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Dokumentenidentifikation DE2231631C2 21.01.1988
Titel Schneideinsatz für Schneidwerkzeuge der spanabhebenden Bearbeitung
Anmelder Mitsubishi Kinzoku K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ushijima, Hiroyuki, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Reichel, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 6000 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 28.06.1972
DE-Aktenzeichen 2231631
Offenlegungstag 08.02.1973
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.01.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.01.1988
IPC-Hauptklasse B23B 27/22

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für Schneidwerkzeuge der spanabhebenden Bearbeitung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Um ein wirksames Brechen von Spänen zu erreichen, wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht. Ein geeigneter Vorschlag besteht darin, eine oder mehrere konkave Spanbrechernuten längs des Schneideinsatzes parallel oder im Winkel dazu vorzusehen. Eine derartige konkave Spanbrechernut hat im Querschnitt eine allgemein bogenförmige oder eine halbkreisförmige Form, die es ermöglicht, verhältnismäßig starke abgehobene Späne zu brechen, wobei sie jedoch kaum in der Lage ist, dünne Späne zu brechen. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, mehrere konkave Spanbrechernuten gleichen Querschnitts anzuordnen. Dadurch wird jedoch unvermeidlich der Bereich der Spanbrechernuten erweitert, wodurch sich Probleme bei der Halterung des Schneideinsatzes ergeben. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, eine schmale Seitennut in der ersten Spanbrechernut auszubilden. In diesem Falle tritt jedoch im Bereich der Schneidspitzen eine kraterförmige Abnutzung auf, wodurch die mechanische Festigkeit beeinträchtigt wird.

Aus der US-PS 34 07 467 ist bereits ein Schneideinsatz der eingangs genannten Art bekannt. Dieser bekannte Schneideinsatz hat innerhalb der Spanbrechernuten im Bereich der Schneidspitzen einen Vorsprung, der als zusätzlicher Spanbrecher wirkt. Dieser Vorsprung ist langgestreckt und rippenförmig ausgebildet und erstreckt sich von der Mittenerhebung in Richtung der Winkelhalbierenden der Schneidspitze, wobei er eine Verlängerung der Mittenerhebung darstellt und einstückig mit dieser verbunden ist. Dieser bekannte Schneideinsatz hat den Nachteil, daß der rippenförmige Vorsprung ein Hindernis für die Brechung abgehobener starker Späne darstellt, die sich etwa senkrecht zur Schneidkante bewegen, so daß der rippenförmige Vorsprung mit seiner großen Oberfläche in Kontakt mit diesen Spänen gerät, was den Schneidwiderstand und damit die erforderliche Schnittkraft in nachteiliger Weise erhöht. Darüber hinaus hat der rippenförmige Vorsprung einen feststehenden Winkel zur Schneidkante, wodurch seine Wirksamkeit als Spanbrecher von der Bewegungsrichtung der Späne abhängt, so daß die Leistungsfähigkeit des bekannten Schneideinsatzes beschränkt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß der zur Brechung leichter Späne vorgesehene Vorsprung kein die Abhebung starker Späne beeinträchtigendes Hindernis darstellt, wobei die Wirksamkeit des Schneideinsatzes unabhängig von der Bewegung der Späne sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Schneideinsatz ist der Vorsprung unverbunden mit der Mittenerhebung angeordnet und hat die Form einer Kugelkappe oder eines Kegelstumpfes, wodurch der Vorsprung nur eine kleine Berührungsfläche mit den abgehobenen Spänen hat. Der Vorsprung hat keine speziellen Richtungseigenschaften, so daß er in jeder Bewegungsrichtung der Späne gleich wirksam ist. Der Schneideinsatz hat einen einfachen Aufbau und eine lange Nutzungsdauer und kann wirkungsvoll sowohl starke als auch dünne Späne brechen.

Die Erfindung sowie verschiedene ihrer Ausführungsformen werden nun anhand der folgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 bis 4 Ansichten bekannter Schneideinsätze,

Fig. 5 und 6 vergrößerte Querschnitte durch konkave Spanbrechernuten zum Brechen von Spänen bekannter Schneideinsätze nach den Fig. 1 bis 3,

Fig. 7 einen vergrößerten Querschnitt durch konkave Doppelnuten zum Brechen von Spänen längs der Linie VII-VII in Fig. 4,

Fig. 8 eine Ansicht eines Schneideinsatzes mit einem Spanbrecher gem. der Erfindung von oben,

Fig. 9 einen vergrößerten Querschnitt durch die Spanbrechernut längs der Linie IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 u. 11 einen Brechergrundkörper mit einer kleinen Schneidspitze während eines Schneidvorgangs an einem metallischen Werkstück sowie die Bewegungsrichtung des Metallspans,

Fig. 12 u. 13 einen Brechergrundkörper mit einer großen Schneidspitze bei einem Schneidvorgang an einem metallischen Werkstück sowie die Bewegungsrichtung des Metallspans,

Fig. 14-15 verschiedene Formen des Brechergrundkörpers,

Fig. 16-18 verschiedene Ausführungsformen hinsichtlich der Lage, der Form und der Zahl von Vorsprüngen, die an einem Brechergrundkörper vorgesehen sind und

Fig. 19-21 Schnitte längs der Linien XX-XX und XXI-XXI in den Fig. 16 und 17.

Gemäß den Fig. 1 und 2, die Schneideinsätze bekannter Ausführungsform zeigen, sins Spanbrechernuten 1 oder 2 längs der Seiten eines Schneideinsatzes vorgesehen.

In einer gegenüber den obigen Ausführungsformen abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 3 sind die konkaven Spanbrechernuten 3 gegenüber den Schneidkanten geneigt.

Die Querschnittsform dieser konkaven Spanbrechernuten ist so ausgebildet, wie es in den Fig. 5 oder 6 dargestellt ist, gemäß denen sie entweder eine einfache halbkreisförmige Gestalt 5 (Fig. 6) aufweisen. Diese konkaven Spanbrechernuten können nicht, wie bereits oben erwähnt, beim Abheben von leichten Spänen die Späne brechen.

Die in den Fig. 4 und 7 dargestellte Auführungsform ist auch aus den oben angegebenen Gründen nachteilig.

Gemäß der Erfindung sollen die Nachteile, die bei den bekannten Spanbrechern vorliegen, dadurch vermieden werden, daß ein verbesserter Aufbau für die Spanbrecher vorgesehen wird, so wie er in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, gemäß denen er bei einer Wegwerspitze angewendet wird.

In den Fig. 8 und 9 enthält der Schneideinsatz einen Brechergrundkörper 10, eine Schneidspitze 11, eine Schneidkante 12, und eine Spanbrechernut 13 zum Abheben starker Späne, die sich längs und neben der Schneidkante 12 befindet. Diese Anordnung gleicht dem bekannten Schneideinsatz nach Fig. 2 und enthält nichts Neues.

Es ist für die Erfindung wesentlich, daß ein kleiner Vorsprung 14 zum Brechen von abgehobenen leichten Spänen vorgesehen ist, wobei sich dieser Vorsprung in der konkaven Spanbrechernut 13 zum Brechen starker abgehobener Späne an einer Stelle nahe der Schneidspitze befindet.

Im allgemeinen wird die Dicke von Spänen durch den Winkel eines Seitenschneidmessers bestimmt. Bei demselben Seitenschneidmesser entstehen jedoch unterschiedlich starke Späne in Abhängigkeit von den Unterschieden des Radius der Schneidspitze. Auf diese Weise entstehen jedoch die Hauptschwierigkeiten bei der Spanbehandlung, wenn der Schneidwinkel flach ist. Wenn man mit anderen Worten Schneidspitzen von 0,45 R und 1,6 R vergleicht, dann wird die Stärke der Späne geringer, wenn der Radius der Schneidspitze 1,6 R beträgt, als wenn der Radius der Schneidspitze 0,4 R beträgt, und zwar selbst dann, wenn das gleiche Seitenschneidmesser verwendet wird, woraus folgt, daß die Späne bei Verwendung einer Schneidspitze mit einem Radius von 1,6 R viel mehr in einer Richtung von dem Werkstück weg, d. h. in Richtung des Werkzeugs zu fließen suchen, als bei einer Schneidspitze mit einem Radius von 0,4 R. Wenn beispielsweise ein Werkstück mit einem Werkzeug mit einer Schneidspitze eines Radius von 1,6 R bei einem des Seitenschneidmessers von 0° und bei einer Schneidtiefe von 1 mm spanabhebend bearbeitet wird, dann beträgt der tatsächliche Winkel des Seitenschneidmessers etwa 45°.

Die vorliegende Erfindung besteht im Hinblick darauf darin, die Spanbehandlung beim Abheben leichter Späne dadurch zu erleichtern, daß ein Vorsprung am Bodenteil der Spanbrechernut zum Schneiden starker Späne vorgesehen ist, so daß dieser Vorsprung in den Span in seiner Ablaufrichtung eingreift. Wenn der Schneideinsatz gemäß der Erfindung in der angegebenen Weise aufgebaut ist, dann lassen sich die beim Abheben von leichten Spänen entstehende Späne durch diesen Vorsprung 14 ausreichend brechen, während die beim Abheben von starken Spänen entstehenden Späne, die sich nicht durch den Vorsprung 14 brechen lassen, hauptsächlich durch die konkave Spanbrechernut 13 gebrochen werden.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich nicht nur Späne in einem weiteren Bereich der spanabhebenden Bedingungen als bei den bisher bekannten Schneideinsätzen zufriedenstellend brechen, sondern es wird das Brechen der Späne, die beim Abheben von leichten Spänen entstehen, durch den Vorsprung 14 durchgeführt, so daß die mechanische Festigkeit an der Schneidspitze 11 nicht vermindert oder es ferner nicht notwendig ist, die Breite der konkaven Spanbrechernuten 13 besonders anzupassen. Aufgrund dieser Merkmale ist es möglich, eine derartige Verarbeitung auf beiden Seiten des Wegwerfspans vorzunehmen, und dies macht den Aufbau einfacher und haltbarer.

Im folgenden sind nun Ergebnisse von Vergleichsversuchen zwischen einem Schneideinsatz gemäß der Erfindung und einem bekannten Schneideinsatz erläutert.

Zunächst wurde der Schneideinsatz gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß die Breite des Bereichs 15 für das Schneidmesser 12 0,2 mm beträgt, daß die Breite der konkaven Spanbrechernut 13 einschließlich des Bereichs 2,3 mm beträgt und daß die Tiefe der Nut 0,2 mm beträgt. Am Grund der konkaven Spanbrechernut 13 ist ferner ein Vorsprung 14 vorgesehen, der eine Höhe von 0,18 mm aufweist, wobei dieser Vorsprung ein Teil einer Kugelkappe von 8 mm Durchmesser ist.

Ferner wurde ein bekannter Schneideinsatz mit genau gleichen Dimensionen, wie sie oben angegeben sind, jedoch ohne den Vorsprung 14 vorgesehen.

Die beiden Schneideinsätze wurden dazu verwendet, von einem Werkstück aus einem Legierungsstahl SNCM-8 mit einer Härte (HB) von 220 bei einer Schneidgeschwindigkeit von 120 m/min Späne abzuheben. Während des spanabhebenden Vorgangs wurde die Schneidtiefe und die Vorschubgeschwindigkeit geändert, um die Bruchfähigkeit der Späne zu prüfen.

Bei einer Schneidtiefe von1 mm ergab sich, daß ein Spanbrechen bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,1 mm/s auftritt, während sich mit einem bekannten Schneideinsatz ein Spanbrechen nicht einmal bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,25 mm/s und weniger erreichen läßt.

Bei einer Schneidtiefe von 3 mm ließ sich mit dem bekannten Schneideinsatz ein Spanbrechen bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,2 mm/s und weniger nicht erreichen, während die vorliegende Vorrichtung ein Spanbrechen bei einer Vorschubgeschwindigkeit, die nur 0,15 mm/s beträgt, ermöglicht.

Bei einer Schneidtiefe von 6 mm ergaben sich keine wesentlichen Unterschiede zwischen den bekannten und den neuen Schneideinsätzen, welche auch selbst in diesem Fall mit dem vorliegenden Schneideinsatz ganz außergewöhnlich gute Ergebnisse erreichen ließ.

Die obigen Erläuterungen wurden in bezug auf die Ausführungsformen nach den Fig. 8 und 9 gegeben. Die Erfindung läßt sich jedoch mit Vorteil auch in verschiedenen anderen Wegen, wie sie in den Fig. 14-21 dargestellt sind, durchführen.


Anspruch[de]
  1. 1. Schneideinsatz für Schneidwerkzeuge der spanabhebenden Bearbeitung mit parallelen Deckflächen, von denen eine mit Schneidkanten versehen ist, mit parallel zu den Schneidkanten in der Deckfläche verlaufenden, zu einer Mittenerhebung sich erstreckenden Spanbrechernuten und einem im Bereich der Schneidspitzen innerhalb der Spanbrechernuten ausgebildeten Vorsprung, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (14) unverbunden mit der Mittenerhebung (10) ist und die Form einer Kugelkappe oder eines Kegelstumpfes hat.
  2. 2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schneidspitzen innerhalb der Spanbrechernuten (13) ein zusätzlicher Vorsprung ausgebildet ist und daß die Vorsprünge (13, 14) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.






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