Schneidplatte mit stabilisierender doppelseitiger Facette

Die Erfindung betrifft eine Wendeschneidplatte zum Einspannen in Trägerwerkzeugen mit einer Ober- und einer Unterseite, wobei auf jeder Ober- und Unterseite jeweils zwischen einer Hauptschneide und einer Nebenschneide eine Schneidecke mit einem Eckenradius angeordnet ist.

Beim heutigen Stand der Technik in der Zerspanung von metallischen Werkstücken ist die Verwendung verschiedenster Trägerwerkzeuge und Wendeschneidplatten, je nach Einsatzart und Anwendungsfall notwendig. Die Trägerwerkzeuge weisen meist einen oder mehrere Plattensitze auf, die zur Aufnahme der dafür vorgesehenen Wendeschneidplatten oder Schneideinsätze vorgesehen sind. Die verwendete Wendeschneidplatte übernimmt durch Eindringen in die Werkstück-oberfläche während einer Dreh- und Vorschubbewegung von Werkzeug oder Werkstück den gewünschten Materialabtrag.

Wichtige Kriterien bei der Zerspanung sind z.B. eine sichere Befestigung der Wendeschneidplatte auf dem Trägerwerkzeug, die Auswahl der richtigen Drehzahlen und Vorschubwerte an der Maschine und vor allem die Auswahl des richtigen Schneidstoffes der Wendeschneidplatte, sowie dessen Spanformgeometrie und Schneidkantenbeschaffenheit. Wendeschneidplatten werden meist aus Hartstoffen wie Keramik, Mischkeramik, Hartmetalle, kubischem Bornitrid, oder polykristallinen Diamant hergestellt. Je stabiler die gewählte Schneidkante der Wendeschneidplatte ist, desto mehr Maschinenleistung wird für die Bearbeitung benötigt. Die Stabilität wird durch große Keilwinkel der Wendeschneidplatte, große Eckenradien oder Schneidkantenfasen oder Schneidkantenverrundungen erzielt.

Des Weiteren ist die Befestigung und Lage der Wendeschneidplatte im Plattensitz entscheidend. Befestigt werden die Wendeschneidplatten meist aufgrund ihrer Ausführung mit Loch, Mulde oder glatter Oberfläche durch

Schrauben, oder Spannen mittels Klemmkeil oder Spannpratzen. Die Lage im Trägerwerkzeug wird über den Einstellwinkel der Hauptschneide, sowie den Span- und Neigungswinkel in Abhängigkeit zur Hauptschneide definiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wendeschneidplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die beim Einsatz gefährdete Schneidecke verstärkt ist, wobei der Eckenradius gegenüber einer Wendeschneidplatte nach dem Stand der Technik im Wesentlichen unverändert bleibt. Gleichzeitig soll auch die Grundform der Wendeschneidplatte beibehalten werden, wodurch das vorhandene Trägerwerkzeug weiter genutzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Schneidecke, dem Eckenradius benachbart, eine stabilisierende Facette angeordnet ist. Außerdem kann dadurch der Eckenradius gegenüber einer Wendeschneidplatte nach dem Stand der Technik im Wesentlichen unverändert bleiben. Gleichzeitig kann auch die Grundform der Wendeschneidplatte beibehalten werden, wodurch das vorhandene Trägerwerkzeug weiter genutzt werden kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Facette im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und erstreckt sich von einer Ober- oder Unterseite bis zur Mittelebene der Wendeschneidplatte. Hierdurch weist die Facette eine maximale Größe auf.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schließt die Facette am Eckenradius tangential an und ist geradlinig bis leicht konvex, in Bezug auf die Plattenmitte gesehen, ausgebildet und geht mit tangential anschließendem übergangsradius in die Nebenschneide über.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Facette, in Umfangsrichtung der Schneidplatte gesehen, 0,2 mm bis 2,0 mm lang und dient insbesondere als sekundäre Hauptschneide.

In bevorzugter Ausführungsform liegt die Facette horizontal oder zwischen +/- 5° geneigt zur fiktiven Werkstückoberfläche.

Bevorzugt sind die Facetten an den sich in Bezug auf die Mittelebene der Schneidplatte gegenüberliegenden Schneidecken, in Bezug auf eine zu der Ober- oder Unterseite senkrecht verlaufenden Linie, zueinander spiegelbildlich angeordnet. Hierdurch ist die Anzahl der nutzbaren Schneiden entscheidend vermehrt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung geht der Eckenradius einer Ober- oder Unterseite der Schneidplatte über eine nach innen geneigte Sekundärfacette in die Facette der in Bezug auf die Mittelebene der Schneidplatte gegenüberliegende Schneidecke über.

Erfindungsgemäß weist die Wendeschneidplatte doppelt so viele nutzbare Hauptschneiden und Nebenschneiden wie Schneidecken auf und ist dadurch wendbar.

Bevorzugt weist die Wendeschneidplatte eine dreieckige, quadratische oder rhombische Grundform auf.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Wendeschneidplatte eine fünf- bis achteckige Grundform auf.

Bevorzugt ist der übergangsradius der Facette zur Nebenschneide gleich oder kleiner dem Eckenradius.

Bevorzugt ist die Facette konvex ausgebildet und kommt einem Radiusabschnitt zwischen R = 20 mm und R = 100 mm gleich.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind.

Die Erfindung umfasst eine Wendeschneidplatte 1 mit doppelseitig angebrachter

Facette 3 zur Stabilisierung der Schneidecke 2 (siehe Figur 1 ). Die Schneidecke 2 befindet sich jeweils zwischen der so genannten Hauptschneide 6 und der

Nebenschneide 7. Diese besondere Facette 3 verkürzt die sonst durch einen

Eckenradius 4 gebildete Schneidecke 2 und ermöglichen so eine Verstärkung und Stabilisierung der Schneidecken 2, ohne die Grundform der

Wendeschneidplatte 1 und die eigentliche Größe des Eckenradius 4 und dessen Funktionalität zu beeinträchtigen.

Je kleiner der Eckenwinkel einer Wendeschneidplatte ist, 90° bis 35° sind hier üblich, umso größer wird die stabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen Facette 3. Exemplarisch ist in Fig. 1 diese besondere Facette 3 an einer dreieck- förmigen Wendeschneidplatte mit einem Eckenwinkel von 60° dargestellt. Die Ausrichtung der Facette 3 ist jeweils speziell an die spätere Einbaulage der Wendeschneidplatte 1 in einem zugehörigen Trägerwerkzeug angepasst, auf die gemeinsame Funktionalität hin abgestimmt und bildet zerspanungstechnisch und wirktechnisch eine sekundäre Hauptschneide. Die verwendeten Trägerwerkzeuge sind meist Planfräser oder Messerköpfe. Der Einsatz für Drehbearbeitung ist bei geeigneten Trägerwerkzeugen dazu auch denkbar. Bei dieser Erfindung wurde Wert darauf gelegt, die Verwendung DIN-ISO genormter Plattensitze in Trägerwerkzeugen beizubehalten, um für den Anwender eine möglichst große Bandbreite von genormten Wendeschneidplatten einsetzen zu können. Der Nutzen und Mehrwert für den Anwender liegt hier viel mehr in der austauschba- ren Wendeschneidplatte 1 , die durch ihre erfinderischen Merkmale eine größtmögliche Stabilität, Funktionalität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit aufweist.

In Fig. 3 ist zur weiteren Erläuterung die schematische Darstellung über die Lage einer Wendeschneidplatte 1 in einem fiktiven Plattensitz dargestellt. Die

strich-punktierten Linien deuten die Form der Schneidecke einer herkömmlichen Wendeschneidplatte 1 mit Eckenradius an. Bei kleinen Eckenradien 4 (kleiner R = 1 ,2 mm) ragt die Schneidecke 2 der Wendeschneidplatte 1 geometriebedingt sehr weit über die Endkante der Auflagefläche 5, nachfolgend auch Plattensitzkante genannt, des Plattensitzes hinaus (gekennzeichnet durch die gestrichelten Linien). Der tragende Querschnitt q des überhangs an der Schneidecke 2 wird bei Verringerung des Eckenradius 4 zwangsläufig immer kleiner. Je größer die Abstände zwischen Plattensitzkante 5 und Eckenradius 4 werden (siehe Fig. 4), desto anfälliger ist die Wendeschneidplattenecke 2 gegen Ausbruch oder komplettes Versagen durch Bruch des überhangs, welches im schlechtesten Fall zu einer Beschädigung des Werkstückes führen kann. Eine zuverlässige und wirtschaftliche Bearbeitung des Bauteils ist dadurch nicht gegeben. Ein gewisser überhang, bzw. geringerer Unterbau des Trägerwerkzeuges ist notwendig, um die Auswahl der Wendeschneidplatten auf dem Trägerwerkzeug nicht zu weit einzuschränken. Ein kleiner Eckenradius 4 oder eine Seitenwand von 90° ist in der Bearbeitung nicht immer vermeidbar und oft wünschenswert, da manche Werkstücke oder fehlende Maschinenleistung dieses erforderlich machen.

Dieser Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die gefährdete Schneidecke 2 durch Anbringung einer Facette 3 zu verstärken, mit dem Vorteil den eigentlich gewünschten kleinen Eckenradius 4 von 0,2 mm bis 1 ,2 mm prinzipiell an der

Schneidecke 2 der Wendeschneidplatte 1 beizubehalten. Gleichzeitig wird auch die geforderte Grundform der Wendeschneidplatte 1 beibehalten. Hierdurch kann erfindungsgemäß das vorhandene Trägerwerkzeug weiter genutzt werden und zusätzlich der vorher beschriebene überhang, definiert durch die möglichen

Abstände a, stark reduziert werden. (Siehe Fig. 4). Auch der Querschnitt q des

überhangs wird durch den Einsatz der Facette 3 vergrößert, so dass die

Steifigkeit und Bruchsicherheit der Schneidecke 2 entscheidend erhöht wird.

Diese Facette 3 wird aufgrund der Lage im Trägerwerkzeug (siehe Fig. 7) und dem geforderten Einstellwinkel von 90° asymmetrisch und zur späteren

Wirkrichtung hin horizontal an der Schneidecke 2 angebracht. Diese Asymmetrie reduziert erfahrungsgemäß die Anzahl der verwendbaren Schneidecken 2 bei einer negativen Wendeschneidplatte 1 um die Hälfte. Um nun bei dieser vorliegenden Wendeschneidplatte 1 die größtmögliche Schneideckenanzahl 2 wieder nutzbar zu machen, wird erfindungsgemäß die Facette 3 auch am gegenüberliegenden, rückseitigen Bereich der Schneidecke 2 spiegelverkehrt, also doppelseitig angebracht. Dieses ist in Fig. 5 verdeutlicht und weiter erklärt.

Die mit dem Anhang a oder b versehenen Bezugszeichen, wie 3a, 3b oder 4a, 4b oder 6a, 6b oder 7a, 7b oder 8a, 8b oder 9a, 9b bezeichnen jeweils identische jedoch spiegelbildlich angeordnete Gegenstände.

Die Facetten 3 sind an den sich in Bezug auf die Mittelebene 12 der Schneidplatte 1 gegenüberliegenden Schneidecken, in Bezug auf eine zu der Ober- oder Unterseite senkrecht verlaufenden Linie, zueinander spiegelbildlich angeordnet.

Die Sekundärfacetten 8a und 8b zwischen den Facetten 3a/3b und Eckenradien 4b/4a sind im übergang zur gegenüberliegenden gespiegelten Anordnung hin leicht abgewinkelt, ragen aus der Mantelfläche der Eckenradien 4a/4b heraus und dienen erfindungsgemäß der stabilisierenden Unterstützung der Eckenradien 4a/4b. Ohne diese besonderen Sekundärfacetten 8 wären die Funktionsweise der Hauptschneiden 2 und der durch die Facetten 3 gebildeten sekundären Hauptschneiden und der daraus folgenden doppelten Schneideckenanzahl nicht möglich.

Als weiteres Merkmal dieser stabilisierenden doppelseitigen Facetten 3 und Sekundärfacetten 8 ist der aus der Facette 3 in die Hauptschneide 6 übergehende eigentliche Eckenradius 4 zu nennen, der später auch als Merkmal am bearbeiteten Werkstück zu erkennen ist. Am entgegen gesetzten Ende der Facette 3 ist noch der übergangsradius 9 zu nennen, der tangential aus der

Facettenfläche herausführt und mit nahezu ähnlicher Größe wie der Eckenradius 4a, 4b selbst in die Nebenschneide 7 übergeht. Die Facette 3 ist üblicherweise zwischen 0,2 mm und 2,0 mm lang und im Idealfall geradlinig oder leicht konvex gekrümmt. Die Krümmung hat dann eine Radien-, oder Ellipsenform, dessen Radius sich je nach Größe der Facettenlänge bei R = 20mm bis R = 100mm als sinnvoll zeigt. Die Schneidecke 2 ist üblicherweise zwischen der Hauptschneide 6 und der Nebenschneide 7 platziert, wobei Hauptschneide und Nebenschneide in einem definierten Winkel zueinander stehen. Im Falle der hier exemplarisch beschriebenen dreieckigen Wendeschneidplatte 1 ist dieser Winkel 120°. Je nach Wendeplattentyp, z. B. rhombische und quadratische Formen sind hier zu nennen, liegt der eingeschriebene Winkel bei 35°, 55°, 75°, 80° oder 90°. Die Ausrichtung der Facette 3 liegt wie in diesem Fall gezeigt zum Beispiel zwischen 89° und 91 ° zur Hauptschneide 6.

Diese Facetten 3 und Sekundärfacetten 8 und Radien (Eckenradius 4 und übergangsradius 9, sowie der gesamte Umfangsbereich der Wendeschneidplatte 1 werden üblicherweise durch Hartbearbeitung, wie z. B. Schleifen oder Laserbearbeitung angebracht. Auch ein direktes Ein- und Anpressen mit entsprechend geformten Stempel- und Matrizen-, sowie Spritzform- Werkzeugsätzen, oder anderen spanlosen oder Material abtragenden Prozessen und anschließenden Sinterprozessen und Hartbearbeitungen ist denkbar.

Das besondere Merkmal dieser beschriebenen dreieckigen Wendeschneidplatte 1 , mit den erfindungsgemäßen Facetten 3 und Sekundärfacetten 8 liegt bei der speziellen Eignung zur Verwendung in der Fräsbearbeitung durch rotierende Trägerwerkzeuge. Es ermöglicht z. B. durch den Einstellwinkel ew von 90° der Hauptschneide 6 und geeigneten Span- und Neigungswinkeln von 5° bis 15° der Hauptschneide 6 die Herstellung einer rechtwinklige Schulter an den bearbeiteten Bauteilen (siehe Fig. 7). Zudem erzielt die erfindungsgemäße Lage und Länge der Facette 3 in der Schneidecke 2, die bevorzugt mit einem Winkel

von 80° bis 95° zur Hauptschneide 6 anzubringen ist, die Funktion einer sekundäre Hauptschneide. Nach der Zerspanungsoperation resultiert daraus eine hohe Oberflächengüte mit geringen Rauheitstiefen an der Planfläche des Werkstückes. Durch diese besondere Facette 3 kann auch mittels kleinen Eckenradien 4 von 0,2 mm bis 0,4 mm bei einer Schruppbearbeitung oder einer Schrupp-Schlichtbearbeitung eine hervorragende Oberflächenqualität am Werkstück, bei gleichzeitig hohen Vorschubwerten und durch den kleinen Eckenradius 4 bedingt, mit geringerem Kraftaufwand der Maschine gerechnet werden. Der Wunsch des Anwenders nach kostengünstigen Wendeschneidplatten, mit möglichst vielen verwendbaren Schneidkanten und Schneidecken für Maschinen mit geringen Leistungswerten, kann hiermit erfüllt werden. Es kann durch die Verwendung dieser stabilisierenden Facette 3 und den unterstützenden Sekundärfacetten 8 mit hohen Vorschubwerten bei gleichzeitig geringerer Leistungsaufnahme, einer vergleichsweise schnelleren Bearbeitungszeit gegenüber herkömmlichen Wendescheidplatten 1 dieser Grundform realisiert werden. Bei vergleichbar bleibender oder sogar besserer Oberflächengüte ist eine effizientere und wirtschaftlichere Bearbeitung des Werkstückes möglich.

Die Facetten 3a und 3b, die übergangsradien 9a und 9b und die Eckenradien 4a und 4b sind gleich groß. In der Figur 5 sind durch die perspektivische Darstellung die Flächen verzerrt.

WO 03/013770 A1 zeigt eine Schneidplatte mit einer Spannmulde, die kreisförmig ausgebildet ist und in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung aufweist. Bevorzugt liegt die Erhebung oberhalb des Muldenbodens und unterhalb der Schneidplattenoberseite. Zum Einspannen auf einem Schneidwerkzeug greift eine Spannpratze mit angepasster geformter Nase formschlüssig in die Mulde der Schneidplatte ein. Diese Mulde dient zur formschlüssigen Spannung auf einem Trägerkörper. Besonders für ziehende Schnitte, bei dem die Schneidplatte durch die wirkenden Schnittkräfte aus

seinem Sitz gezogen werden könnte, bietet sich diese Schneidplatte mit der besonderen Mulde an. Die erfindungsgemäße Schneidplatte gemäß dieser Anmeldung ist in einer Ausführungsform mit dieser Spannmulde ausgeführt.

EP 1 536 903 B1 beschreibt eine Schneidplatte zum Einspannen in ein Schneid- Werkzeug zum Zerspanen von Gusswerkstoffen mit einer Schneidplattenoberseite, einer ersten Spannmulde zum Einspannen in das Schneidwerkzeug und einer Schneidkante zur spanabhebenden Bearbeitung. Damit Läpp- oder Schleifbearbeitungen der Schneidplattenoberseite die Klemmeigenschaften der Schneidplatte nicht beeinflussen, ist koaxial zur ersten Spannmulde eine zweite Spannmulde angeordnet, wobei die erste Spannmulde tiefer als die zweite Spannmulde und beide tiefer als die Schneidplattenoberseite angeordnet sind. Beim Klemmen dieser Schneidplatte in einem Werkzeug liegt eine Spannpratze des Werkzeugs auf der zweiten Spannmulde auf und greift zum Beispiel mit einer Nase in die erste Spannmulde ein. Die erfindungsgemäße Schneidplatte gemäß dieser Anmeldung ist in einer Ausführungsform mit diesen zwei Spannmulden ausgeführt.

WO 2005/021192 A1 beschreibt eine Schneidplatte aus PCBN oder einem CBN- Verbund Werkstoff, wobei die Schneidplatte eine Spannmulde aufweist. Die Spannmulde kann kreisförmig ausgebildet sein und in der Mitte eine kugel- bzw. kreisförmige Erhebung aufweisen. Die entsprechende Kontur der Spannmulde ist bevorzugt über eine entsprechende Formgebung des Grünkörpers eingebracht und der so hergestellte Grünkörper wird dann getrocknet und gesintert. Die erfindungsgemäße Schneidplatte gemäß dieser Anmeldung ist in einer Ausführungsform wie beschrieben hergestellt.

Die erfindungsgemäße Schneidplatte kann auch mit einer Beschichtung versehen sein.