GÖBERL, Christian (Halbwegstrasse 5, Breitenwang, A-6600, AT)
Patentansprüche
1. Schneideinsatz für die Stechbearbeitung mit einer Längsachse A und einem Schneidkopf (13) an einem Ende mit einer etwa quer zur Längsachse A verlaufenden, stimseitigen Hauptschneidkante (1) und seitlichen, etwa parallel zur Längsachse A verlaufenden Nebenschneidkanten (2), wobei die
Hauptschneidkante (1) in Stimansicht gesehen, zwei etwa parallel zu einer Horizontalen H verlaufende Randabschnitte (3) und einen etwa deckungsgleich mit der Horizontalen H verlaufenden, gegenüber den Randabschnitten (3) abgesenkten Mittelabschnitt (4) aufweist, wobei die Randabschnitte (3) mit schräg verlaufenden Verbindungsabschnitten (5) in den Mittelabschnitt (4) übergehen und wobei die von den Randabschnitten (3) , den Verbindungsabschnitten (5) und dem Mittelabschnitt (4) ausgehenden Spanflächen (6,7,8) von der Hauptschneidkante (1) weg nach rückwärts verlaufen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Draufsicht gesehen in den übergangsbereichen zwischen den Spanflächen (7) der Verbindungsabschnitte (5) und der Spanfläche (8) des Mittelabschnittes (4) rippenförmige Erhebungen (9) angeordnet sind, welche einen Teil der Hauptschneidkante (1 ) bilden und von der Hauptschneidkante (1 ) weg in etwa parallel zur Längsachse A des Schneideinsatzes verlaufen und dass die Verschneidungslinien (10) zwischen den Spanflächen (6) der Randabschnitte (3) und den Spanflächen (7) der Verbindungsabschnitte (5) derart von der Hauptschneidkante (1) weg verlaufen, dass sich ihr Abstand zur jeweiligen zugehörigen Nebenschneidkante (2) über eine erste Teilstrecke (11) bis zu einer Länge Li stetig verringert und dass sich dieser
Abstand auf einer zweiten Teilstrecke (12) ab einer Länge L 2 von der Hauptschneidkante (1) bis zu einer Länge L 3 von der Hauptschneidkante (1) stetig vergrößert, wobei Li = 5 bis 50 % von der Stechbreite B, L 2 = Li + 0 bis 50 % von B und L 3 = L 2 + 5 bis 125 % von B.
2. Schneideinsatz für die Stechbearbeitung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilstrecke (11) und die zweite Teilstrecke (12) Geraden sind und dass der Winkel ßi den die erste Teilstrecke (11) mit einer Parallelen zur Längsachse A einschließt, im Bereich von 5° bis 30° und der Winkel ß 2 den die zweite Teilstrecke (12) mit einer Parallelen zur
Längsachse A einschließt, im Bereich von 10° bis 60° liegt.
3. Schneideinsatz für die Stechbearbeitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schräg verlaufenden Verbindungsabschnitte (5) Geraden sind, welche mit einer Horizontalen H einen Winkel ß 3 im Bereich von 10° bis 60 ° einschließen.
4. Schneideinsatz für die Stechbearbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenunterschied hi zwischen den Randabschnitten (3) und dem Mittelabschnitt (4) im Bereich von 3 bis 20 % von der Stechbreite B liegt.
5. Schneideinsatz für die Stechbearbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe h 2 der rippenförmigen Erhebungen (9) im Bereich von 15 bis 100 % von der Höhe hi zwischen den
Randabschnitten (3) und dem Mittelabschnitt (4) beträgt.
6. Schneideinsatz für die Stechbearbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rippenförmigen Erhebungen (9) im Querschnitt in etwa die Form eines Kreissektors aufweisen.
7. Schneideinsatz für die Stechbearbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die übergangspunkte zwischen den horizontal verlaufenden Randabschnitten (3) und den schräg verlaufenden Verbindungsabschnitten (5) an der Hauptschneidkante (1) einen Abstand B1 voneinander aufweisen, der im Bereich von 40 bis 85 % von der Stechbreite B liegt.
8. Schneideinsatz für die Stechbearbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die höchsten Punkte der rippenförmigen Erhebungen (9) einen Abstand B2 voneinander aufweisen, welcher im Bereich von 15 bis 50 % von der Stechbreite B liegt. |
SCHNEIDEINSATZ
Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die Stechbearbeitung mit einer Längsachse A und einem Schneidkopf an einem Ende mit einer etwa quer zur Längsachse A verlaufenden, stirnseitigen Hauptschneidkante und seitlichen, etwa parallel zur Längsachse A verlaufenden Nebenschneidkanten, wobei die Hauptschneidkante in Stirnansicht gesehen, zwei etwa parallel zu einer Horizontalen H verlaufende Randabschnitte und einen etwa deckungsgleich mit der Horizontalen H verlaufenden, gegenüber den Randabschnitten abgesenkten Mittelabschnitt aufweist, wobei die Randabschnitte mit schräg verlaufenden Verbindungsabschnitten in den Mittelabschnitt übergehen und wobei die von den Randabschnitten, den Verbindungsabschnitten und dem Mittelabschnitt ausgehenden Spanflächen von der Hauptschneidkante weg nach rückwärts verlaufen.
Ein derartiger Schneideinsatz ist beispielsweise in der EP 0 454 824 B1 beschrieben. Nachteilig bei einem derartigen Schneideinsatz ist, dass bei Ausführungen, bei denen die stirnseitige Schneidkante nicht senkrecht zur Längsachse angeordnet ist, sondern schräg nach rechts oder links geneigt dazu verläuft, wie es für verschiedenen Einsatzfälle gefordert ist, nur ein ungünstiger Spanablauf erzielt wird.
Die US 5 423 639 beschreibt einen Schneideinsatz für die Stechbearbeitung der anschließend an die gerade verlaufende stirnseitige Schneidkante in der Spanfläche eine muldenförmige Vertiefung aufweist, deren Breite von der stirnseitigen Schneidkante weg zuerst größer und dann wieder kleiner wird, wobei in der Vertiefung an den Randseiten zwei rippenförmige Erhebungen angeordnet sind, welche nicht unmittelbar an die stirnseitige Schneidkante heranreichen und mit zunehmender Entfernung von der Schneidkante auseinander laufen. Bei einer derartigen Ausgestaltung sind die Auswirkungen dieser rippenförmigen Erhebungen auf die Spanformgebung stark eingeschränkt. Darüber hinaus wird durch die gerade verlaufende stirnseitige Schneidkante besonders bei duktilen Werkstoffen eine ungenügende
Spanquerstauchung erreicht, welche notwendig wäre, um ein Verklemmen des Spanes in der Stechnut zu verhindern.
In der EP 1 219 369 B1 ist ein Schneideinsatz für die Stechbearbeitung beschrieben, der auf der im Wesentlichen ebenen Spanfläche eine kugelförmige Vertiefung aufweist, welche bis an die stirnseitige Schneidkante heranreicht. Durch die kugelförmige Ausgestaltung der Vertiefung wird der Span in seinem Ablauf kaum geführt und insbesondere auch wiederum keine optimale Spanquerstauchung erreicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen Schneideinsatz für die Stechbearbeitung zu schaffen, mit dem eine optimale Querstauchung des Spanes erreicht wird und bei dem insbesondere auch bei einer schräg zur Längsachse verlaufenden stimseitigen Schneidkante ein günstiger Spanablauf erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass in Draufsicht gesehen in den übergangsbereichen zwischen den Spanflächen der Verbindungsabschnitte und der Spanfläche des Mittelabschnittes rippenförmige Erhebungen angeordnet sind, welche einen Teil der Hauptschneidkante bilden und von der Hauptschneidkante weg in etwa parallel zur Längsachse A des
Schneideinsatzes verlaufen und dass die Verschneidungslinien zwischen den Spanflächen der Randabschnitte und den Spanflächen der Verbindungsabschnitte derart von der Hauptschneidkante weg verlaufen, dass sich ihr Abstand zur jeweiligen zugehörigen Nebenschneidkante über eine erste Teilstrecke bis zu einer Länge Li stetig verringert und dass sich dieser Abstand auf einer zweiten Teilstrecke ab einer Länge L 2 von der Hauptschneidkante bis zu einer Länge L 3 von der Hauptschneidkante stetig vergrößert, wobei Li = 5 bis 50 % von der Stechbreite B, L 2 = Li + 0 bis 50 % von B und L 3 = L 2 + 5 bis 125 % von B.
Insbesondere durch das Zusammenspiel der bis an die Schneidkante heranreichenden rippenförmigen Erhebungen mit der speziell auf die
Stechbreite abgestimmten Geometrie der Spanmulde ergibt sich eine optimale Spanführung und Querstauchung des Spanes.
Die zwei seitlichen Randstege, welche durch die etwa horizontal verlaufenden Randabschnitte der stimseitigen Schneidkante mit den zugehörigen Spanflächen gebildet werden, haben den Erstkontakt mit dem zu zerspanenden Werkstück und lassen den Span mit weichem Schnitt nach hinten gerade ablaufen. Gleichzeitig verstärken sie die Schneideckenbereiche und wirken als Widerlager zur tiefer liegenden Spanmulde, welche durch den abgestuften Mittelabschnitt und die seitlichen Verbindungsabschnitte der Hauptschneidkante und die zugehörigen Spanflächen gebildet wird. Durch diese Spanmulde erfährt der ablaufende Span die notwendige Querstauchung. Durch die rippenförmigen Erhebungen, die bis an die Hauptschneidkante heranreichen, erfährt der Span eine weitere Querstauchung und wird gezielt wie auf Schienen gegen das Ende der Spanmulde am Ende des Schneidkopfes geführt. Die von den schräg verlaufenden Verbindungsabschnitten der Hauptschneidkante ausgehenden Spanflächen verlaufen über eine Länge L 1 von der Hauptschneidkante ausgehend unter einem Winkel ßi auseinander laufend, so dass die Spanmulde zunächst offener wird. Dieser offene Bereich schafft den notwendigen Freiraum, dass der ablaufende Span keine zu starke Längskrümmung erhält und zu kurz bricht bzw. über die Spanmulde in Form eines unkontrollierten Fließspanes schießt. Anschließend an diesen offener werdenden Bereich kann sich die Spanmulde bis zu einer Länge L 2 von der Hauptschneidkante weg unter einem anderen Winkel wie der Abschnitt über die Länge L 1 erweitern, oder auch in etwa konstante Breite aufweisen. Sie sollte sich in diesem Abschnitt jedoch möglichst noch nicht, zumindest nicht in stärkerem Umfang, verkleinem. Erst ab dem Ende der Länge L 2 laufen die schräg nach unten verlaufenden Spanflächen unter einem Winkel ß 2 stark konvergierend bis zu einer Länge L 3 von der Hauptschneidkante weg zusammen, so dass die Spanmulde verkleinert wird und Prallflächen gebildet werden. Diese Prallflächen bewirken je nach Größe des gewählten Winkels ß 2 eine weitere Querstauchung oder nur eine Führung des ablaufenden Spanes. Die zusammenlaufenden Spanflächen können sich in der Längsachse des Schneideinsatzes treffen oder auch mit einem bestimmten Abstand von der Längsachse enden. Die eventuell sich
daran anschließenden, weiter nach hinten bis an das Ende des Schneidkopfes verlaufenden Spanflächen können dann praktisch beliebig verlaufen, da sie die Spanbildung kaum mehr beeinflussen, d.h. sie können etwa parallel zur Längsachse A oder unter einem kleineren Winkel ß 2 zusammenlaufen, aber auch wieder auseinander laufend ausgeführt sein.
Wichtig bei der Bemessung der Längen Lt, L 2 und L 3 ist, dass sie innerhalb der angegebenen Verhältnisse zur Stechbreite B des Schneideinsatzes stehen, da nur unter diesen Bedingungen optimale Zerspanungsergebnisse erzielt werden.
Werden die erfindungsgemäßen Schneideinsätze asymmetrisch mit schräg nach links oder rechts zur Längsachse A verlaufender Hauptschneidkante ausgeführt, wird durch die entlang der Länge Li auseinander laufenden Abschnitte der Spanflächen erreicht, dass das Verhältnis von Breite der Spanleitstufenmulde zu den Randstegen weitgehend konstant bleibt. Die rippenförmigen Erhebungen in der Spanmulde drücken sich in den zuerst normal von der Hauptschneidkante abfließenden Span ein und lenken diesen in Längsrichtung des Schneideinsatzes um. Zusätzlich können bei derartigen Schneideinsätzen die Prallflächen zur verbesserten Spanlenkung dadurch herangezogen werden, dass der Winkel ß≥ unter dem die Prallflächen zusammenlaufen, von einer Prallfläche zur anderen unterschiedlich groß ausgeführt wird.
Besonders gute Zerspanungsergebnisse werden erreicht, wenn die erste Teilstrecke und die zweite Teilstrecke als Geraden ausgeführt sind und der Winkel ßi den die erste Teilstrecke mit einer Parallelen zur Längsachse A einschließt, im Bereich von 5° bis 30° und der Winkel ß 2 den die zweite Teilstrecke mit einer Parallelen zur Längsachse A einschließt, im Bereich von 10° bis 60° liegt. Sollten die Teilstrecken kurvenförmig ausgeführt sein, werden die Winkel ßi und ß 2 , als die Winkel bestimmt, welche die Tangenten im Mittelpunkt der jeweiligen Teilstrecke mit einer Parallelen zur Längsachse A einschließen.
Von Vorteil ist es auch, wenn die schräg verlaufenden Verbindungsabschnitte Geraden sind, welche mit einer Horizontalen H einen Winkel ß 3 im Bereich von 10° bis 60° einschließen.
Der Höhenunterschied hi zwischen den Randabschnitten und dem Mittelabschnitt der Hauptschneidkante liegt vorteilhafterweise im Bereich von 3 bis 20 % von der Stechbreite B, wobei der günstigste Bereich für die Höhe h 2 der rippenförmigen Erhebungen im Bereich von 15 bis 100 % von dieser Höhe hi liegt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die rippenförmigen Erhebungen im Querschnitt in etwa die Form eines Kreissektors aufweisen.
Für den Abstand Bi der übergangspunkte zwischen den horizontal verlaufenden Randabschnitten und den schräg verlaufenden Verbindungsabschnitten an der Hauptschneidkante ist es günstig, wenn er im Bereich von 40 bis 85 % von der Stechbreite B liegt.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die höchsten Punkte der rippenförmigen Erhebungen einen Abstand B 2 von einander aufweisen, der im Bereich von 15 bis 50 % von der Stechbreite B liegt.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Stecheinsatz in Draufsicht Figur 2 den Stecheinsatz nach Figur 1 in Stirnansicht Figur 3 den Stecheinsatz nach Figur 1 in Schrägansicht
In den Figuren 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßer Schneideinsatz für die
Stechbearbeitung dargestellt. Der Schneideinsatz weist eine Längsachse A mit einem Schneidkopf -13- an einem Ende mit einer etwa quer zur Längsachse A
verlaufenden stirnseitigen Hauptschneidkante -1 - sowie seitlichen, etwa parallel zur Längsachse A verlaufenden Nebenschneidkanten -2- auf. In Stirnansicht nach Figur 2 gesehen, weist die Hauptschneidkante -1 - zwei parallel zur Horizontalen H verlaufende Randabschnitte -3- sowie einen in der Horizontalen H liegenden, gegenüber den Randabschnitten -3- um die Höhe hi abgesenkten Mittelabschnitt -4- auf. Die Höhe hi der Absenkung beträgt etwa 14 % von der Stechbreite B. Der Mittelabschnitt -4- ist mit den Randabschnitten -3- über schräg verlaufende Verbindungsabschnitte -5- verbunden. Anschließend an diese einzelnen Abschnitte -3-, -4-, -5- der Hauptschneidkante -1 - verlaufen entsprechende Spanflächen -6-, -7-, -8- von der Hauptschneidkante -1 - weg nach rückwärts, bis sie gegen das Ende des Schneidkopfes -13- hin nach oben zu auslaufen.
In Draufsicht nach Figur 1 gesehen verlaufen die Verschneidungslinien -10- zwischen den Spanflächen -6- der Randabschnitte -3- und den Spanflächen -7- der Verbindungsabschnitte -5- derart, dass sie von der Hauptschneidkante -1 - weg über eine gerade Teilstrecke -11- bis zu einer Länge Li unter einem Winkel ßi kontinuierlich auseinander laufen, so dass sich ihr Abstand zur jeweiligen zugehörigen Nebenschneidkante -2- stetig verringert. Daran anschließend an diese Teilstrecken -11- schließt sich jeweils ein kurzer, etwa parallel zur Längsachse A verlaufender Abschnitt bis zu einer Länge L 2 von der Hauptschneidkante -1 - weg, an. Anschließend an diese Abschnitte verlaufen die Verschneidungslinien -10- über gerade Teilstrecken -12- bis zu einer Länge L 3 von der Hauptschneidkante -1 - weg kontinuierlich konvergierend, so dass sich ihr Abstand von der zugehörigen Nebenschneidkante -2- stetig vergrößert. Die einzelnen Längen L 1 , L 2 und L 3 sind dabei so ausgelegt, dass Li etwa 13 %, L 2 etwa Li + 5 % und L 3 etwa L 2 + 21 % von der Stechbreite B beträgt. Von der Länge L 3 an, verlaufen die Verschneidungslinien -10- zunächst etwa parallel zur Längsachse A, um dann gegen Ende des Schneidkopfes -13- hin im ansteigenden Bereich leicht konvergierend zusammen zu laufen. In den übergangsbereichen zwischen den Spanflächen -7- der Verbindungsabschnitte -5- und der Spanfläche -8- des Mittelabschnittes -4- sind rippenförmige Erhebungen -9- mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt angeordnet, welche unmittelbar von der Hauptschneidkante -1- weg parallel zur Längsachse des Schneidkopfes -13- des Schneideinsatzes verlaufen. Die Höhe h 2 dieser
rippenförmigen Erhebungen beträgt etwa 43 % von der Höhe hi um den der Mittelabschnitt -A- der Hauptschneidkante -1 - gegenüber den Randabschnitten - 3- abgesenkt ist.