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Title:
CUTTING INSERT FOR MACHINING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/166053
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cutting insert for machining workpieces, consisting of a polygonal body with a machining surface (10), a contact surface (11) spaced apart from same and free surfaces (21, 22), which connect the machining and contact surfaces (10, 11) to one another and form respective cutting edges together with the machining surface, wherein the cutting edges have at least one rounded cutting corner (13) which, when the machining surface (10) is viewed from above, has a central region with a first radius of curvature (R1) and respective laterally adjacent trailing edge regions (14, 15), which run in a linear manner or have a large radius of curvature (R2), wherein at least one of the cutting edge regions connecting directly to said trailing edge region (14, 15) has an indentation (16, 17).

Inventors:
ZHAO QUANLIANG (DE)
AGUSTIN-PAYA JOSE (DE)
Application Number:
PCT/DE2019/100129
Publication Date:
September 06, 2019
Filing Date:
February 11, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ZCC CUTTING TOOLS EUROPE GMBH (DE)
International Classes:
B23B27/14
Foreign References:
US20120294686A12012-11-22
US20110070038A12011-03-24
EP3175945A12017-06-07
US20090129874A12009-05-21
EP1598132A12005-11-23
EP0706433B11997-03-19
EP0706403B12002-08-21
DE4136417A11993-05-06
EP0696942B11998-01-21
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE VOMBERG & SCHART (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Schneideinsatz für die zerspanende Bearbeitung von Werkstücken,

bestehend aus einem polygonalen Körper mit einer Spanfläche (10), einer hierzu beabstandeten Auflagefläche (1 1 ) und Freiflächen (21 , 22), welche die Span- und die Auflagefläche (10, 1 1 ) miteinander verbinden und die zusammen mit der Spanfläche jeweilige Schneidkanten bilden, wobei die Schneidkanten mindestens eine gerundete Schneidecke (13) aufweisen, die - in einer Draufsicht auf die Spanfläche betrachtet - einen mittleren Bereich mit einem ersten Krümmungsradius (Ri) und sich jeweils seitlich hieran anschließende Schleppschneiden-Bereiche (14, 15), die linear verlaufen oder einen großen Krümmungsradius (Fte) besitzen, aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens einer der Schneidkantenbereiche, die sich unmittelbar an den vorgenannten Schleppschneiden-Bereich (14, 15) anschließen, eine

Einkerbung (16, 17) aufweist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich

mehrere hintereinander angeordnete Schleppschneiden-Bereiche (14, 15) auf einer Seite im Anschluss an die Schneidkante befinden, bei denen jeweils auf jedem Schleppschneiden-Bereich eine Einkerbung folgt.

3. Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbung (16, 17) eine Tiefe von 0,2 bis 1 mm und eine Breite von 0,3 bis 1 mm aufweist.

4. Schneideinsatz nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbung (16, 17) sich über die gesamte Freifläche erstreckt.

5. Schneideinsatz nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleppschneiden-Bereiche (14, 15) der Schneidkante eine Länge von 0,3 mm bis 0,7 mm besitzen.

6. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (Ri) des mittleren Bereiches (13) 0,02 mm bis 2,4 mm, vorzugsweise 0,4 mm bis 1 ,2 mm beträgt.

7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) des Schleppschneiden-Bereichs (14, 15), das heißt der Höhenunterschied der Schleppschneide zum Endpunkt der Schneidecke 0,005 mm bis 0,03 mm beträgt.

8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiwinkel 0° beträgt und/oder der Schneideinsatz als

Wendeschneidplatte ausgebildet ist.

9. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten außerhalb des mittleren Bereiches (13), der weiteren Bereiche (14, 15) und der Einkerbungen (16, 17) einen eingeschlossenen Winkel von 35° bis 90° bilden.

10. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz, bezogen auf eine

Schneideckenwinkelhalbierende (23) spiegelsymmetrisch ist.

1 1. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch

gekennzeichnet, dass die Spanfläche (10) in der Schneideinsatzecke (13) unter einen Spanwinkel von < 0°, vorzugsweise 7° bis 70° geneigt ist und in eine Spanformmulde (103) übergeht.

12. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch

gekennzeichnet, dass innerhalb der Spanformmulde (103) jeweils zwischen dem durch die Einkerbungen (16, 17) bestimmten Bereiche rippenförmige Erhebungen (18) angeordnet sind, deren Längsachsen auf oder parallel zur Schneideckenhalbierenden (23) liegen und/oder das eine rippenförmige Erhebung (19) vertikal zur Schneidkante ausgerichtet auf die tiefste Stelle der Einkerbung (16, 17) zeigt.

13. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch

gekennzeichnet, dass im Abstand von der Schneidkante ein erhabener Spanbrecher (101 ) vorgesehen ist, der Form von zwei in Richtung der Einkerbungen (16, 17) weisenden Längsrippen (19) ausläuft.

Description:
Schneideinsatz für die zerspanende Bearbeitung

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die zerspanende Bearbeitung von Werkstücken, bestehend aus einem polygonalen Körper mit einer Spanfläche, einer hierzu beabstandeten Auflagefläche und Freiflächen, welche die Span- und die Auflagefläche miteinander verbinden und die zusammen mit der Spanfläche jeweilige Schneidkanten bilden, wobei die Schneidkanten mindestens eine gerundete

Schneidecke aufweisen, die - in einer Draufsicht auf die Spanfläche betrachtet - einen mittleren Bereich mit einem ersten Krümmungsradius und sich jeweils seitlich hieran anschließende Schleppschneiden-Bereiche, die linear verlaufen oder einen größeren Krümmungsradius besitzen, aufweist.

Der Hauptanwendungsbereich der angesprochenen Schneideinsätze ist das Plan- und Längsdrehen von Werkstücken.

Es ist bekannt, dass der von den Tangenten der beiden Schneidkanten

eingeschlossene Eckenradius eines Schneideinsatzes von erheblicher Bedeutung für die Standzeit des Werkzeuges und die Oberflächengüte des mit dem Schneideinsatz bearbeiteten Werkstückes ist. Ein größerer Eckenradius verteilt die Schnittarbeit über einen längeren Teil der Schneide, was standzeitverbessernd wirkt und auch die entstehende Hitze besser ableiten lässt. Andererseits ist die Qualität der gedrehten Oberfläche eines Werkstückes im Wesentlichen von der Kombination aus dem Werkzeugvorschub, der Schnitttiefe und dem Eckenradius sowie auch der

Schnittgeschwindigkeit abhängig. Zur Verbesserung der Oberflächenqualität eines Werkstückes ist daher in der EP 0 706 433 B1 vorgeschlagen worden, einen

Schneideinsatz mit einem Schneideckenbereich zu verwenden, der einen ersten Krümmungsradius und beidseitig hieran anschließenden zweiten Bereich mit einem zweiten, größeren Krümmungsradius besitzen. Der Schneideinsatz soll so zu einem Werkstück ausgerichtet sein, dass die Tangente wenigstens eines Zwischenpunktes auf dem zweiten Bereich mit dem größeren Krümmungsradius parallel zur

Vorschubrichtung liegt, so dass der zweite Bereich mit größeren Krümmungsradius eine Art Schälwirkung ausübt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Schneideinsatz zu verbessern, insbesondere um ihn auch für die mittlere Zerspannung von 1 ,5 mm bis zu 6 mm, vorzugsweise 2 mm bis 3 mm anwendbar zu machen.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist mindestens einer der Schneidkantenbereiche, die sich unmittelbar an den vorgenannten Schleppschneiden-Bereich anschließen, mit einer Einkerbung versehen.

Es ist bekannt, dass ohne den Schleppschneidenbereich beim Drehen eines

Werkstückes, bei dem der Schneideinsatz gegenüber dem Werkstück einen

Vorschub erfährt, entsprechend dem Schneideinsatzeckenradius eine wellenförmige Oberfläche entsteht. Die beim Zerspanen„nachlaufende“ Schleppschneide, die wie in der EP 0 706 403 B1 beschrieben, einen bis zu 50 mal größeren Radius besitzen kann, hat die Funktion, die Werkstückoberfläche zu glätten, um eine verbesserte geringere Oberflächenrauigkeit zu erhalten. Erfindungsgemäß bevorzugte

Schneideinsatzeckenradien liegen zwischen 0,02 mm und 2,4 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 0,8 mm. Der Radius R2 des anschließenden

Schleppschneidenbereiches ist erheblich größer und kann vorzugsweise

6 Ri < R2 ^ 12 Ri betragen, also beispielsweise zwischen 1 mm und 28 mm, vorzugsweise zwischen 4 mm und 19 mm liegen. Die Sekante, die durch eine Verbindung der Endpunkte der Schleppschneide mit einem Radius R2 gebildet wird, hat erfindungsgemäß eine Länge von bis zu 1 mm. Es ist ebenso möglich, die Schleppschneide über eine Kantenlänge von bis zu 1 mm geradlinig auszubilden.

Die unmittelbar an die Schleppschneide angrenzende Einkerbung liegt im aktiven Schnittbereich des Schneideinsatzes, was insbesondere für Werkzeugvorschubratten von 0,25 mm/U bis 0,55 mm/U und Schnitttiefen zwischen 0,03 mm und 6 mm gilt.

Durch diese Maßnahme wird zum einen die aufzuwendende Schnittkraft im Bereich der schlichtend wirkenden Schneidkante minimiert, und die Spanbildung des ablaufenden Werkstückspans optimiert. Bevorzugt wird die Erfindung bei einem Vorschub zwischen 0,25 mm/U bis 0,55 mm/U und einer Schnitttiefe zwischen 0,03 mm bis 6 mm, vorzugsweise 2 mm bis 3 mm verwendet.

Der Vorteil der Einkerbung im Bereich, in dem die Schleppschneide als

Schlichtschneide wirkt, liegt in einer deutlichen Entlastung der Schneidkanten. Beim Schlichten erzeugte Spänne können bei einem Kühlmitteleinsatz leichter

weggeschwemmt werden. Der Schleppschneiden-Bereich, der beim Plan- oder Längsdrehen die Schnitttiefe erzeugt, wird ebenfalls durch eine Einkerbung begrenzt, welche bei der Spanformung zu einer„Eindellung“ des Spans führt, die den

Spanbruch fördert. Dies ist insbesondere für duktile Materialien von Bedeutung.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich jedoch auch auf solche Schneidkanten, bei denen mehrere Schleppschneiden-Bereiche durch Einkerbungen unterbrochen sind. In diesem Fall schließt sich an die Schneidecke eine erste Schleppschneide an, auf die eine erste Einkerbung folgt, woran im Schneidkantenfortlauf sich die weitere, geringfügige gegenüber der ersten Schleppschneide vorstehende zweite

Schleppschneide anschließt, wohinter im Schneidkantenverlauf ebenfalls eine Einkerbung folgt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So hat sich eine Tiefe von 0,2 mm bis 1 mm und eine Breite von 0,3 mm bis 1 mm der Einkerbung als günstig erwiesen. Bei negativen Schneideinsätzen, die auch als Wendeschneidplatten ausgestaltet sind, erstreckt sich die Einkerbung

vorteilhafterweise über die gesamte Freifläche, was die Fierstellung eines aus einem Carbid oder Cermit-Werkstoff bestehenden Schneideinsatzes erleichtert.

Die Länge des Schleppschneiden-Bereiches der Schneidkante ist vorzugsweise 0,3 mm bis 0,7 mm lang. Der Radius des mittleren Bereiches der Schneidecke liegt zwischen 0,2 mm und 2,4 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 mm und 1 ,2 mm. Um den Schneideinsatz auch als Wendeschneidplatte verwenden zu können, wird ein

Freiwinkel von 0° gewählt. Wie prinzipiell nach dem Stand der Technik bekannt, besitzt dieser Schneideinsatz einen mittleren Bereich, der vorzugsweise plateauförmig ausgebildet ist und eine Planfläche besitzt, die oberhalb der Schneidkantenebene liegt, so dass jede der Planflächen als Auflagefläche beim Einspannen des Schneideinsatzes dienen kann. Dies gilt sowohl für solche

Schneideinsätze, die über ein mittleres Befestigungsloch zum Durchgriff einer Spannschraube besitzen als auch für solche, die über eine Klemmpratze im

Werkzeughalter fixiert werden, die in eine entsprechend ausgeformte Mulde eingreift.

Die Erfindung ist auch bei sogenannten positiven Schneideinsätzen anwendbar, deren Freiwinkel > 0° ist.

Vorzugsweise schließen die Winkel außerhalb des mittleren Bereiches und der Schleppschneiden-Bereiche und der Einkerbungen einen Winkel zwischen 35° und 90° ein. Insbesondere ist der erfindungsgemäße Schneideinsatz, bezogen auf eine Schneideckenwinkelhalbierende spiegelsymmetrisch ausgebildet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt die an die Schneidkante anschließende Spanfläche eine muldenförmige Ausbildung, so dass der ablaufende Span über die Mulde geführt und aufgebogen und am Ende der Mulde gebrochen wird.

Weiterhin sind innerhalb der Spanfläche jeweils zwischen den durch die

Einkerbungen bestimmten Bereichen rippenförmige Erhebungen angeordnet, deren Längsachsen auf oder parallel zur Schneideckenwinkelhalbierenden liegen.

Zusätzlich oder alternativ ist eine rippenförmige Erhebung vertikal zur Schneidkante ausgerichtet, so dass sie auf die tiefste Stelle der Einkerbung zeigt.

Solche rippenförmigen Erhebungen, die prinzipiell nach dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 41 36 417 A1 oder EP 0 696 942 B1 bekannt sind, dienen dazu, den beim Zerspanen ablaufenden Span zu krümmen und derart aufzubiegen, dass der Span leicht brechen kann. Insbesondere wird im Abstand von der Schneidkante ein erhabener Spanbrecher verwendet, der in Form von zwei in Richtung der Einkerbungen weisenden

Längsrippen ausläuft. Der mittlere erhabene Spanbrecher kann die abfallende Flanke eines mittleren Plateaus einer bereits erwähnten Wendeschneidplatte sein; diese abfallende Flanke dient als Spanleitstufe.

Die zusätzliche Anordnung von zwei in Richtung der Einkerbungen weisenden Längsrippe bewirkt, dass der beim Schlichtschneiden entstehende Span aufgebogen und gebrochen wird, so dass die Bildung unerwünschter Wirrspänen vermieden wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes,

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf den Schneideinsatz nach Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Ansicht aus Richtung„X“ nach Fig. 2 in einer

Teildarstellung,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 2 und

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in Fig. 2.

Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Schneideinsatz des Typs CNMG120408, die im vorliegenden Fall als Wendeschneidplatte ausgebildet ist und auf der Ober- sowie der Unterseite jeweils vier Schneidkanten aufweist, die in jeweiligen Schneidecken mit abgerundeten Kanten verbunden sind. Die Schneidkanten werden durch eine Spanfläche 10, 11 und vier Freiflächen 21 , 22 gebildet. Inmitten einer jeden

Spanfläche befindet sich ein Plateau 101 , 1 11 , das wechselweise als Auflagefläche dienen kann. Die abfallenden Flanken des Plateaus, die in Fig. 1 mit 102 und 1 12 bezeichnet sind, bilden Spanleitstufen.

Jeweils gegenüberliegende Schneidecken 13 (siehe Fig. 2) weisen einen mittleren Bereich mit einem Kantenradius Ri von 0,8 mm auf. An diesen Kantenradius schließen sich jeweilige Schleppschneiden-Bereiche 14 und 15 einer Länge I von 0,6 mm an, worauf unmittelbar eine Einkerbung 16 und 17 einer Länge li von 0,4 mm und einer Tiefe t von 0,3 mm folgt. Die beiden Schneidkanten 22, 21 schließen einen Winkel von 80° miteinander ein. Die Schneidkantenecke 13, die Schleppschneiden- Bereiche 14, 15, die Einkerbungen 16, 17 sowie die Schneidkanten 21 , 22 sind symmetrisch zu der Schneideckenwinkelhalbierenden 23 ausgebildet. An die

Schneidecke 13 sowie die Bereiche 14, 15, 16, 17 schließt sich eine

Spanformmulde 103 an, in der mehrere rippenförmige Spanformelemente 18 angeordnet sind. Eines der Spanformelemente liegt mit seiner Längsachse auf der Schneideckenwinkelhalbierenden 23, die übrigen jeweils parallel zu dieser

Schneidwinkelhalbierenden. Gegenüber den Schneidkanten 21 , 22 ergibt sich ein Winkel von 75° zwischen einer Schneidkante 21 und der Längsachse einer rippenförmigen Erhebung 18.

Zusätzlich zu diesen erhabenen Spanformelementen 18, die in der

Spanformmulde 103 angeordnet sind, erstrecken sich von dem mittleren Plateau fingerförmige erhabene Spanformelemente 19 in die Mulde 103, deren Längsachse in Richtung auf die tiefste Stelle der Einkerbung 16, 17 zeigt. Im Anschluss an die Schneidkante ist im vorliegenden Fall eine Fase 104 im Anschluss an die

Schneidkantenecke 13 vorgesehen, die an der größten Stelle 0,15 mm breit ist und vor dem Beginn des Bereiches 14, 15 ausläuft. In diesem Bereich ist das erhabene Spanformelement 18 (siehe Fig. 5) nur 0,1 mm von der Schneidkante 14 bzw. 15 entfernt.

Der erfindungsgemäße Schneideinsatz wird für Werkstückendbearbeitungen vorzugsweise bei einer Schnitttiefe von 0,03 mm bis 6 mm und einem Vorschub von 0,25 mm/U bis 0,55 mm/U verwendet. Alternativ sind auch Werkstückbearbeitungen mit Schnitttiefen von 1 mm bis 2,5 mm und Vorschüben von 0,25 mm/U bis 0,4 mm/U möglich.