Schneideinsatz

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz für die spanbildende Bearbeitung dessen mindestens einseitige Deckfläche die Spanfläche und dessen umlaufende, im rechten Winkel zueinander stehenden, ebenen Seitenflächen die Freiflächen bilden, wobei die Spanfläche nach einem an die Freiflächen angrenzenden, unter einem Spanwinkel von 0° angeordneten, ebenen Spanflächenabschnitt, über abfallende ebene Wandabschnitte in einen tiefer liegenden, ebenen Spanformgrund ausläuft und zur Mitte hin über ansteigende ebene Wandabschnitte zu einem zentral gelegenen, ebenen Spanflächenplateau ansteigt.

Ein solcher Schneideinsatz ist aufgrund seiner Schneidkantengeometrie insbesondere für die Schwerzerspanung geeignet, d.h. für große Schnitttiefen und hohe Vorschübe. Der zunächst über eine bestimmte Distanz unter einem Spanwinkel von 0° sich an die Freiflächen anschließende Spanflächenabschnitt wirkt einem vorzeitigen Verschleiß der Schneidkante auch bei hohen Anforderungen entgegen.

Vergleichbare Spanflächengeometrien werden in der DE 42 39 236 A1 offenbart. Nach einem an die Freifläche angrenzenden, kurzen ebenen Stück fällt die Spanfläche über geneigte oder konkav gekrümmte Flächen zunächst auf ein tieferes Niveau ab, um sich zur Mitte hin zu einem Spanflächenplateau zu erheben. Eine auf diese Weise hinter der Schneidkante gebildete Mulde soll einen günstigen Spanablauf und einen zuverlässigen Spanbruch bewirken. Zur Verbesserung der Spanführung wird in der DE 42 39 236 A1 vorgeschlagen, erhabene Spanformelemente auszubilden, die sich längsrippenförmig, im Wesentlichen in Spanablaufrichtung über die Spanbrechermulde erstrecken.

Einen weiteren Schneideinsatz mit längsrippenförmigen erhabenen Spanformelementen beschreibt die DE 44 37 093 A1 , wobei die Spanformelemente im Wesentlichen im abfallenden Bereich der Spanbrechermulde angeordnet und zum Spanflächenplateau beabstandet sind. Diese Spanflächengeometrie soll beim Zerspanen eine Formung des ablaufenden Spanes unmittelbar im schneidkantennahen Bereich bewirken, ohne dass der Schneideinsatz selbst durch den ablaufenden Span stark belastet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schneideinsatz der eingangs beschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine gezielte Spanformung über den gesamten Einsatzbereich gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schneideinsatz mit den Merkmalen nach Anspruch 1 , bei dem erfindungsgemäß mehrere erhabene Spanformelemente parallel und im gleichen Abstand zueinander an zwei sich gegenüberliegenden, ansteigenden Wandabschnitten des Spanflächenplateaus angeordnet sind, die eine zum Spanformgrund abfallende Dachfläche und abfallende Flanken aufweisen.

Konkrete Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen rechteckigen Schneideinsatz sind das Spanflächenplateau und die Spanformelemente spiegelsymmetrisch in Bezug auf die jeweiligen Schneidkanten-Mittelsenkrechten angeordnet. Die Länge und die Breite des Spanflächenplateaus sind auf den jeweiligen Einsatzbereich des Schneideinsatzes abgestimmt. Vorzugsweise bildet das Spanflächeplateau einen rechteckigen Mittelsteg, mit zwei sich jeweils gegenüber liegenden kurzen und zwei langen Seiten. Weiterhin bevorzugt weisen die kurzen Seiten einen geringeren Abstand zu der jeweiligen Schneidkante auf als die langen Seiten, so dass der Spanformgrund vor den Längsseiten eine größere Breite besitzt. In den Spanformgrund mit der größeren Breite ragen die dem Spanflächenplateau vorgelagerten erhabenen Spanformelemente hinein.

Das Spanflächenplateau liegt auf Schneidkantenhöhe oder darüber, d.h., dass das Spanflächenplateau die Ebene, in der die Schneidkanten liegen, überragen kann. Vorzugsweise setzen die auf den tiefer liegenden Spanformgrund auslaufenden, abfallenden Dachflächen der Spanformelemente unterhalb der Ebene des Spanflächenplateaus an, so dass sie je nach Höhe des Spanflächenplateaus vollständig oder zumindest teilweise unterhalb der Schneidkantenebene liegen.

Die abfallenden Dachflächen der Spanformelemente bilden Rampen, die eine geringere und/oder in Teilbereichen die gleiche Neigung aufweisen als die geneigten Wandabschnitte des Spanflächenplateaus, denen sie vorgelagert sind, wobei die geneigten Wandabschnitte des Spanflächenplateaus gegenüber dem Spanformgrund in einem Winkel von 20° bis 40°, vorzugsweise in einem Winkel von 30°, geneigt sind. Der Neigungswinkel der Dachflächen der Spanformelemente beträgt zumindest in einem Teilbereich vorzugsweise ≤ 15°.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anzahl der Spanformelemente zwischen 3 und 11 pro Seite beträgt. Die Anzahl der Spanformelemente kann auch geradzahlig sein.

Bevorzugt sind auch die im Abstand zu den Schneidkanten angeordneten, abfallenden ebenen Wandabschnitte in einem Winkel von 20° bis 40°, vorzugsweise in einem Winkel von 30°, gegenüber dem Spanformgrund geneigt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spanformgrund um 0,4 mm bis 0,6 mm, vorzugsweise um 0,5 mm, gegenüber dem unter einem Spanwinkel von 0° angeordneten, ebenen Spanflächenabschnitt, welcher eine Breite von 0,5 mm bis 1,5 mm aufweist, abgesenkt und verläuft hierzu parallel. Die in den Spanformgrund hineinragenden erhabenen Spanformelemente erstrecken sich maximal bis zur Mitte der Spanformgrundfläche. Als besonders vorteilhaft hat sich die Ausführungsform erwiesen, bei der sich die Spanformelemente lediglich über ein Viertel der Breite der Spanformgrundfläche erstrecken. Die Breite der Dachfläche eines Spanformelementes ist im Wesentlichen über seine gesamte Länge gleich bleibend und beträgt 1 ,0 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1 ,65 mm. Die größte Gesamtbreite W der Spanformelemente liegt zwischen 1 ,5 mm und 4,5 mm. Der Abstand der Spanformelemente zueinander beträgt das 0,75-fache bis 1 , 5-fache der Breite der Dachfläche, vorzugsweise 4,35 mm, d.h. 6,0 mm von Mitte Dachfläche zur Mitte der benachbarten Dachfläche. Die Dachflächenbreite kann sich jedoch auch zur Oberseite des Spanfiächenplateaus hin verjüngen, wobei die Verjüngung auch sprunghaft erfolgen kann, so dass sich ein Absatz ausbildet. Der Abstand zwischen dem kurzen Wandabschnitt und dem Anfang des

ersten Spanformelements sollte in einer bevorzugten Ausführungsform ca. das 0,75-fache bis 2-fache der Spanformelementenbreite betragen. Ferner sollte die Höhe der Spanformelemente vom Spangrund bis zum Ende der Spanformelemente zwischen 0,45 und 1 ,25 mm betragen.

Vorzugsweise sind sämtliche Kanten der Spanfläche, sowohl Außen- als auch Innenkanten, gerundet, um die Kanten verschleißresistenter zu gestalten.-Des Weiteren wird zur Stabilisierung der Schneidkante eine entlang der Schneidkante angeordnete, umlaufende Fase vorgeschlagen. Bevorzugt beträgt die Breite der Fase in der Spanflächenebene 0,4 mm bis 0,6 mm, vorzugsweise 0,5 mm, und ist gegenüber dem unter einem Spanwinkel von 0° angeordneten Spanflächenabschnitt in einem Winkel von 10° bis 20°, vorzugsweise 15°, geneigt. Die Fase wirkt somit ebenfalls einem vorzeitigen Verschleiß des Schneideinsatzes entgegen.

Das aus horizontalen und geneigten Flächen zusammengesetzte Spanflächenprofil sowie die erfindungsgemäße Anordnung der Spanformelemente beeinflussen den Spanablauf in der Weise, dass eine gezielte Spanformung über den gesamten Einsatzbereich gewährleistet ist.

Eine konkrete Ausführungsform der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schneideinsatz;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schneideinsatz nach Fig. 1 entlang der

Schnittlinie A-A;

Fig. 3 ein Detail des Querschnitts nach Fig. 2;

Fig. 4 ein Detail des Ausschnitts nach Fig. 3;

Fig. 5 ein Detail eines Längsschnittes durch den Schneideinsatz nach Fig. 1 ;

Fig. 6 eine isometrische Darstellung des Schneideinsatzes nach Fig. 1 bis 5.

Der in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Schneideinsatz besitzt eine rechteckige Grundform, mit zwei sich jeweils gegenüberliegenden langen und zwei kurzen Schneidkanten, wobei die Schneidkantenecken gerundet sind. Das Verhältnis der langen Schneidkanten zu den kurzen beträgt 2:1 , wobei der Schneideinsatz insgesamt eine Länge L von etwa 50 mm, eine Breite B von etwa 25,5 mm und eine Gesamthöhe H von etwa 14,5 mm aufweist. Je nach Einsatzbedingungen können die Abmessungen des Schneideinsatzes jedoch variieren.

Entlang der Schneidkanten ist umlaufend in gleich bleibender Breite eine Fase 13 angeordnet, wobei die Breite c der Fase 13 in der Spanflächenebene 0,5 mm beträgt. Der Neigungswinkel γ, der die Neigung der Fase 13 gegenüber einem unter einem Spanwinkel von 0° angeordneten, ebenen Spanflächenabschnitt 3 angibt, beträgt 15°.

Der unter einem Spanwinkel von 0° angeordnete, ebene Spanflächenabschnitt 3 schließt an die Fase 13 an und weist umlaufend eine Breite d von 0,85 mm auf. Von diesem Abschnitt aus fällt die Spanfläche 1 über geneigte Wandabschnitte 4 auf einen horizontalen Spanformgrund 5 ab, um sich zur Mitte hin über ebenfalls geneigte Wandabschnitte 6 zu einem zentral gelegenen Spanflächenplateau 7 zu erheben. Die Neigungen α, α' der Wandabschnitte 4 und 7 in Bezug auf die horizontale Ebene des Spanformgrundes betragen jeweils 30°.

Die Seitenkanten des Spanflächenplateaus 7 verlaufen parallel zu den Schneidkanten des Schneideinsatzes. Das Spanflächenplateau ist zudem symmetrisch in Bezug auf die jeweiligen Schneidkanten-Mittelsenkrechten 11 , 12 angeordnet. Der Abstand des Spanflächenplateaus 7 zu den kurzen Schneidkanten ist jedoch geringer als zu den langen Schneidkanten des Schneideinsatzes, so dass sich ein umlaufender, unterschiedlich breiter Spanformgrund ergibt. Die Breite b des Spanformgrundes, d.h. der Bereich über den sich der Spanformgrund 5 zwischen den Wandabschnitten 4 und 6 erstreckt, beträgt vor den Längsseiten des Spanflächenplateaus 5,8 mm und vor den

Querseiten 1,8 mm. Gegenüber dem unter einem Spanwinkel von 0° angeordneten Spanflächenabschnitt 3 ist der Spanformgrund 5 um das Maß a = 0,5 mm abgesenkt.

Den beiden langen geneigten Wandabschnitten 6 des Spanflächenplateaus 7 sind 7 gleich breite und gleich lange Spanformelemente 8 jeweils im Achsabstand von 6,0 mm vorgelagert, die in den Spanformgrund 5 hineinragen. Die Anordnung der Spanformelemente 8 in Bezug auf die Mittelsenkrechten 11, 12 ist wiederum symmetrisch. Den kurzen geneigten Wandabschnitten 6 des Spanflächenplateaus 7 sind keine Spanformelemente 8 vorgelagert. Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich weist jedes Spanformelement 8 eine im unteren Bereich um 15° und im oberen Bereich um 30° gegenüber dem Spanformgrund 5 geneigte Dachfläche 9 und geneigte seitliche Flanken 10 auf. Die Flanken 10 der Spanformelemente 5 weisen einen Freiwinkel von 10° bis 30° auf, wobei die Kanten zu der Dachfläche 9 und zu dem Spanformgrund 5 sowie zum Wandabschnitt 6 gleich oder verschieden groß verrundet sind. Die Verrundung sollte zwischen 0,2 und 1 ,2 mm liegen. Projiziert auf die Fläche des Spanformgrundes 5 ragt jede Dachfläche 1 ,7 mm in den Spanformgrund 5 hinein.

Die Breite der Dachfläche 9 eines Spanformelementes 8 beträgt 1 ,65 mm. Im Bereich des Anschlusses an den Wandabschnitt 6 weist die Dachfläche 9 eine geringere Breite auf, indem die seitlichen Flanken 10 geringfügig eingerückt sind. Auch die Dachfläche 9 ist in diesem Bereich geringfügig eingerückt, so dass ein Absatz entsteht. Die größte Breite der Spanformelemente kann (in Abhängigkeit von der Dachflächenbreite) bis zu 4,5 mm betragen.

Der Fig. 1 ist ferner eine zentrale, kreisrunde Ausnehmung 14 in der Auflagefläche 15 zu entnehmen, d.h. der Fläche, die der Spanfläche 1 gegenüberliegt. Die Ausnehmung 14 dient der Aufnahme einer Befestigungsvorrichtung. Der Durchmesser D der Ausnehmung 14 beträgt etwa 6,5 mm, die Tiefe t beträgt etwa 6 mm (vgl. Fig. 4).

In Fig. 1 ist darüber hinaus der Abstand A zu erkennen, der zwischen den kurzen Wandabschnitten und dem ersten Spanformelement ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich weist der Schneideinsatz rückseitig eine umlaufende Abschrägung 16 auf, wobei der Neigungswinkel ß in Bezug auf die Auflagefläche 15 45° beträgt.

Die isometrische Darstellung in Fig. 6 zeigt deutlich das den Spanablauf und die Spanformung bestimmende Profil der Spanfläche 1. Es gewährleistet eine gezielte Spanformung über den gesamten Einsatzbereich des Schneideinsatzes. Die Schneidkantengeometrie wird im Wesentlichen durch die Fase 13, den unter einem Spanwinkel von 0° angeordneten Spanflächenabschnitt 3 und die auf den Spanformgrund 5 abfallenden Wandflächen 4 sowie die erhabenen Spanformelemente bestimmt. Sie zeichnet sich durch eine hohe Verschleißresistenz aus, eine Eigenschaft die gerade im Bereich der Schwerzerspanung von besonderer Bedeutung ist.