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Hintergrund
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Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz zum Rückwärtsdrehen.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Eine der Anforderung an die Verbesserung von Schneideinsätzen zum Rückwärtsdrehen, die in Drehautomaten verwendet werden, betrifft die Spanbildung bzw. Spankontrollleistung.
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Die
WO 2015/129836 offenbart einen Schneideinsatz, der Späne beim Rückwärtsdrehen ungestört bzw. gleichmäßig abführen kann. Offenbart wird insbesondere ein Schneideinsatz (
1), in dem ein Öffnungswinkel (θ1) einer vorderen Wandfläche (
21), die zu einer vorderen Schneidkante (
13) der Wandfläche einer Brechernut (
15) weist, größer als ein Öffnungswinkel (θ2) einer Seitenwandfläche (
22) ist, die zu einer Seitenschneidkante (
14) weist.
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Die Patentveröffentlichung
JP-A-2012-250296 offenbart eine Wegwerfspitze, die die Abführleistung von Spänen beim Rückwärtsdrehen verbessert und Späne daran hindert, die bearbeitete Oberfläche des beim Rückwärtsdrehen zu schneidenden Objekts zu beschädigen. Offenbart wird insbesondere eine Wegwerfspitze
40, bei der die Höhe einer zweiten Kammlinie
52, an der keine Schneidkante gebildet ist, in einem Zustand mit Blick auf die Spanfläche
41 von vom so ausgebildet ist, dass sie gleich oder größer als die Höhe einer ersten Schneidkante
61 und einer zweiten Schneidkante
62 über einem vorbestimmten Bereich von einem Schnittpunkt
70a ist, an dem sich die geradlinige Form der ersten Schneidkante
61 und die geradlinige Form der zweiten Kammlinie
52 schneiden.
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Zusammenfassung
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Nicht ausreichend gelöst ist aber das Problem einer Beeinträchtigung der Spankontrollleistung infolge der Bildung länglicher Späne, was dem Rückwärtsdrehen innewohnt.
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Ist die Spankontrollleistung schlecht, müssen die Späne manuell entfernt werden. Daher muss eine Werkzeugmaschine, z. B. eine Drehmaschine u. ä., immer dann gestoppt werden, wenn die Späne entfernt werden. Besonders notwendig ist eine Verbesserung der Spankontrollleistung bei einer Drehautomat bezeichneten kleinen Drehmaschine, da der Raum innerhalb der Maschine klein ist und Späne dazu neigen, sich innerhalb der Maschine anzusammeln.
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Somit liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, einen Schneideinsatz zum Rückwärtsdrehen bereitzustellen, der ermöglicht, die Spankontrollleistung zu verbessern.
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Ein Schneideinsatz zum Rückwärtsdrehen gemäß einem Aspekt der Erfindung weist auf: eine Flanke, die in eine erste Richtung weist; eine erste Endfläche, die mit der Flanke verbunden ist und in Gegenrichtung zur ersten Richtung weist; eine erste Fläche, die mit der Flanke und der ersten Endfläche verbunden ist und eine Spanfläche aufweist; eine erste Kammlinie, die die Flanke und die erste Fläche so verbindet, dass ein Winkel mit der ersten Richtung zunimmt, wenn ein Abstand von der ersten Endfläche mit Blick von der Seite der ersten Fläche zunimmt; eine zweite Kammlinie, die die erste Endfläche und die erste Fläche verbindet; und einen Spanbrecher, der an der ersten Fläche zwischen der ersten Kammlinie und der zweiten Kammlinie gebildet ist.
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Ferner sind ein mit der zweiten Kammlinie verbundener Nasenabschnitt, eine mit dem Nasenabschnitt verbundene erste Schneidkante und eine mit der ersten Schneidkante verbundene zweite Schneidkante auf der ersten Kammlinie gebildet.
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Eine Spanbrecher-Wandfläche des Spanbrechers, die in die erste Richtung weist, weist auf: mit Blick von der Seite der ersten Fläche, einen ersten Wandflächenabschnitt, der so konfiguriert ist, dass eine Kammlinie, die einen oberen Abschnitt des Spanbrechers und den ersten Wandflächenabschnitt verbindet, eine Gerade ist; und einen zweiten Wandflächenabschnitt, der mit dem ersten Wandflächenabschnitt auf der Seite der ersten Schneidkante verbunden und so konfiguriert ist, dass eine Kammlinie, die den oberen Abschnitt des Spanbrechers und den zweiten Wandflächenabschnitt verbindet, näher an der Seite der zweiten Schneidkante als die Gerade liegt.
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Gleichwohl ist eine in eine vorbestimmte Richtung weisende Fläche, z. B. die in die erste Richtung (beispielsweise eine Axialvorschubrichtung) weisende Flanke, nicht auf einen Fall beschränkt, in dem die Normale zur Fläche in die vorbestimmte Richtung geht, und umfasst Fälle, in denen die Normale geneigt ist, um einen spitzen Winkel zu bilden.
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Zusätzlich ist das Merkmal, gemäß dem die den oberen Abschnitt des Spanbrechers und den ersten Wandflächenabschnitt verbindende Kammlinie geradlinig ist, nicht auf den Fall beschränkt, in dem die Kammlinie vollkommen gerade ist. Somit kann die Kammlinie gekrümmt sein, wobei der Winkel der Tangente in einem vorbestimmten Bereich liegt (beispielsweise kann die Winkeldifferenz innerhalb von fünf Grad liegen). Notwendig ist aber, dass die Kammlinie, die den oberen Abschnitt des Spanbrechers und den zweiten Wandflächenabschnitt verbindet, näher an einer Seite der Hauptschneidkante als die geradlinige Kammlinie liegt, die den mittleren Winkel hat und mit dem ersten Wandflächenabschnitt verbunden ist.
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Der obere Abschnitt des Spanbrechers kann eine flache Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche sein oder kann ein Liniensegment sein, das aus einer Geraden oder einer gekrümmten Linie besteht (in diesem Fall wird der obere Abschnitt zur Kammlinie selbst), jedoch ist der obere Abschnitt des Spanbrechers mit dem ersten Wandflächenabschnitt und dem zweiten Wandflächenabschnitt der Wandfläche des Spanbrechers jeweils diskontinuierlich verbunden. Weiterhin ist bevorzugt, dass der erste Wandflächenabschnitt und der zweite Wandflächenabschnitt kontinuierlich und glatt verbunden sind.
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Zusätzlich ist die Spanfläche die Fläche, die die Rolle des Abführens bzw. Abschabens der Späne spielt, und die erste Fläche weist die Spanfläche auf.
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Ferner ist das Merkmal, gemäß dem der Winkel mit der ersten Richtung zunimmt, wenn der Abstand von der ersten Endfläche zunimmt, nicht auf den Fall beschränkt, in dem der Winkel mit der ersten Richtung monoton zunimmt, wenn der Abstand von der ersten Endfläche zunimmt, und umfasst einen Fall, in dem der Winkel für jeden vorbestimmten Abschnitt stufenweise zunimmt.
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Figurenliste
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- 1A und 1B sind eine Perspektivansicht bzw. eine rechte Seitenansicht eines Schneideinsatzes 10;
- 2A und 2B sind eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht des Schneideinsatzes 10;
- 3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Schneideinsatzes 10;
- 4A und 4B zeigen den Schneideinsatz 10 bzw. ein Schneidwerkzeug 30; und
- 5A und 5B zeigen Beispiele für Späne, die durch Schneiden mit dem Schneideinsatz 10 erzeugt werden.
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Detaillierte Beschreibung
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf überflüssige Erläuterungen wird verzichtet. Zudem sind die folgenden Ausführungsformen Beispiele zur Erläuterung der Erfindung, und die Erfindung soll nicht nur auf die Ausführungsformen beschränkt sein. Weiterhin kann die Erfindung verschiedenartig abgewandelt werden, ohne von ihrem Kern abzuweichen.
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1A ist eine Perspektivansicht des Schneideinsatzes 10 zum Rückwärtsdrehen gemäß dieser Ausführungsform, und 1B ist eine rechte Seitenansicht des Schneideinsatzes 10. 2A ist eine Draufsicht auf den Schneideinsatz 10, und 2B ist eine Vorderansicht des Schneideinsatzes 10.
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Gemäß 1A und 1B hat der Schneideinsatz 10 eine zweite Endfläche 12, die eine Ebene ist, und eine Endfläche 16 („erste Endfläche“, 2A), die parallel zur zweiten Endfläche 12 ist und in Gegenrichtung zur zweiten Endfläche 12 weist. Ein Durchgangsloch H zum Durchführen einer Klemmschraube zur Befestigung des Schneideinsatzes 10 an einem Schneidwerkzeug ist in einem Mittelabschnitt der zweiten Endfläche 12 gebildet. Beim Rückwärtsdrehen wird der Schneideinsatz 10 relativ zu einem Werkstück W in senkrechter Richtung zur Mittelachse des Durchgangslochs H bewegt, um in das Werkstück W einzuschneiden, und das Rückwärtsdrehen des Werkstücks W erfolgt, indem in Axialvorschubrichtung AX („erste Richtung“) vorgeschoben wird, die die Parallelrichtung zur Mittelachse ist und zur Seite der zweiten Endfläche 12 weist. In diesem Fall liegt die Endfläche 16 entgegengesetzt zu der in Axialvorschubrichtung AX weisenden Fläche an der Oberfläche einer „Bund“ genannten Stufe, die am Werkstück W nach der Bearbeitung ausgebildet wird, d. h. zur Bundrückfläche des Werkstücks W.
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Ferner hat der Schneideinsatz 10 auch eine Flanke 14, die mit der zweiten Endfläche 12 und der Endfläche 16 verbunden ist und in Axialvorschubrichtung AX weist. Diese Flanke 14 ist im Hinblick auf die Axialvorschubrichtung AX geneigt und hat einen Ebenenabschnitt, der einen stumpfen Winkel mit der zweiten Endfläche 12 bildet und einen spitzen Winkel mit der Endfläche 16 bildet.
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Zudem weist der Schneideinsatz 10 eine obere Fläche 18 („erste Fläche“) auf, die die Flanke 14, die Endfläche 16 und die zweite Endfläche 12 verbindet und eine Spanfläche 18C aufweist. Die obere Fläche 18 weist in senkrechte Richtung zur Axialvorschubrichtung AX.
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Außerdem hat der Schneideinsatz 10 eine Kammlinie 20 („erste Kammlinie“), die die obere Fläche 18 und die Flanke 14 verbindet, und eine Kammlinie 22 („zweite Kammlinie“), die die obere Fläche 18 und die Endfläche 16 verbindet.
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Die Kammlinie 20 ist versehen mit einem Nasenabschnitt 20A, der mit der Kammlinie 22 verbunden ist, einer vorderen Schneidkante 20B („erste Schneidkante“), die mit dem Nasenabschnitt 20A verbunden ist, und einer Hauptschneidkante 20C, die mit der vorderen Schneidkante 20B verbunden ist.
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Weiterhin ist keine Schneidkante auf der Kammlinie 22 gebildet (2A).
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2A ist eine Draufsicht auf den Schneideinsatz 10 mit Blick von der Seite der oberen Fläche 18. Darstellungsgemäß ist die erste Kammlinie 20 so konfiguriert, dass der Winkel mit der Axialvorschubrichtung AX mit zunehmendem Abstand von der Endfläche 16 stufenweise zunimmt. Hierbei hat ein Abschnitt, an dem die vordere Schneidkante 20B gebildet ist, einen geringen Winkel und ist im Wesentlichen parallel zur Axialvorschubrichtung AX, wogegen die Hauptschneidkante 20C im Hinblick auf die Axialvorschubrichtung AX stark geneigt ist. Darstellungsgemäß können ferner die vordere Schneidkante 20B und die Hauptschneidkante 20C so konfiguriert sein, dass sie mit Blick von der Seite der oberen Fläche 18 im Wesentlichen geradlinig oder geradlinig sind.
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Ferner ist gemäß 2A ein Spanbrecher im Bereich der oberen Fläche 18 zwischen der Kammlinie 20 und der Kammlinie 22 gebildet, wobei der Spanbrecher einen oberen Abschnitt 18A des Spanbrechers, eine Spanbrecher-Wandfläche 18B, die mit dem oberen Abschnitt 18A des Spanbrechers verbunden ist und in Axialvorschubrichtung AX weist, und eine Spanfläche 18C aufweist, die mit der Spanbrecher-Wandfläche 18B verbunden und zwischen der Spanbrecher-Wandfläche 18B und der Kammlinie 20 vorgesehen ist. Der obere Abschnitt 18A des Spanbrechers kann als Ebene konfiguriert sein, die in eine im Wesentlichen senkrechte Richtung zur Axialvorschubrichtung AX weist, oder kann zu einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet sein. Die Form der Kammlinie, die den oberen Abschnitt 18A des Spanbrechers und die Spanbrecher-Wandfläche 18B verbindet, wird später anhand von 3 näher beschrieben. Gemäß 2A ist diese Kammlinie im Hinblick auf die Axialvorschubrichtung AX so geneigt, dass sie der Hauptschneidkante 20C folgt, dabei aber so konfiguriert, dass der Abstand zur Hauptschneidkante 20C mit Blick von der Seite der oberen Fläche 18 abnimmt, wenn sich die Kammlinie der vorderen Schneidkante 20B nähert. Die Spanfläche 18C kann einen flachen Abschnitt aufweisen, der mit der Kammlinie 20 verbunden ist, oder kann ausgespart sein, so dass der Abstand zum oberen Abschnitt 18A des Spanbrechers zunimmt, und mit der Spanbrecher-Wandfläche 18B verbunden sein.
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Gemäß 1A und 1B sind zwei Vorsprungabschnitte 24A und 24B, die in senkrechter Richtung zur Axialvorschubrichtung AX vorstehen, in einem Abschnitt der oberen Fläche 18 vorgesehen, die mit der zweiten Endfläche 12 und der Endfläche 16 verbunden ist. Ferner sind zwei Vorsprungabschnitte 24C und 24D, die in senkrechter Richtung zur Axialvorschubrichtung AX vorstehen, an Positionen vorgesehen, die bezüglich der Achse des Durchgangslochs H des Schneideinsatzes 10 symmetrisch sind. Wie später beschrieben wird, werden bei der Bearbeitung ein Greifabschnitt H1 und ein Greifabschnitt H2 des Schneidwerkzeugs 30 (4B) mit dem Bereich zwischen dem Vorsprungabschnitt 24A und dem Vorsprungabschnitt 24B sowie zwischen dem Vorsprungabschnitt 24C und dem Vorsprungabschnitt 24D in Kontakt gebracht, was den Schneideinsatz 10 an einem Schneidwerkzeug befestigt.
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3 ist eine vergrößerte Ansicht des distalen Endabschnitts des Schneideinsatzes 10 mit Blick von der Seite der oberen Fläche 18. Darstellungsgemäß ist die Spanbrecher-Wandfläche 18B versehen mit: einem ersten Wandflächenabschnitt 18B1 („erster Wandflächenabschnitt“), der entlang der Hauptschneidkante 20C gebildet und so ausgebildet ist, dass er sich der Hauptschneidkante 20C mit Annäherung an die vordere Schneidkante 20B nähert; einem dritten Wandflächenabschnitt 18B3 („dritter Wandflächenabschnitt“), der nahe an der vorderen Schneidkante 20B liegt und zur Seite der Hauptschneidkante weist; und einem zweiten Wandflächenabschnitt 18B2, der kontinuierlich mit dem ersten Wandflächenabschnitt 18B 1 vorgesehen ist und den ersten Wandflächenabschnitt 18B1 sowie den dritten Wandflächenabschnitt 18B3 verbindet.
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Gemäß 3 ist die Kammlinie, die den ersten Wandflächenabschnitt 18B1 und die Seite des oberen Abschnitts 18A des Spanbrechers verbindet, mit Blick von der Seite der oberen Fläche 18A im Wesentlichen geradlinig. Zieht man eine Gerade L, die mit dem Großteil dieser Kammlinie gemein ist, wird deutlich, dass die Kammlinie, die den zweiten Wandflächenabschnitt 18B2 und den oberen Abschnitt 18A des Spanbrechers verbindet, näher an der Seite der Hauptschneidkante 20C als die Gerade L liegt. Anders gesagt ist der Spanbrecher mit einem Vorsprungabschnitt versehen, der sich zur Seite der Hauptschneidkante 20C an einem Verbindungsabschnitt mit dem dritten Wandflächenabschnitt 18B3 vorwölbt. In dieser Ausführungsform hat die Grenzlinie, die die Spanbrecher-Wandfläche 18B und die Spanfläche 18C verbindet, ebenso einen geradlinigen Abschnitt und einen gekrümmten Abschnitt, der mit dem geradlinigen Abschnitt kontinuierlich verbunden und zur Seite der Hauptschneidkante 20C an einer Position nahe der vorderen Schneidkante 20B gekrümmt ist.
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Der Schneideinsatz 10 ist so ausgebildet, dass er bezüglich der Achse des Durchgangslochs H symmetrisch ist, und eine Schneidkante sowie ein Spanbrecher mit der gleichen Form sind am anderen Ende des Schneideinsatzes 10 gebildet.
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4A ist eine Perspektivansicht eines Schneidwerkzeugs 30, an dem der Schneideinsatz 10 befestigt ist, und 4B ist eine rechte Seitenansicht des Schneidwerkzeugs 30.
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Darstellungsgemäß weist das Schneidwerkzeug 30 einen Körper B und zwei Greifabschnitte H1 und H2 auf. Der Schneideinsatz 10 wird am Schneidwerkzeug 30 befestigt, indem der Greifabschnitt H1 in Kontakt mit dem Bereich zwischen dem Vorsprungabschnitt 24A und dem Vorsprungabschnitt 24B gebracht wird, der Greifabschnitt H2 in Kontakt mit dem Bereich zwischen dem Vorsprungabschnitt 24C und dem Vorsprungabschnitt 24D gebracht wird und die das Durchgangsloch H durchlaufende Klemmschraube in einen Gewindeabschnitt geschraubt wird, der im Schneidwerkzeug 30 vorgesehen ist.
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Nachstehend werden die Ergebnisse eines Versuchs beschrieben, bei dem ein solcher Schneideinsatz 10 und ein Vergleichsschneideinsatz IS zum Schneiden mit einem Drehautomaten verwendet wurden. Der Schneideinsatz IS unterscheidet sich vom Schneideinsatz 10 dadurch, dass der Spanbrecher-Wandflächenabschnitt 18B2 nicht vorgesehen ist (anders gesagt hat der Spanbrecher des Schneideinsatzes IS keinen Vorsprungabschnitt, der sich zur Seite der Hauptschneidkante 20C vorwölbt) und der Spanbrecher-Wandflächenabschnitt 18B1 sowie der Spanbrecher-Wandflächenabschnitt 18B3 direkt verbunden sind.
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Geschnitten wurde ein Werkstück W aus Kohlenstoffstahl S45C (∅ 16 mm × 2000 mm) unter den Schneidbedingungen einer Drehzahl N des Werkstücks W = 3000 U/min, einer Schnitttiefe ap = 1 mm bis 5 mm, eines Vorschubs f = 0,03 mm/U bis 0,07 mm/U und einer externen Schneidflüssigkeitszufuhr.
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5A zeigt die Späne bei Gebrauch des Schneideinsatzes 10, und 5B zeigt die Späne bei Gebrauch des Schneideinsatzes IS.
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Darstellungsgemäß ist allgemein verständlich, dass bei Gebrauch des Schneideinsatzes 10 die Späne kurz geschnitten wurden und die Spankontrollleistung verbessert war. Wurde beispielsweise bei der Schnitttiefe ap = 5 mm und beim Vorschub f = 0,07 mm/U der Schneideinsatz IS verwendet, waren die meisten Späne verbunden, wogegen bei Gebrauch des Schneideinsatzes 10 die Späne fein aufgeteilt waren. Besonders ausgeprägt war die Spanlängendifferenz bei der Schnitttiefe ap = 2 mm oder mehr.
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Man geht davon aus, dass der Grund für diesen Unterschied ist, dass eine Kraft wirkt, um den durch das Rückwärtsdrehen erzeugten Span in Kontakt mit der Spanbrecher-Wandfläche von der Schneidkante zu bringen und den Span aufzurollen, und denkbar ist, dass in der Spanbrecher-Wandfläche des Schneideinsatzes IS nur ein Abschnitt, der hauptsächlich einen einzigen Winkel bildet, zum Aufrollen beiträgt.
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Weiterhin ist beim Schneideinsatz 10 denkbar, dass als Ergebnis des vorgesehenen Vorsprungabschnitts der Span an der Spanbrecher-Wandfläche 18B stark gepresst und gebogen wird, was das Aufrollen des Spans weiter fördert.
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Im Fall der Bildung eines Spanbrechers durch Schleifen mit Hilfe eines Schleifsteins wie in der verwandten Technik ist es schwierig, die Vorsprungabschnitte lokal vorzusehen, die die Spanbrecher-Wandfläche 18B bilden. Dagegen lassen sich die Vorsprungabschnitte leicht lokal bereitstellen, indem die Form des Spanbrechers in einem Werkzeug zustande kommt und die Wandflächenseite der Spanbrecherform durch Pressen und Sintern gebildet wird. Allerdings unterscheidet sich beim Schneideinsatz 10 dieser Ausführungsform die Richtung der Mittelachse des Durchgangslochs H von der Richtung der oberen Fläche 18 mit dem Spanbrecher. Daher ist es unmöglich, die Spanbrecherform und das Durchgangsloch H gleichzeitig mit Hilfe eines gewöhnlichen Werkzeugs durch Pressen zu formen. Beispielsweise können zwei Formgebungsverfahren verwendet werden, um die Spanbrecherform und das Durchgangsloch H gleichzeitig durch Pressen zu formen. In einem Verfahren wird das Durchgangsloch H in der normalen Pressrichtung angeordnet, und die Form des Spanbrechers wird beispielsweise durch einen Querstempel pressgeformt, der sich in einer Richtung, die die Pressrichtung schneidet, quer bewegt. Im anderen Verfahren wird die Form des Spanbrechers in der normalen Pressrichtung angeordnet, und das Durchgangsloch H wird zum Beispiel durch einen Querstempel pressgeformt, der sich in einer Richtung, die die Pressrichtung schneidet, quer bewegt. In jedem dieser Verfahren ist es möglich, die Spanbrecherform und das Durchgangsloch H gleichzeitig durch Pressen zu formen, indem ein mit einem Querstempel versehenes Spezialwerkzeug statt eines gewöhnlichen Werkzeugs zum Einsatz kommt.
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In dieser Ausführungsform sind die Flanke und ein Teil der Spanfläche (zum Beispiel der distale Endabschnitt) des Schneideinsatzes 10 durch Schleifen gebildet, aber auch die gesamte Werkzeugform kann nur durch Pressen und Sintern gebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/129836 [0003]
- JP 2012250296 A [0004]
