengesetzt geneigten Innenfläche 342 zusammensetzen, die unter Bildung einer abgerundeten Kante 343 aneinanderstoßen, deren Radius <3 mm beträgt. Der Neigungswinkel der Innenflächen 342 senk¬ recht zur Längsachse 20 gemessen liegt zwischen 20 und 40°, vorzugsweise 25 bis 35° . Die Länge Li der Stufen 34 wird bevor¬ zugt zwischen 20 und 40 % der Stechbreite S, weiterhin vor¬ zugsweise zwischen 30 und 35 % gewählt. Der Abstand B der in Längsrichtung verlaufenden Kanten 343 ist um 5 bis 30 %, vor¬ zugsweise 10 bis 20 %, größer als die Breite D der Spanform¬ mulde 31, die als Schneidenhohlkehle ausgebildet ist.

Der Spanwinkel γi der Spanflächenrandteile 32 und 33 ist aus Fig. 12 ersichtlich und liegt zwischen -10 ^* und +10°, vorzugs¬ weise -5° und +8° . Etwa in demselben Bereich liegt der Nei¬ gungswinkel der Stufenflächen 341 und 343 in Richtung der Längsachse 25 gemessen, wobei dieser Neigungswinkel vorzugs¬ weise zwischen -5° und +5° liegen sollte.

Der aus Fig. 14 ersichtliche Radius R*L der in Längsrichtung verlaufenden Kanten 343 der Stufenflächen 341 und 342 liegt zwischen 0,3 und 3 mm, vorzugsweise 0,4 bis 1 mm und/oder zwischen 10 und 30 % der Stechbreite. Aus dieser Figur ist auch

der Neigungswinkel φ der Flächen 342 ersichtlich, der bis zu 40° betragen kann. Die Spanflächenrandteile 32 und 33 sind vorzugsweise ebenfalls im Übergangsbereich zur Stufe konvex ausgestaltet, insbesondere unter einem Radiuswinkel R5 von 0,3 bis 3 mm, vorzugsweise 0,5 bis 2 mm.

Im Anschluß an die Spanflächenrandbereiche 32 und 33 und etwa, in Spanablaufrichtung betrachtet, mittig zu den Stufen 24 sind an die seitlichen Kanten 16 und 17 angrenzend Führungsstege 35 vorgesehen, deren aus Fig. 14 ersichtlicher Anstiegswinkel ß zwischen 20 und 40°, vorzugsweise 25 bis 35° liegt. Im Anschluß an die Anstiegsflanke gehen diese Führungsstege in einen im wesentlichen parallel zur Stecheinsatzauflagefläche und/oder zu den Spanflachenrandteilen liegenden Bereich unter Bildung einer Radiuskrümmung R3 von 0,4 bis 4 mm, vorzugsweise 0,6 bis 1 mm über.

Wie aus Fig. 15 ersichtlich, fallen die seitlichen Führungs¬ stege 35 mit ihren inneren Neigungsflächen zur Spanflächenmitte hin ab, wo sie konvex verlaufen und über einen konkaven Radius R2 in die obere Fläche der Stufe 341 oder unmittelbar in die abgerundete Kante 343 übergehen. Diese Oberfläche kann unter einem positiven oder negativen Winkel von bis zu 10° geneigt sein. Die Innenflächen 342 gehen ebenfalls über konkave kleine Muldenradien R _Ö , die zwischen 0,15 und 1,5 mm, vorzugs¬ weise zwischen 0,2 und 0,6 mm, liegen, in die mittlere Span¬ formmulde über. Der konkave Muldenradius nimmt ausgehend von der Stirnschneide bis etwa zur Höhe der Schnitte VII und VIII um 20 % bis 100 % zu und/oder dahinter um den Betrag von 20 % bis 100 % ab. Der Abstand T^ der oberen Stufenfläche 341 gegen¬ über der Schneidenhöhe bzw. gegenüber den Führungsstegen 35 liegt zwischen 0,03 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,2 mm. Die Tiefe T2 der Mulde, gemessen in Höhe des Schnittes VIII - VIII beträgt gegenüber der Schneide 0,25 bis 2 mm, vor¬ zugsweise 0,3 bis 1,2 mm.

Die aus Fig. 11 ersichtliche Tiefe T ₃ der Schneidenhohlkehle beträgt 0,08 bis 0,6 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm. Die unter Bildung eines Radius R4 zwischen 1,2 bis 12 mm, vorzugsweise 1,8 bis 8 mm, (siehe Fig. 13) in Längsrichtung konkav ausgebil¬ dete Spanformmulde wird seitlich durch die Stufen 34 im, in Spanablaufrichtung gesehen, dahinterliegenden Bereich durch die Seitenflanken der Führungsstege 35 und schließlich durch nasen- förmige Spanformelemente 24 begrenzt, die jeweils eine Dachflä¬ che 241, die durch eine Oberkante 242 begrenzt wird, deren Kon¬ tur in entsprechender Weise der unteren Fußkurve 243 nach Ma߬ gabe der Krümmung der Spanformmulde 27 folgt, die den Anschluß zu der Spanformmulde 31 darstellt. Die zwischen der Ober¬ kante 242 und der Fußkurve 243 liegenden Seitenflanken 244 können in mehrere Bereich aufgeteilt werden, die in Spanablauf- richtung durch die Winkelwerte oti und α ₂ gekennzeichnet sind, wobei der Winkel α-^ von 90 bis 75° um bis zu 10° auf 80 bis 65° abnimmt und schließlich auf etwa 75 bis 35° ändert. Die jeweiligen Seitenflächen 244 der nasenförmigen Spanformelemente sind ballig-konvex ausgeführt und verjüngen die Spanform¬ mulde 27 mit der Folge, daß der ablaufende Span in seiner Breite weiter reduziert und die Spanführung verbessert wird. Die gegenüberliegenden Seitenflächen 244 und die Stufen 34 liegen etwa, in Richtung der Längsachse 25 gesehen, in mitein¬ ander fluchtenden Bereichen. Hierdurch ergeben sich für die Dimensionierungen der nasenförmigen Spanformelemente 24 ent¬ sprechende Maße aus vorstehenden Angaben.