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Title:
CUTTER INSERT, MILLING TOOL AND USE OF THE MILLING TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/017899
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an essentially cuboid-shaped cutter insert (10) with a top face (11) and a bottom face (12). Said top and bottom face (11, 12) are at a distance from each other and are met on each side by a face (8) and (9) set at an acute angle of 2?o¿-30?o¿ to the top and bottom faces (11, 12). The cutter insert also has four side faces. The connecting edge of the top and bottom face (11, 12) and the side face has a clearance (19) which creates the cutting edges (16, 17, 18) of the cutter insert (12).

Inventors:
GRIMM MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/002814
Publication Date:
April 15, 1999
Filing Date:
September 16, 1998
Export Citation:
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Assignee:
WIDIA GMBH (DE)
GRIMM MICHAEL (DE)
International Classes:
B23C3/06; B23C5/20; (IPC1-7): B23C3/06; B23C5/20
Domestic Patent References:
WO1996039269A11996-12-12
Foreign References:
DE2234854A11973-02-01
EP0372717A21990-06-13
DE3939935A11991-06-06
US4433948A1984-02-28
Attorney, Agent or Firm:
Vomberg, Friedhelm (Schulstrasse 8 Solingen, DE)
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Claims:
Schutzansprüche
1. Schneideinsatz (10) mit einer im wesentlichen quaderförmi gen Grundform, der eine obere (11) und eine untere Flä che (12) besitzt, die im Abstand zueinander angeordnet und von einem Befestigungsloch (13) durchdrungen sind, und an die sich an jeder Seite eine unter einem spitzen Winkel (a) von 2° bis 30° zur Fläche (11) und (12) geneigte Fläche (8) und (9) anschließt, der ferner vier Seitenflächen (14,15) aufweist, die zu der genannten oberen und der unteren Fläche (11,12) senk recht angeordnet sind, wobei die Flächen (8), (9) und (15) Freiflächen und die Flächen (14) Spanflächen darstellen, so daß sich insgesamt an jeder Fläche (14) sechs Schneidkanten (16 bis 18), also insgesamt 12 Schneidkanten ergeben, welche vorzugsweise etwa gleich lang sind, wobei die im Abstand gegenüberlie genden Schneidkanten (17) bzw. (18) zu den Schneidkan ten (16) hin jeweils konisch aufeinander zulaufen, der ferner an der Verbindungskante der Flächen (11) und (12) mit den Flächen (14) Freimachungen (19) besitzt, die die Schneidkanten (17) und (18) zur Mitte des Schneidkör pers hin begrenzen.
2. Schneideinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Freimachung (19) als Abschrägung ausgeführt ist, die gegenüber der Spanfläche (14) unter einem Winkel von etwa 30° bis 60° verläuft.
3. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freimachung (19) so gestaltet ist, daß die Flä che (11) bzw. (12) parallel in Richtung Schneidkörpermitte um einen gewissen Abstand zurückgesetzt ist.
4. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an einer Freimachung (19) angren zenden Schneidkanten (17,18) über eine bogenförmig gewölbte Flanke (21) in den vorzugsweise ebenen Freima chungsgrund übergehen, wobei der Radius dieser Flanke (21) vorzugsweise gleich dem Eckenradius ist, über den die Schneidkante (17,18) zu der benachbarten Schneid kante (16) übergeht.
5. Schneideinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckenradius bzw. der Radius der Flanke (21) zwi schen 0,4 mm und 1,6 mm liegt.
6. Schneideinsatz nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die an einer Freimachung (19) angrenzenden Schneidkanten (17,18) über eine Schräge in den vorzugs weise ebenen Freimachungsgrund übergehen, wobei die Schrage dieser Flanke vorzugsweise gleich der Eckenfase ist, über den die Schneidkante (17,18) zu der benachbar ten Schneidkante (16) übergeht.
7. Schneideinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckenfase bzw. die Übergangsschräge der Flanke (21) zwischen 0 und 1,6 mm breit ist und einen Win kel zur Schneidkante von etwa 30° bis 60° einnimmt.
8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanflächen mit erhabenen und/oder muldenförmigen Spanformelementen ausgestattet sind.
9. Fräswerkzeug mit einem scheibenförmigen Träger, an dessen Peripherie lateral und tangential Schneideinsätze nach einem der Ansprüche 1 bis 5 angeordnet sind.
10. Fräswerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in tangentialer Anordnung an dem Träger (30) befestig ten Schneideinsätze (27,28) gegenüber einer Senkrechten zur Umfangstangente an den scheibenförmigen Träger (30) um einen Winkel geneigt sind, der gleich dem spitzen Nei gungswinkel (a) der Schneidkanten (17,18) neben den Frei machungen (19) ist, so daß diese Schneidkanten (17,18) vertikal zur Umfangstangente liegen.
11. Fräswerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von jeweils zwei tangential angeordneten Schneideinsätzen (27,28) und mindestens einem, vorzugs weise zwei bis vier Schneideinsätzen (23 bis 26) in late raler Anordnung an der Trägerperipherie befestigt sind, wobei die Schneideinsätze so angeordnet sind, daß bei den tangential befestigten Schneideinsätzen der Einstellwinkel der Schneidkanten (17 bzw. 18) gleich dem Einstellwinkel der Schneidkanten (16) der lateral befestigten Schneidein sätze ist.
12. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Unterstichbearbeitung in lateraler Anordnung mindestens ein weiterer Schneidein satz (31,32) vorgesehen ist, der seitlich und radial gegenüber den übrigen radial angeordneten Schneideinsät zen (23 bis 26) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorsteht.
13. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze am Innendurchmes ser angeordnet sind.
14. Verwendung des Fräswerkzeuges nach einem der Ansprüche 10 bis 13, zum Umfangfräsen von Kurbelwellen und Nockenwel len.
Description:
Beschreibung Schneideinsatz, Fräswerkzeug und Verwendung des Fräswerkzeuges Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz mit einer im wesentlichen quaderförmigen Grundform, der eine obere und eine untere Fläche besitzt, die im Abstand zueinander angeordnet sind und die von einem Befestigungsloch durchdrungen sind, der ferner 4 Seitenflächen aufweist, die zu der genannten oberen und der unteren Fläche senkrecht angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Fräswerkzeug mit einem schei- benförmigen Träger, an dessen Peripherie lateral und tangential Schneideinsätze angeordnet sind sowie eine Verwendung dieses Fräswerkzeuges.

Bei Zerspanungsarbeiten, bei denen Schneideinsätze gleichzeitig rotierend wie auch senkrecht zur Rotationsachse vorwärts bewegt werden, sind auf einem Werkzeugträger, insbesondere einem Scheibenfräser, peripher mehrere Schneideinsätze in wechselnder lateraler und tangentialer Anordnung vorgesehen. Unter einer tangentialen Anordnung ist zu verstehen, daß der Schneideinsatz umfangsseitig angeordnet ist und in Richtung Fräswerkzeugmit- telpunkt befestigt wird, hingegen bedeutet laterale Anordnung, daß der Schneideinsatz seitlich am Fräswerkzeug angeordnet ist und in axialer Richtung befestigt wird. Je nach gewünschter Schnittbreite des aus einem Träger und mehreren Schneideinsät- zen bestehenden Werkzeuges sind senkrecht zur Vorschubrichtung nebeneinander entsprechend viele Schneideinsätze vorzusehen.

Wegen des nicht unerheblichen Schneideinsatzverschleißes kommen Wendeschneidplatten mit mehreren nutzbaren Schneiden zum Einsatz. Die Zahl der nutzbaren Schneiden wird durch die Grund- form des Schneideinsatzes festgelegt, wobei sich bei einem Qua- der auf jeder Seite maximal 4 Schneidkanten ergeben. Die Qua- derform hat jedoch den Nachteil, daß der Quaderlänge entspre- chend lange Schneidkanten vorhanden sind, welche zu breiten Spanquerschnitten führen. In der Praxis werden hexagonale Schneidkörper mit je 6 gleich langen Schneiden pro Seite ver- wendet, wodurch sich insgesamt 12 nutzbare Schneiden ergeben.

Hexagonale Schneidkörper haben aufgrund des formbedingten Eckenwinkels von 120° den Nachteil, daß beim Umfangfräsen von Nuten und Einstichen Kollisionsprobleme mit den seitlichen Wan- genflächen auftreten und daß sich eine enge Zahnteilung nur mit größerem Aufwand realisieren läßt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen im wesentli- chen quaderförmigen Schneideinsatz zu schaffen, der über mög- lichst viele nutzbare Schneidkanten verfügt und bei denen die jeweils im Eingriff befindlichen Schneidkanten möglichst kleine Spanquerschnitte je Schneide erzeugen. Insbesondere Spanquetschungen oder undefinierte Spanabnahmen sind zu ver- meiden.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mit Schneideinsätzen bestücktes Fräswerkzeug (Scheibenfräser) zu schaffen, der eine enge Zahnteilung aufweist, so daß so viele Schneiden wie möglich gleichzeitig in Eingriff sind, damit ein möglichst schwingungsarmes Zerspanen bei gleichmäßiger defi- nierter Spanabnahme erzielt werden kann. Schließlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verwendung dieses Fräswerkzeuges anzugeben.

Die vorgenannte Aufgabe wird durch einen Schneideinsatz mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungswesentlich ist bei diesem Schneideinsatz, daß die längeren, als Schneiden wirkende Kanten jeweils durch eine Freimachung unterbrochen sind, wodurch an jeder Längsseite 6 nutzbare Schneidkanten geschaffen werden. Die neben den Freimachungen liegenden Schneidkanten und damit die jeweiligen Endflächenstücke der oberen und unteren Fläche sind gegenüber der Mittellängsachse der Längsseite bzw. der Mittellängsebene des Schneideinsatzes unter einem spitzen Winkel geneigt, der zwischen 2° und 30° liegt. Diese Neigung ist derart gerichtet, daß die genannten Endflächen der oberen und unteren Fläche zur kurzen Kante hin abfallen, wohingegen die jeweiligen mittleren Bereiche der oberen und unteren Flä- che, welche durch die Durchgangsbohrung durchbrochen sind, planparallel zueinander und erhaben erscheinen. Die genannte Abschrägung oder Ausnehmung, die mittig angeordnet ist, schafft einen Freiraum zwischen den jeweils hier angrenzenden Schneid- kanten.

Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßen Schneideinsatzes sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.

So ist die Freimachung vorzugsweise als Abschrägung ausgeführt, die gegenüber der Spanfläche unter einem Winkel von etwa 30° bis 60° verläuft.

Da die genannte Freimachung jeweils zur Schneideinsatzmitte hin eine Schneidkante begrenzt, ist der Übergangsbereich zwischen dieser Schneidkante und der Freimachung als bogenförmige Flanke ausgebildet, wobei der Flankenradius vorzugsweise gleich dem Eckenradius ist, über den die Schneidkante zu der kurzen benachbarten Schneidkante übergeht. Die Freimachung selbst bzw. der Freimachungsgrund ist vorzugsweise eben ausgestaltet. Die genannten Radien liegen vorzugsweise zwischen 0 und 1,6 mm.

Nach einer weiteren Ausgestaltung gehen die an einer Freima- chung angrenzenden Schneidkanten über eine Schräge in den vor- zugsweise ebenen Freimachungsgrund über, wobei die Schräge die- ser Flanke vorzugsweise gleich der Eckenfase ist, über den die Schneidkante zu der benachbarten Schneidkante übergeht. Die Eckenfase bzw. die Übergangsschräge der Flanke ist vorzugsweise zwischen 0 und 1,6 mm breit und nimmt einen Winkel von etwa 30° bis 60° ein.

Die sich bei dem erfindungsgemäßen Schneideinsatz ergebenden Spanflächen können eben ausgebildet sein, je nach zu leistender Zerspanungsarbeit aber auch erhabene und/oder muldenförmige Spanformelemente aufweisen, bei denen auf die nach dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen zurückgegriffen werden kann.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Fräswerkzeug mit einem scheibenförmigen Träger gelöst, an dessen Peripherie lateral und tangential Schneideinsätze der vorbeschriebenen Art so angeordnet sind, daß sich alle 12 Schneidkanten je Schneidein- satz durch Wechseln und Drehen der Schneideinsätze nutzen las- sen. Die Anzahl und die Anordnung der Schneideinsätze hängen dabei von der Bearbeitungsaufgabe, etwa von der zu fräsenden Kontur, insbesondere der Fräsbreite, und dem sich daraus erge- benden Frasverfahren ab. Man unterscheidet zwischen Fräswerk- zeugen zum ausschließlichen Umfangsfräsen bzw. zum Einstechfrä- sen. Die Anzahl und die Anordnung der Schneideinsätze werden ferner vom Material und der Rohteilkontur des Werkstückes beeinflußt.

Vorzugsweise sind die in tangentialer Anordnung an dem Träger befestigten Schneideinsätze gegenüber einer Senkrechten zur Umfangstangente an den scheibenförmigen Träger um einem Winkel geneigt, der gleich dem spitzen Neigungswinkel der Schneidkan- ten neben den Abschrägungen oder Ausnehmungen ist, so daß diese Schneidkanten vertikal zur Umfangstangente liegen. Mit dieser Anordnung der tangentialen Schneideinsätze wird bewirkt, daß jeweils nur eine der Schneidkanten neben einer Abschrägung oder Ausnehmung in Eingriff ist, wohingegen die zweite Schneidkante wegen der Schräg-Einspannung des Schneideinsatzes hinter der Zerspanungsebene liegt. Nach einer weiteren Ausführungsform kann dies derart ausgenutzt werden, daß mehrere Gruppen von jeweils 2 tangential angeordneten Schneideinsätzen und minde- stens einem, vorzugsweise 2 bis 4 Schneideinsätzen in lateraler Anordnung an der Trägerperipherie befestigt sind. Die beiden tangential eingespannten Schneideinsätze sind im Winkelabstand auf der Peripherie des scheibenförmigen Trägers zueinander angeordnet, wobei mindestens ein lateral eingespannter Schneideinsatz, vorzugsweise mehrere Schneideinsätze in ent- sprechender wechselseitiger Versetzung gegeneinander zu Bear- beitung des mittleren Bereiches der zu bearbeitenden Kontur dienen.

Sollen mit dem Fräswerkzeug noch Unterstiche gefertigt werden, wie z. B. bei Kurbelwellen, kann nach einer weiteren Ausge- staltung der Erfindung in lateraler Anordnung ein oder weitere (Unterstich-) Schneideinsätze vorgesehen sein, der oder die seitlich und radial gegenüber den übrigen lateral angeordneten Schneideinsätzen vorstehen.

Vorzugsweise wird das beschriebene Fräswerkzeug zum Umfangfrä- sen von Kurbelwellen oder Nockenwellen verwendet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine Längsseite eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht dieses Schneidein- satzes nach Fig. 1, Fig. 3 eine Teilseitenansicht eines Scheibenfräsers, Fig. 4 eine Teildraufsicht dieses Scheibenfräsers nach Fig. 3 Fig. 5 eine Projektion von 6 Schneideinsätzen eines Scheibenfräsers in eine Schneidebene und Fig. 6 eine Projektion von insgesamt 10 Schneideinsät- zen eines Scheibenfräsers in eine Schneidebene.

Wie Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, besteht der Schneidein- satz 10 aus einer im wesentlichen quaderförmigen Grundform, die eine obere Fläche 11 und eine untere Fläche 12 besitzt, die im Abstand zueinander angeordnet sind und die von einem Befesti- gungsloch 13 durchdrungen sind. Der Schneideinsatz besitzt fer- ner vier Seitenflächen, von denen in Fig. 1 und 2 nur die bei- den Flächen 14 und 15 sichtbar sind. Die Seitenflächen 14 bil- den mit den Flächen 8 und 9 bzw. der kleinen Seitenfläche 15 Schneidkanten, nämlich kurze Schneidkanten 16 und jeweils Schneidkanten 17 und 18, die durch eine Abschrägung 19 ausge- bildete Freimachung unterbrochen sind. Die Neigung der Kan- ten 17 und 18 gegenüber einer Mittellängsachse 20 (bzw. deren Parallelen) um einen Winkel a beträgt 2° bis 30°. Die Kan- ten 17 und 18 gehen über bogenförmige Flanken 21 in den Grund der Abschrägung 19 über, wobei der Bogenradius dieser Flanke 21 gleich dem Radius der Schneidecke ist. Durch die Abschrägung 19 oder sonstige Freimachungen werden die längeren Kanten in Schneidkanten 17 und 18 aufgeteilt, so daß an jeder Längs- seite 14 sechs nutzbare Schneidkanten entstehen. Die Flächen 8, 9 und 15 bilden Freiflächen und die Flächen 14 Spanflächen.

Wie Fig. 3 bis 5 zu entnehmen ist, können mehrere Schneidein- satze nach Fig. 1 und 2 auf einem Scheibenfräser 30 angeordnet werden, wobei im vorliegenden Fall entsprechend der Fräs- breite B (siehe auch Fig. 5) vier Schneideinsätze 23 bis 26 jeweils lateral eingespannt sind, deren durch die Schneidkan- ten 16 überstrichenen Schneidbereiche sich teilweise überlap- pen. Weiterhin sind Schneideinsätze 27 und 28 (letzterer schraffiert dargestellt) tangential eingespannt, wobei der Schneideinsatz 28 mit seiner Kante 17 und der Schneideinsatz 27 mit seiner Kante 18 schneiden. Entlang der Umfangsfläche des Scheibenfräsers 30 können mehrere solcher Sätze von zwei tan- gential eingespannten Schneideinsätzen und vier radial einge- spannten Schneideinsätzen über die Peripherie verteilt sein, z. B. 44 solcher Sätze.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, können zusätzlich neben den bereits zu Fig. 5 erläuterten Schneideinsätzen 23 bis 28 zusätzlich noch außen in radialer Einspannung Unterstich-Schneidein- sätze 31 und 32 eingespannt sein, welche mit einem radialen Überstandsmaß A die vorderen Schneidkanten 16 der Schneidein- sätze 23 bis 26 überragen. In diesem Fall wird die Schnitt- breite B durch die Unterstich-Schneideinsätze 31 und 32 bestimmt. Insgesamt ergeben sich somit pro Scheibenfräserseg- ment acht Schneideinsätze, nämlich vier lateral und zwei tan- gential eingespannte Schneideinsätze entsprechend der vorlie- genden Erfindung und zwei weitere Unterstich-Schneideinsätze.

Je nach Durchmesser des Scheibenfräsers sind 40 und mehr sol- cher Schneideinsatz-Gruppen direkt am Fräskörper oder in Seg- menten bzw. Kassetten montiert.

Die genannten Schneideinsätze können entweder unmittelbar in entsprechende Ausnehmungen des Werkzeugträgers eingesetzt und dort in nach dem Stand der Technik bekannter Weise z. B. über Spannschrauben befestigt werden, sie können jedoch auch in Kassetten 33 verspannt werden, die ihrerseits im Werkzeugträger befestigt sind. Kassetten haben den Vorteil, daß diese eben- falls als verschleißbare Werkzeugaufnahme austauschbar sind.