Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
STAR-TYPE INDEXABLE CUTTING INSERT AND TOOL SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/172462
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tool system with a main part (1), a clamping element (2), and a cutting insert (3) for machining workpieces (7). The main part (1) has a recess (4), which forms an insert seat (25) for the cutting insert (3), in order to receive the cutting insert (3); the cutting insert (3) is secured in the insert seat (25) by the clamping element (2); and the cutting insert (3) has cutting edges (6a, 6b) on the circumferential surface (9) of the cutting insert. In order to substantially increase the adjustment angle (A) in the machining/advancing direction (20) towards the workpiece (7), shorten the engagement length of the cutting edge (6a, 6b) on the workpiece, and reduce the passive force (Fp) during the machining process, the circumference (9) of the cutting insert (3) is formed by protrusions (5) and recesses (16).

Inventors:
HENZLER UWE (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/057304
Publication Date:
September 27, 2018
Filing Date:
March 22, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CERAM GMBH (DE)
International Classes:
B23B29/04; B23B27/14; B23B27/16
Domestic Patent References:
WO1998001249A11998-01-15
WO2013088433A12013-06-20
WO2018011782A12018-01-18
WO2017202679A12017-11-30
WO2004024379A12004-03-25
WO2005021192A12005-03-10
WO2003013770A12003-02-20
Foreign References:
DE102011007076A12012-10-11
US3922766A1975-12-02
GB2081142A1982-02-17
RU2302320C12007-07-10
EP0075148A21983-03-30
US6190096B12001-02-20
EP2823921A12015-01-14
EP1536903A12005-06-08
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1 . Schneidplatte (3) für ein Werkzeugsystem wobei die Schneidplatte wenigstens zwei Ausnehmungen (16) aufweist, um im Werkzeugsystem positioniert zu werden und wobei die Schneidplatte an ihrem Umfang (9) Flanken (6a, 6b), die Schneidkanten (6a, 6b) bildend in die Spitze (10) übergehen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang (9) der Schneidplatte (3) durch Vorsprünge (5) und Ausnehmungen (16) gebildet ist und die Form eines Sterns oder Zahnrads aufweist. 2. Schneidplatte (3) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (5) und Ausnehmungen (16) in gleichen oder in ungleichen Abständen an dem Umfang (9) der Schneidplatte (3) angeordnet sind.

3. Schneidplatte (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Flanken (6a, 6b) geradlinig ausgebildet sind. 4. Schneidplatte (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Flanken (6a, 6b) in einem Winkel (B) zueinander angeordnet sind und dass der Bereich des Winkels (B) 45° bis 105° umfasst.

5. Schneidplatte (3) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3) fünf bis zehn, bevorzugt acht Vorsprünge (5) aufweist. 6. Schneidplatte (3) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3) fünf bis zehn, bevorzugt acht Ausnehmungen (5) aufweist.

7. Schneidplatte (3) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3) als Wendeschneidplatte ausgebildet ist und aus kubischen Bornitrid (CBN) oder aus polykristalinem kubischen Bornitrid (PCBN) oder einer gesinterten Keramik, wie Aluminiumoxid-Keramik oder Siliziumnitrid- Keramik oder SiAlON-Keramik besteht.

8. Schneidplatte (3) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3) eine Ober- (15) und eine Unterseite hat, auf denen jeweils zumindest eine Mulde (1 1 a, 1 1 b) angeordnet ist/sind, wobei eine erste Mulde (1 1 a) eine ringförmige Ausbuchtung mit einem Boden (12) ist, die Ausbuchtung über eine Ringfläche vom Boden (12) in die Ober- (15) oder Unterseite übergeht und die Ausbuchtung eine Erhebung (13) umschließt, deren Spitze (14) oberhalb des Bodens (12) und unterhalb der Ober- (15) oder Unterseite liegt.

9. Schneidplatte (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur ersten Mulde (1 1 a) eine zweite Mulde (1 1 b) angeordnet ist, wobei die erste Mulde (1 1 a) tiefer als die zweite Mulde (1 1 b) und beide tiefer als die Ober- (15) oder Unterseite angeordnet sind.

10. Schneidplatte (3) nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3) eine Ober- (15) und eine Unterseite hat, die glatt, ohne Vertiefung oder Erhöhung ausgeführt ist/sind.

1 1 . Werkzeugsystem mit einem Grundkörper (1 ), einem Spannelement (2), einem Spanmittel (18) und einer Schneidplatte (3) gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken (7), wobei der Grundkörper (1 ) eine Ausnehmung (4) mit einem Plattensitz (25) zur Aufnahme der Schneidplatte (3) aufweist, und die Schneidplatte (3) vom Spannelement (2) und dem Spannmittel (18) in der Ausnehmung (4) befestigt ist.

12. Werkzeugsystem nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) einen Adapter (26) aufnimmt, wobei der Adapter (26) eine Ausnehmung (4') mit einem Plattensitz (25) zur Aufnahme der Schneidplatte (3) aufweist und die Schneidplatte (3) vom Spannelement (2) und dem Spannmittel (18) in der Ausnehmung (4') des Adapters befestigt ist.

13. Werkzeugsystenn nach Anspruch 1 1 und 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4, 4') als Hinterschnitt ausgebildete Anlageflächen (24) aufweist, die in die Ausnehmungen (16) zweier benachbarter Vorsprünge (5) einer Schneidplatte (3) eingreifen und so ein sicheres Halten der Schneidplatte (3) im Betrieb ermöglicht wird.

14. Werkzeugsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (24) Vorsprünge in Form von Nasen (17) sind, die die Zwischenräume (16) zweier benachbarter Vorsprünge (5) der Schneidplatte (3) nahezu vollständig ausfüllen.

Description:
Stern-Wendeschneidplatte und Werkzeugsystem

Die Erfindung betrifft eine Schneidplatte zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, wobei die Schneidplatte an ihrem Umfang Schneidkanten aufweist und ein Werkzeugsystem mit einem Grundkörper, einem Spannelement und einem Spannmittel, wobei der Grundkörper eine Ausnehmung mit einem Plattensitz zur Aufnahme der Schneidplatte aufweist und die Schneidplatte durch das Spannelement in der Ausnehmung auf dem Plattensitz befestigt ist.

Ein derartiges Schneidwerkzeug ist in der EP 2 823 921 A1 beschrieben. Speziell ist eine Wendeschneidplatte mit einer regelmäßigen polygonalen Form mit fünf bis acht Ecken an einem Ende eines Werkzeug-Grundhalters so befestigt, dass eine von zwei benachbarten Seiten einer Außenumfangsfläche als eine Spanfläche mit einem negativen Spanwinkel dient, die andere der beiden benachbarten Seiten als eine vordere Flankenfläche dient; und eine Kante zwischen den beiden benachbarten Seiten als Schneidkante mit einem Spitzenwinkel dient. Ein Tauschen der Ecken ist durchführbar, so dass bei einer Oktagon-Wendeschneidplatte insgesamt 16 (8 * 2) Schneiden zur Verfügung stehen. Der Spitzenwinkel beträgt bei einer Oktagon-Wendeschneidplatte 135°.

Eine Schneidplatte sowie ein Werkzeugsystem sind hohen Anforderungen ausgesetzt. Diese sind abhängig von den zu bearbeitenden Materialien in Verbindung mit den Prozessparametern wie beispielsweise Vorschubsgeschwindigkeit, Schnitttiefe und zu erzeugende Oberflächenqualitäten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Werkzeugsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 1 zu verbessern um die gesteigerten Prozessanforderungen zu erfüllen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale einer Schneidplatte des Anspruchs 1 und durch die Merkmale eins Werkzeugsystems des Anspruchs 1 1 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Schneidplatte weist einen deutlich vergrößerten Einstellwinkel„A" (siehe Figur 4) auf. Der Winkel zwischen der Längsachse des zu bearbeitenden Werkstücks und der Schneidkante der Schneidplatte wird als Einstellwinkel„A" bezeichnet. Diese erfindungsgemäße Winkelvergrößerung führt zu einer Reduzierung der Eingriffslänge der Schneide am Werkstück. Dadurch verringert sich während der Bearbeitung, im Einsatz der Schneidplatte, die sogenannte Passivkraft„Fp" (siehe Figur 4). Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen führen zu einer reduzierten Belastung des Werkzeugsystems, des Werkstücks und der Bearbeitungsmaschine. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schneidplatte erhöht sich deren Standzeit aufgrund der reduzierten Reibung. Zusätzlich wird der Kerbverschleiß minimiert. Wenn, im Folgenden von einer Schneidplatte gesprochen wird, so ist auch immer eine Wendeschneidplatte gemeint, die sowohl an ihrer Oberseite wie auch an ihrer Unterseite Schneidkanten aufweisen kann.

Der Umfang einer erfindungsgemäße Schneidplatte weist in Draufsicht die Form eines Sterns (Schriftzeichen bzw. Symbol) oder Zahnrads auf. Dabei ist unter sternförmig ein geschlossener Kurvenzug zu verstehen, wobei die Abstände, ausgehend von einem Zentrum der Außenform, des Umfangs, bis zur der Außenform unterschiedliche Beträge aufweisen können. Eine quaderförmige Schneidplatte weist eine sternförmige Ober- und Unterseite auf, die über eine Umfangsfläche miteinander verbunden sind. Der Umfang bzw. die Umfangsfläche der Schneidplatte kann durch Vorsprünge und Ausnehmungen in Form von Zacken oder Zähnen gebildet sein. Die Vorsprünge und Ausnehmungen können gleichmäßig, mit identischen Abständen zueinander, über den Umfang verteilt angeordnet sein. Die Anzahl der Vorsprünge und Ausnehmungen kann identisch sein oder kann voneinander abweichen. Die Anzahl der Vorsprünge und Ausnehmungen kann gerade oder ungerade sein. Beispielsweise 2 + n wobei n=2 ist oder 1 + n wobei n=2 ist. Es sind auch Ausführungsformen möglich bei denen die Verteilung der Vorsprünge und Ausnehmungen an dem Umfang in unregelmäßigen Abständen erfolgt. Die am Umfang angeordneten Vorsprünge und Ausnehmungen, können identische Maße, wie beispielsweise Länge, Breite, Winkel, etc. aufweisen und sind dann symmetrisch ausgebildet. Es ist aber beispielsweise auch möglich, dass die Maße innerhalb eines einzelnen Vorsprungs bzw. einer Ausnehmung voneinander abweichen und somit die Vorsprünge bzw. die Ausnehmungen von einer Symmetrie abweichen.

Die Schneidplatte weist erfindungsgemäß jeweils fünf bis zehn, bevorzugt acht Vorsprünge und Ausnehmungen auf. Die bevorzugte Ausführungsform mit jeweils 8 Vorsprüngen und Ausnehmungen, d.h. eine Oktagon-Schneidplatte wird noch genauer beschrieben. Acht Vorsprünge bieten eine optimale Ausführungsform mit einem größtmöglichen Einstellwinkelbereich von 55° bis 85°und eine Schnitttiefe bis 3 mm (siehe Figurenbeschreibung).

Die Vorsprünge bzw. die Ausnehmungen können geradlinige Flanken aufweisen, die in einem Winkel (B), einem Spitzenwinkel (B) von 45° bis 105° zueinander angeordnet sind. Die geradlinig ausgebildeten, in einem Winkel zueinander angeordneten, Flanken die als Schneidkanten ausgebildet sind gehen in eine Spitze über. Da die Flanken der Vorsprünge einen Spitzenwinkel (B) von 45° bis 105° einschließen, ergibt sich die sternähnliche Form der Schneidplatte. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schneidkanten (Flanken) der Vorsprünge vergrößert sich der Einstellwinkel „A" in Bearbeitungs-A/orschubrichtung zum Werkstück deutlich (siehe Figuren und zugehörige Beschreibung). Zusätzlich reduziert sich dadurch die Eingriffslänge der Schneidkante am Werkstück. Dadurch wird bei ansonsten gleichen Bearbeitungsbedingungen die Passivkraft „Fp" reduziert. Dies hat wiederum einen positiven Einfluss auf die Reibung, die reduziert wird und den damit verbundenen geringeren Kerbverschleiß. Insgesamt ist beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Schneidplatte die Belastung auf das Werkzeug, das Werkstück und die Maschine gesenkt und die Standzeit der Schneidplatte erhöht.

In einer speziellen Ausführungsform können die Flanken Formen aufweisen, die von geradlinigen Flanken abweichen. Die Flanken können konkav, konvex oder als Kurvenzug, beispielsweise als Spline ausgebildet sein. Unabhängig ihrer Form sind die Flanken immer in einem Winkel zueinander angeordnet, der wie oben beschrieben einen Bereich von 45° bis 105° einschließt.

Eine erfindungsgemäße Schneidplatte kann als Wendeschneidplatte ausgebildet sein, wodurch die Anzahl an verwendbaren Schneiden verdoppelt ist. Sie weist dann an ihrer Ober- und Unterseite Schneidkanten auf. So kann die Schneidplatte, sollten beispielsweise die Schneidkanten der Oberseite verschlissen sein, um 180 Grad gedreht werden um die Schneidkanten der Unterseite zu verwenden. Bei einer Wendeschneidplatte sind Ober- und Unterseite identisch ausgebildet. Eine Schneidplatte kann bevorzugt aus kubischen Bornitrid (CBN) oder aus polykristalinem kubischen Bornitrid (PCBN) oder einer gesinterten Keramik, wie Aluminiumoxid-Keramik oder Siliziumnitrid-Keramik oder SiAlON-Keramik bestehen. Dies ist zum Beispiel in der WO 2005/021 192 A1 beschrieben.

Die Schneidplatte hat wie alle Schneidplatten eine Ober- und eine Unterseite. An der Ober- bzw. Unterseite kann zumindest eine Mulde angeordnet sein oder diese Ober- bzw. Unterseite sind glatt ausgeführt. Eine glatt ausgebildete Oberbzw. Unterseite, weist keine Vertiefung oder Erhöhung auf. Unter einer glatten Fläche wird eine ebene planare Fläche verstanden. Weist die Ober-, bzw. die Unterseite eine Mulde auf, so hat dies den Vorteil der besseren Zentrierung der Schneidplatte beim Spannen und kann ein Herausfliegen der Schneidplatte aus ihren Plattensitz im Werkzeug-Grundkörper verhindern.

In bevorzugter Ausführungsform ist auf der Ober- und Unterseite eine erste Mulde angeordnet, die eine ringförmige Ausbuchtung mit einem Boden aufweist. Diese Ausbuchtung geht über eine Ringfläche vom Boden in die Ober- oder Unterseite über. In einem Ausführungsbeispiel kann die Ausbuchtung eine Erhebung umschließen, deren Spitze oberhalb des Bodens der Mulde und unterhalb der Oberoder Unterseite liegt. Diese Mulde (beschrieben in der WO 03/013770 A1 ) dient zur formschlüssigen Fixierung und Spannung der Schneidplatte auf dem Grundkörper des Werkzeugs. Besonders für ziehende Schnitte, bei dem die Schneidplatte durch die wirkenden Schnittkräfte aus ihrem Sitz gezogen werden könnte, bietet sich diese Schneidplatte mit der besonderen Mulde an. Zur weiteren Beschreibung dieser Mulde siehe die genannte Druckschrift. Die vorgenannte Ringfläche kann als Konus, Korbbogensenkung oder als Kalottenform ausgeführt sein. Es kann sich auch um eine ebene, in einem Winkel zur Ober- bzw. Unterseite angeordnete Ringfläche handeln.

Zusätzlich zur beschriebenen Spannmulde kann koaxial zur ersten Spannmulde eine zweite Spannmulde angeordnet sein, wobei die erste Spannmulde tiefer als die zweite Spannmulde und beide tiefer als die Ober- oder Unterseite angeordnet sind. Beschrieben ist dies in der EP 1 536 903 A. Beim Klemmen dieser Schneidplatte im Grundkörper liegt das Spannelement auf der zweiten Spannmulde auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Spannmulde ein. Der Abstand von der Auflagefläche des Spannelements zur Mulde ist damit immer konstant und ist nicht abhängig von Laser-, Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Schneidplattenoberseiten.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Werkzeugsystems in dem eine vorbeschriebene erfindungsgemäße Schneidplatte angeordnet ist, weist der Grundkörper des Werkzeugsystems eine Ausnehmung auf, die durch einen Plattensitz und Anlageflächen begrenzt wird. Die Anlageflächen der Ausnehmung sind so geformt, dass sie einen Hinterschnitt bilden. Diese Anlageflächen des Hinterschnitts greifen in die Zwischenräume zweier benachbarter Vorsprünge einer Schneidplatte ein und fixieren die Schneidplatte wiederholbar sicher im Grundkörper des Werkzeugsystems. Ein Herausfliegen der Schneidplatte im Betrieb wird dadurch unterbunden. Ein sicheres Halten der Schneidplatte im Betrieb wird durch die Anlageflächen des Hinterschnitts im Grundkörper des Werkzeugsystems sichergestellt. Der Hinterschnitt ist ein zu einer Mulde einer Schneidplatte zusätzliches Sicherungsmittel und ist auch besonders für eine Schneidplatte mit glatter Ober- und Unterseite sinnvoll. Der Hinterschnitt der Ausnehmung sichert das wiederholbare positionsgenaue Halten der Schneidplatte unabhängig, ob diese eine Mulde oder eine glatte Oberseite aufweist.

Zusätzlich zu den vorbeschriebenen Hinterschnitten, kann die Ausnehmung weitere Anlageflächen aufweisen, mit denen die Positionierung einer Schneidplatte gewährleistet werden kann. Diese Anlageflächen können in Form von Vorsprüngen ausgebildet sein, die in eine Ausnehmung einer Schneidplatte greifen. Es entsteht eine zusätzliche formschlüssige Verbindung in Form von Nut und Feder zwischen der Ausnehmung und der Schneidplatte. Abhängig von den Anforderungen, kann ein erfindungsgemäßes Werkzeugsystem mehrere dieser formschlüssigen Verbindungen aufweisen.

Die Anlageflächen sind bevorzugt Nasen, die die Zwischenräume zweier benachbarter Vorsprünge bzw. Zähne einer Schneidplatte nahezu vollständig ausfüllen. Unter benachbart wird auf dem Umfang bzw. der Umfangsfläche benachbart verstanden. In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Werkzeugsystems ist die vorbeschriebene Ausnehmung mit dem Hinterschnitt in einem Adapter ausgebildet. Der Adapter ist ortsfest in einer Ausnehmung am Grundkörper des Werkzeugsystems befestigt. Dies ermöglicht eine einheitliche Ausnehmung im Grundkörper eines Werkzeugsystems unabhängig von der Außenform, d.h. von der Anzahl der Vorsprünge und Ausnehmungen einer Schneidplatte. Dadurch entsteht eine einheitliche Schnittstelle zwischen Grundkörper und Adapter. An dieser Schnittstelle, d.h. in dieser Ausnehmung, können verschiedene Adapter, deren Außenform kongruent zur Ausnehmung im Grundkörper ausgebildet ist, befestigt werden. Die Ausnehmung, die Schnittstelle, kann eine Form aufweisen, die von der Ausnehmung die die Schneidplatte aufnimmt, abweicht. Die Ausnehmung im Adapter selbst kann dann mit Hinterschnitten versehen sein, die kongruent zur Außenform der verwendeten Schneidplatte ausgebildet sind. So ist es möglich, in einem Grundkörper mit einer einheitlichen Ausnehmung verschieden ausgebildete Adapter aufzunehmen, die wiederum verschiedene Schneidplatten mit unterschiedlicher Anzahl von Vorsprüngen und Ausnehmungen aufnehmen können. So ist es beispielsweise möglich einen Adapter, der eine sternförmige Schneidplatte mit beispielsweise vier Vorsprüngen und einen anderen Adapter der eine sternförmige Schneidplatte mit beispielsweise acht Vorsprüngen in derselben Ausnehmung eines Grundkörpers aufzunehmen. Beide Adapter haben eine Außenform, die kongruent zur Form der Ausnehmung im Grundkörper des Werkzeugs ist. Die Form der Ausnehmung im Adapter, in der die Schneidplatte aufgenommen wird, unterscheidet sich jedoch. In einem Adapter ist diese Form der Ausnehmung an eine Schneidplatte mit jeweils vier Vorsprüngen und Ausnehmungen und im anderen Fall ist diese Form der Ausnehmung an eine Schneidplatte mit jeweils acht Vorsprüngen und Ausnehmungen angepasst.

Eine erfindungsgemäße Schneidplatte weist eine Längsachse auf. Diese ist quer, vorzugsweise im einem Winkel von 90 Grad, zur Ober- bzw. Unterseite der Schneidplatte angeordnet. Die Schneidplatte wird in Richtung ihrer Längsachse in die Ausnehmung geschoben, mit anderen Worten sie wird von„oben" eingesetzt. Die Schneidplatte wird soweit in die Ausnehmung des Grundkörpers eingeschoben, bis sie an dem Plattensitz anliegt. Die Schneidplatte kann nicht von„vorne" in die Ausnehmung eingeführt werden. Die Richtung von „vorne" wäre senkrecht zur Längsachse der Schneidplatte in Richtung des Werkstücks. Damit die Vorsprünge des Grundkörpers zwischen die Vorsprünge der Schneidplatte greifen können, muss die Schneidplatte über die zum Eingriff vorgesehenen Vorsprünge positioniert und anschließend eingesetzt werden. Die Anlageflächen der Vorsprünge können die Ausnehmungen zweier benachbarter Vorsprünge der Schneidplatte nahezu vollständig ausfüllen. Die Einschubrichtung der Schneidplatte wird durch den Plattensitz begrenzt. Der Plattensitz kann vorzugsweise eine Fläche des Grundkörpers sein. Dann wird die Ausnehmung, wobei der Plattensitz ein Teil dieser Ausnehmung ist, durch Anlageflächen des Grundkörpers begrenzt. Um Fertigungstoleranzen auszugleichen, kann in der Ausnehmung auch eine Auflage angeordnet sein. Diese Auflage liegt dann mit ihrer Unterseite an dem Plattensitz an, wobei ihre Oberseite die Anlagefläche für eine erfindungsgemäße Schneidplatte bildet. Weist ein Grundkörper eine Auflage auf, so wird die Einschubrichtung einer Schneidplatte durch die Oberseite der Auflage begrenzt. Die Tiefe der Ausnehmung in einem Grundkörper des Werkzeugsystems in der eine Auflage angeordnet ist, ist in der Regel um die Höhe der Auflage größer als die Tiefe einer Ausnehmung in der keine Auflage vorgesehen ist.

Bezugszeichenliste

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert. Dabei zeigt

Figurl : einen Auszug des Werkzeugsystenns, umfassend ein

Grundkörper, eine Schneidplatte, ein Spannelement und ein

Spannmittel auszugsweise und in schematischer Darstellung,

Figur 2 einen Ausschnitt des Werkzeugsystems gemäß Figur 1 ohne

Spannelement in schematischer Darstellung, Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß Figur 2 in schematischer

Darstellung,

Figur 4: eine erfindungsgemäße Schneidplatte gemäß der Figuren 1 bis 3 mit zwei Mulden in Draufsicht in schematischer Darstellung, Figur 5: die Schneidplatte gemäß Figuren 4 mit zwei Mulden in Draufsicht auf eine Oberseite der Schneidplatte eingepasst in einer Ausnehmung 4 des Grundkörpers eines Werkzeugsystems in schematischer Darstellung,

Figur 6a bis 6d: verschiedene Ausführungsformen einer Schneidplatte gemäß

Figur 5 in schematischer Darstellung,

Figur 7: die Schneidplatte gemäß Figuren 4 ohne Mulden in Draufsicht auf eine Oberseite der Schneidplatte eingepasst in einer Ausnehmung des Grundkörpers eines Werkzeugsystems in schematischer Darstellung und

Figur 8: den Grundkörper eines erfindungsgemäßen Werkzeugsystems mit einer Ausnehmung die zur Aufnahme eines Adapters ausgebildet ist, wobei der Adapter eine Ausnehmung zur Aufnahme einer erfindungsgemäße Schneidplatte ausgebildet ist auf, auszugsweise und in schematischer Darstellung.

Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeugsystem, bzw. den zum Werkstück 7 (Figur 4) gewandten vorderen Teil eines Grundkörpers 1 des Werkzeugsystems. Auf dem Grundkörper 1 ist mit einem Spannmittel 18 ein Spannelement 2 befestigt. Das Spannelement 2 drückt mit einem Vorsprung in Form einer Nase eine erfindungsgemäße Stern-Wendeschneidplatte 3, nachfolgend als Schneidplatte 3 bezeichnet, in eine Ausnehmung 4 im Grundkörper 1 . Die Schneidplatte 3 ist in der Ausnehmung 4 des Grundkörpers 1 angeordnet und liegt auf einem Plattensitz 25 auf. Die Schneidplatte 3 wird weiter unten genauer beschrieben. Hier nur so viel, dass die Schneidplatte 3 die äußere Form eines Sterns (Schriftzeichen) oder Zahnrads aufweist, wobei im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 der Umfang bzw. die Umfangsfläche 9 aus gleichmäßig über den Umfang verteilten identischen Vorsprüngen 5 mit jeweils zwei geradlinig verlaufenden Flanken 6a, 6b gebildet ist. Die Flanken 6a, 6b gehen Schneidkanten bildend in die Spitze 10 (Figur 3) über. Siehe hierzu insbesondere die Ausschnitte in den Figuren 2 bis 4.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1 ohne Spannelement 2. Gut zu erkennen ist die Ausnehmung 4 mit dem Plattensitz 25 auf dem Grundkörper 1 . Die Ausnehmung 4 weist auskragende Vorsprünge in Form von Nasen 17 auf, die als Anlageflächen für die Schneidplatte 3 dienen. Diese Nasen 17 greifen in die Ausnehmungen 16 zweier benachbarter Vorsprünge 5 der Schneidplatte 3 ein und verhindern so ein Herausschleudern der Schneidplatte 3 im Einsatz. Die Schneidplatte 3 kann nicht von„vorne" in die Ausnehmung 4 geschoben werden, sondern wird von „oben" eingesetzt bis sie mit ihrer Unterseite am Plattensitz 25 anliegt. Die Schieberichtung von „vorne" wäre senkrecht zur Längsachse der Schneidplatte. Damit die Vorsprünge 17 des Gundkörpers 1 zwischen die Vorsprünge 5 der Schneidplatte 3 greifen können, muss die Schneidplatte 3 über den zum Eingriff vorgesehenen Vorsprünge 17 positioniert und anschließend eingesetzt werden. Die Anlageflächen der Vorsprünge 17 können die Ausnehmungen 16 zweier benachbarter Vorsprünge 5 der Schneidplatte 3 nahezu vollständig ausfüllen.

Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2. Die beiden auskragenden Vorsprünge 17 an der Ausnehmung 4 weisen an ihren Enden eine Mündung auf und bilden in diesem Bereich eine Einschnürung. Die Schneidplatte 3 wird in die Ausnehmung von oben eingeführt und kann aufgrund der verengten Mündung nicht nach „vorne" entweichen. Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Schneidplatte 3 hat eine glatte Oberseite 15, d.h. weist keine Mulde auf der Oberseite bzw. der Oberfläche auf. Ansonsten zeigen gleiche Bezugszeichen auch gleiche Merkmale.

Figur 4 zeigt die Schneidplatte 3 gemäß der Figuren 1 bis 3 mit zwei Mulden 1 1 a, 1 1 b in Draufsicht auf eine Oberseite 15 der Schneidplatte 3 im Eingriff stehend mit einem Werkstück 7. Die Schneidplatte 3 hat die äußere Form eines Sterns, es ist das Schriftzeichen bzw. das Symbol gemeint, bzw. eines Zahnrads. Auf der Umfangsfläche 9 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt acht identische Vorsprünge 5 in Form von Zähnen mit jeweils zwei geradlinig verlaufenden Flanken 6a, 6b ausgebildet, die zueinander einen Spitzenwinkel B einschließen. Erfindungsgemäß liegt dieser Spitzenwinkel B zwischen 45° und 105°. Der Abstand zwischen der Spitze 10 und dem Schnittpunkt p zweier Schneidkannten 6a und 6b zweier benachbarter Vorsprünge 5 bildet die Länge einer Flanke 6a, 6b. Die Flanken 6a, 6b der Vorsprünge 5 gehen Schneidkanten bildend in die Spitze 10 der Vorsprünge 5 über. Die Flanken 6a, 6b sind wenigstens in dem Bereich der Spitze 10 als Schneidkannte ausgebildet. Die Schneidkanten können über die gesamte Länge der Flanken 6a, 6b ausgebildet sein. Sie können auch ausgehend von der Spitze 10, nur Bereiche der Flanken 6a, 6b umfassen. Diese Bereiche können von 100% bis 50% bevorzugt 100% bis 75% der Länge der Flanken 6a, 6b betragen. In Figur 4 sind acht Zähne 5 gezeigt. Mit der gestrichelten Linie 21 ist die Außenkontur einer Standard-Oktagon-Schneidplatte mit einem Spitzenwinkel B von 135° dargestellt. Das erfindungsgemäße an der hier vorgestellten Schneidplatte 3 ist der wesentlich kleinere Spitzenwinkel B, wodurch insgesamt die Belastung auf das Werkzeug, das Werkstück und die Maschine gesenkt und die Standzeit der Schneidplatte 3 aufgrund reduzierter Reibung erhöht und damit der Kerbverschleiß minimiert ist.

Das Werkstück 7 ist in Figur 4 schematisch dargestellt. Der Pfeil 20 gibt die Vorschubrichtung des Werkzeugs bzw. der Schneidplatte 3 an. Der Einstellwinkel ist mit A bezeichnet und die Passivkraft beim Bearbeitungsprozess mit Fp.

Die Schneidplatte gemäß Figur 4 zeigt, im Gegensatz zu der Schneidplatte gemäß den Figuren 1 bis 3 eine erste Mulde 1 1 a auf der Oberseite 15. Wenn, wie schon erwähnt, von einer Schneidplatte gesprochen wird, so ist immer eine Wendeschneidplatte gemeint, die auch auf ihrer Unterseite eine Mulde 1 1 a aufweisen kann. Die Mulde 1 1 a ist kreisförmig ausgebildet und weist einen Boden 12 auf, der über eine Ringfläche 22 in eine zweite Mulde 1 1 b übergeht. In der Mitte der ersten Mulde 1 1 a befindet sich eine Erhebung 13, deren Spitze 14 unterhalb der Oberseite 15 der Schneidplatte 3 und bevorzugt unterhalb der zweiten Mulde 1 1 b liegt.

Die Ringfläche 22 kann konisch als Korbbogensenkung oder als Kalottenform oder als ebene Fläche ausgeführt sein. Die Ringfläche 22 kann in einem Winkel zur Oberseite 15 angeordnet sein.

Zum Einspannen auf dem Grundkörper 1 greift das Spannelement 2 mit angepasster geformter Nase formschlüssig in die erste Mulde 1 1 a der Schneidplatte 3 ein (nicht dargestellt). Diese Mulde 1 1 a dient zur formschlüssigen Spannung auf einem Grundkörper 1 eines Werkzeugsystems. Besonders für ziehende Schnitte, bei dem die Schneidplatte 3 durch die wirkenden Schnittkräfte aus ihren Sitz gezogen werden könnte, bietet diese Mulde 1 1 a große Vorteile bezüglich der Fixierung der Schneidplatte 3.

Damit Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Oberseite 15 der Schneidplatte 3 die Fixier- bzw. Klemmeigenschaften der Schneidplatte 3 nicht beeinflussen, ist koaxial zur ersten Mulde 1 1 a eine zweite Mulde 1 1 b angeordnet, wobei die erste Mulde 1 1 a tiefer als die zweite Mulde 1 1 b und beide tiefer als die Oberseite 15 angeordnet sind (Figur 4). Beim Klemmen dieser Schneidplatte 3 liegt das Spannelements 2 auf der zweiten Mulde 1 1 b auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Mulde 1 1 a ein. Der Abstand von der Auflagefläche des Spannelements zur Mulde 1 1 a ist damit immer konstant und ist nicht abhängig von Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Oberseite 15 der Schneidplatte 3.

Die Schneidplatte 3 kann aus PCBN oder aus CBN oder aus einer gesinterten Keramik, wie Aluminiumoxid-Keramik oder Siliziumnitrid-Keramik oder SiAlON- Keramik bestehen. Die entsprechende Kontur der Schneidplatte 3 bzw. auch der Mulden 1 1 a, 1 1 b kann beispielsweise mittels Laserbearbeitung oder auch über eine entsprechende Formgebung des Grünkörpers hergestellt werden. Der so hergestellte Grünkörper wird dann getrocknet und gesintert. Die Schneidplatte 3 kann mit einer Beschichtung versehen sein.

Figur 5 zeigt die Schneidplatte 3 gemäß Figuren 4 mit zwei Spannmulden 1 1 a, 1 1 b in Draufsicht auf eine Oberseite 15 der Schneidplatte 3. Die Ausnehmung 4 im Grundkörper 1 des Werkzeugsystems ist ersichtlich. Die Vorsprünge 17 in Form von Nasen 17 greifen in die Ausnehmungen 16, in die Zwischenräume der Vorsprünge 5 der Schneidplatte 3 ein. Der Pfeil 23 kennzeichnet die Richtung des Rückzugs des Spannelements 2 und der Schneidplatte 3. Siehe hierzu die vorhergehenden Figuren. Der gezeigte Rückzug bewirkt, dass die in Richtung des Werkstücks 7 weisende Flanke, hier 6a an der zugewandten Anlagefläche 24 des Vorsprungs 17 anliegt. Mit ap ist die Schnitttiefe bezeichnet, die in dieser Ausführungsform, die einen Spitzenwinkel von 75° aufweist, maximal 2,68 mm beträgt. Der Einstellwinkel A liegt bei 70°. Zwei Flanken 6b, 6a zweier benachbarter Vorsprünge 5a, 5b schließen in dieser Ausführungsform einen Winkel von 120° ein.

Die Figuren 6a bis 6d zeigen eine erfindungsgemäße Schneidplatte 3, in alternativen Ausführungsformen. Die maximal möglichen Schnitttiefen ap sind vom jeweiligen Spitzenwinkel B abhängig.

Die Schneidplatte 3 gemäß Figur 6a hat einen Einstellwinkel A von 85°, bei einem Spitzenwinkel B von 45° und einer maximalen Schnitttiefe ap von 3,08 mm. Zwei Flanken 6b, 6a zweier benachbarter Vorsprünge 5a, 5b schließen in dieser Ausführungsform einen Winkel von 90° ein.

Die Schneidplatte 3 gemäß Figur 6b hat einen Einstellwinkel A von 75°, bei einem Spitzenwinkel B von 65° und einer maximalen Schnitttiefe ap von 2,79 mm. Zwei Flanken 6b, 6a zweier benachbarter Vorsprünge 5a, 5b schließen in dieser Ausführungsform einen Winkel von 1 10° ein. Die Schneidplatte 3 gemäß Figur 6c hat einen Einstellwinkel A von 65°, bei einem Spitzenwinkel B von 85° und einer maximalen Schnitttiefe ap von 2,58 mm. Zwei Flanken 6b, 6a zweier benachbarter Vorsprünge 5a, 5b schließen in dieser Ausführungsform einen Winkel von 130° ein.

Die Schneidplatte 3 gemäß Figur 6d hat einen Einstellwinkel A von 55°, bei einem Spitzenwinkel B von 105° und einer maximalen Schnitttiefe ap von 2,38 mm. Zwei Flanken 6b, 6a zweier benachbarter Vorsprünge 5a, 5b schließen in dieser Ausführungsform einen Winkel von 150° ein.

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen handelt es sich um erfindungsgemäße Ausführungen einer Schneidplatte. Der Einstellwinkel A, der Spitzenwinkel B sowie die Schnitttiefe ap können im Sinne der Erfindung an die erforderlichen Prozessbedingungen angepasst werden und von den oben beschriebenen Werten abweichen.

Figur 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Grundkörpers 1 eines erfindungsgemäßen Werkzeugsystems. Soweit die Merkmale dieses Ausführungsbeispiels mit den vorbeschriebenen identisch sind, gelten dieselben Bezugszeichen und die obige Beschreibung. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 weist zusätzlich zu den Vorsprüngen 17 weitere Vorsprünge 27 auf. Dadurch entspricht die Form der Ausnehmung 4, in einem Bereich, der Form der Umfangsfläche 9 der Schneidplatte 3. Die Vorsprünge 27 dienen als zusätzliche Positionierhilfen einer erfindungsgemäßen Schneidplatte 3. Es sind auch Ausführungsformen möglich, die im Bereich der Ausnehmung 4 außer den Vorsprüngen 17 keine weiteren Vorsprüngen 27 oder nur einen weiteren Vorsprung 27 oder wenigstens einen oder mehrere Vorsprünge 27 aufweisen. Die Anzahl der zusätzlichen Vorsprünge bzw. Positionierhilfen 27 ist von den Anforderungen an die Positionierung der Schneidplatte 3 abhängig. Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Werkzeugsystems. Soweit die Merkmale dieses Ausführungsbeispiels mit den vorbeschriebenen identisch sind, gelten dieselben Bezugszeichen und die obige Beschreibung. Die Ausnehmung 4 in dem Grundkörper 1 ist ausgebildet, um einen Adapter 26 aufzunehmen. Der Adapter 26 kann mit an sich bekannten Befestigungsmitteln am Grundkörper 1 befestigt sein (nicht dargestellt). Die Außenform des Adapters 26 ist kongruent zur Form der Ausnehmung 4 ausgebildet. Die Form der Ausnehmung 4 kann von der oben beschriebenen Form abweichen, denn sie nimmt keine erfindungsgemäße Schneidplatte 3 sondern einen Adapter 26 auf. Der Adapter 26 selbst weist eine Ausnehmung 4' auf, die zur Aufnahme einer erfindungsgemäßen Schneidplatte ausgebildet ist. Entsprechend gilt die Beschreibung der Ausnehmung 4 gemäß den Figuren 1 bis 3, 5 und 7 für die Ausnehmung 4' des Adapters 26. Die Ausnehmung 4' weist auch Vorsprünge 17 auf, die einen Hinterschnitt bilden um eine eingeführte Schneidplatte 3 quer zu ihrer Längsachse in Position zu halten. Dazu stehen die Anlageflächen 24 mit den Flanken 6a, 6b in Wirkverbindung. In einen Grundkörper 1 eines Werkzeugsystems gemäß Figur 8 können verschiedene Adapter mit unterschiedlichen Ausnehmungen 4' positioniert werden. Die Ausnehmungen 4' können kongruent mit verschiedenen Formen von Schneidplatten 3, beispielsweise Schneidplatten 3 gemäß den Figuren 6a bis 6d, ausgebildet sein. Dabei weisen die verschiedenen Adapter 26 identische Außenformen auf. So ist es möglich, in einem einheitlichen Grundkörper 1 , mehrere Adapter mit identischen Außenformen und verschiedenen Formen der Ausnehmung 4', in die verschiedene erfindungsgemäße Schneidplatten 3 aufgenommen werden können, zu positionieren. Es entsteht ein erfindungsgemäßes Werkzeugsystem für verschiedene erfindungsgemäße sternförmige Schneidplatten 3.

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugsystem mit einem Grundkörper 1 , einem Spannelement 2 und einer Schneidplatte 3 zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken 7, wobei der Grundkörper 1 eine Ausnehmung 4 mit einem Plattensitz 25 zur Aufnahme der Schneidplatte 3 aufweist, die Schneidplatte 3 durch das Spannelement 2 in der Ausnehmung 4 auf dem Plattensitz 25 befestigt ist und die Schneidplatte 3 an ihrem Umfang 9 Schneidkanten6, 6a, 6b aufweist.

Damit der Einstellwinkel (A) in Bearbeitungs-A/orschubrichtung (20) zum Werkstück (7) deutlich vergrößert ist, die Eingriffslänge der Schneidkante (6a, 6b) am Werkstück kürzer wird und beim Bearbeitungsprozess die Passivkraft (Fp) reduziert ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Umfang (9) der Schneidplatte (3) durch wenigstens zwei Vorsprünge (5) und wenigstens zwei Ausnehmungen (16) ausgebildet ist.