DE112008002261T5

DE112008002261T5 - Schneideinsatz und Schneidverfahren

Info

Publication number: DE112008002261T5
Application number: DE200811002261
Authority: DE
Inventors: Youji Satsumasendai Kobayashi
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2028-08-30
Also published as: JP4746133B2; WO2009028687A1; CN101795801A; DE112008002261B4; US20100275749A1; US8342779B2; JPWO2009028687A1; CN101795801B

Abstract

Schneideinsatz, der eine obere Oberfläche, die eine Ecke und eine erste Seite und eine zweite Seite, die auf beiden Seiten der Ecke angeordnet sind, aufweist, und eine untere Oberfläche, die der oberen Oberfläche entspricht, umfasst,
wobei der Schneideinsatz umfasst:
eine Schneidkante, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite ununterbrochen gebildet ist;
eine Brechernut, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite auf der oberen Oberfläche einwärts bezüglich der Schneidkante liegend ununterbrochen gebildet ist;
einen vorstehenden Abschnitt, der auf der oberen Oberfläche weiter einwärts liegend als die Brechernut entlang der Ecke gebildet ist; und
eine geneigte Seitenoberfläche, die auf der oberen Oberfläche weiter einwärts liegend als die Brechernut entlang der ersten Seite gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist,
wobei der vorstehende Abschnitt umfasst:
einen Brechervorsprung, der der Ecke am nächsten liegt;
eine Brecherwandfläche, die weiter...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schneideinsatz, der zum Schneiden von Metallmaterialien oder dergleichen über einen weiten Bereich von Schneidbedingungen verwendet wird, und auf ein Schneidverfahren.
STAND DER TECHNIK
Bisher werden Schneideinsätze angewendet, um durch einen vorstehenden Abschnitt, der in eine Brechernut vorsteht, die Spanabführungsleistung zu verbessern. Zum Beispiel umfasst der in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-190612 beschriebene Schneideinsatz eine Schneidkante, die entlang des Umfangs der oberen Oberfläche gebildet ist, eine Brechernut, die innerhalb (einwärts bezüglich) der Schneidkante gebildet ist, einen mittleren Teil, der weiter innen (einwärts) als die Brechernut liegt, und einen Brechervorsprung (einen vorstehenden Abschnitt), der von dem Mittelteil in Richtung einer Ecke in die Brechernut vorsteht.
Der Mittelteil weist eine Brecheroberseite mit einer von oben gesehen im Wesentlichen mehreckigen Form auf, und die Seitenfläche davon ist aus einem Paar Brecherseitenflächen hergestellt, die wie eine geneigte Oberfläche geformt sind, die von der Brecherunterseite zu der Brecheroberseite verläuft. Der Brechervorsprung hat von der Seite gesehen im Wesentlichen eine Trapezform und ist in der Weise mit dem Mittelteil verbunden gebildet, dass die Oberseite davon tiefer als die Brecherunterseite ist.
In dem Schneideinsatz mit der obigen Form wirkt der Brechervorsprung als ein Brecher, wenn die Schnitttiefe klein ist. Wenn die Schnitttiefe groß ist, wirken die Brecheroberseite und die Brecherseitenfläche als ein Brecher. Wenn die Schnitttiefe mittelgroß ist, wirken der Brechervorsprung, die Brecheroberseite und die Brecherseitenfläche jeweils als ein Brecher.
Allerdings weist der obige Schneideinsatz die folgenden Probleme (i) und (ii) auf.

(i) Die Brecherseitenfläche ist durch eine Winkelhalbierende der Ecke in eine rechte und in eine linke Seite geteilt. Somit berührt unter Bedingungen, dass die Schnitttiefe klein ist (insbesondere in einem Bereich, in dem die Schnitttiefe nicht größer als eine Ecke R ist) und die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist, das mehreckige vordere Ende der Brecheroberseite die Oberfläche eines Arbeitsmaterials, wobei die Spanabführrichtung instabil ist.
(ii) Zwischen der Brecheroberseite und dem Brechervorsprung gibt es eine kleine Höhendifferenz. Somit laufen die Späne, die unter den Bedingungen, unter denen die Schnitttiefe klein und die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist, über den Brechervorsprung gehen, auf die Brecheroberseite. Dies führt zum Verlust der Funktion als ein Brecher, sodass unregelmäßige Späne abgeführt werden.

Andererseits umfasst der in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 9-38808 beschriebene Schneideinsatz bei dem Mittelteil. Der Mittelteil umfasst eine Brecheroberseite, deren Ecke von oben gesehen im Wesentlichen eine Kreisbogenform aufweist. Die Seitenoberfläche des Mittelteils ist aus einer Brecherseitenfläche hergestellt, die in Form einer geneigten Oberfläche gebildet ist, die von einer Brecherunterseite in Richtung der Brecheroberseite ausgeht.
Ein Brechervorsprung, der von dem Mittelteil in Richtung der Ecke in eine Brechernut vorsteht, weist eine nach oben vorstehende gekrümmte Oberflächenform auf und ist in der Weise mit dem Mittelteil verbunden gebildet, dass das obere Ende davon tiefer als die Brecheroberseite ist.
In dem so konstruierten Schneideinsatz ist die Brecherseitenfläche, die angrenzend an die Ecke liegt, in der gekrümmten Oberfläche gebildet, sodass hinsichtlich des obigen Problems (i) scheinbar eine Verbesserung erreicht wird, die allerdings unbefriedigend ist. Da die Höhendifferenz zwischen der Brecheroberseite und dem Brechervorsprung klein ist, kann außerdem dasselbe Problem wie das obige (ii) auftreten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Vorteil der Erfindung ist die Schaffung eines Schneideinsatzes mit einer stabilen Spanabführungsleistung über einen weiten Bereich von Schneidbedingungen und eines Schneidverfahrens.
Der Schneideinsatz gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine obere Oberfläche, die eine Ecke und eine erste Seite und eine zweite Seite, die auf beiden Seiten der Ecke angeordnet sind, umfasst, und eine untere Oberfläche, die der oberen Oberfläche entspricht. Der Schneideinsatz umfasst eine Schneidkante, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite ununterbrochen gebildet ist; eine Brechernut, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite auf der oberen Oberfläche innerhalb der Schneidkante liegend ununterbrochen gebildet ist; einen vorstehenden Abschnitt, der auf der oberen Oberfläche weiter innen liegend als die Brechernut entlang der Ecke gebildet ist; und eine geneigte Seitenoberfläche, die auf der oberen Oberfläche weiter innen liegend als die Brechernut entlang der ersten Seite gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist. Der vorstehende Abschnitt umfasst einen Brechervorsprung, der am weitesten an die Ecke angrenzt; eine Brecherwandfläche, die weiter innen als der Brechervorsprung liegt und in der Weise mit dem Brechervorsprung verbunden gebildet ist, dass sie weiter als der Brechervorsprung nach oben vorsteht; und eine Brecherseitenfläche, die mit der Brecherwandfläche verbunden gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist. Die Brecherwandfläche ist in der Weise gebildet, dass sie in Richtung der vorstehenden Richtung der Brecherwandfläche eine kleinere Breite aufweist und durch eine Winkelhalbierende der Ecke von oben gesehen zweigeteilt ist und in der Weise geneigt ist, dass sie, während sie sich in einem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, von der Ecke entfernt, eine höhere Lage aufweist. Die Brecherseitenfläche ist in der Weise gebildet, dass sie, während sie sich entlang der ersten Seite von der Ecke entfernt, eine größere Breite aufweist und mit der geneigten Seitenoberfläche verbunden gebildet ist. In dem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, ist die Höhe des Brechervorsprungs in Bezug auf eine Referenzlinie, die durch den untersten Punkt der Brechernut geht und zu der unteren Oberfläche parallel ist, nicht mehr als die Hälfte der Höhe des oberen Endes der Brecherwandfläche und niedriger als die Höhe der Schneidkante entlang der Ecke.
Das Schneidwerkzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Halter und den am vorderen Ende des Halters befestigten obigen Schneideinsatz.
Das Schneidwerkzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Halter und einen an einem vorderen Ende des Halters befestigten Schneideinsatz. Der Schneideinsatz umfasst eine obere Oberfläche, die eine Ecke und eine erste Seite und eine zweite Seite, die auf beiden Seiten des Eckteils angeordnet sind, umfasst; eine untere Oberfläche, die der oberen Oberfläche entspricht; eine Schneidkante, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite ununterbrochen gebildet ist; eine Brechernut, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite auf der oberen Oberfläche innerhalb der Schneidkante liegend ununterbrochen gebildet ist; einen vorstehenden Abschnitt, der auf der oberen Oberfläche weiter innen liegend als die Brechernut entlang der Ecke gebildet ist; und eine geneigte Seitenoberfläche, die auf der oberen Oberfläche weiter innen liegend als die Brechernut entlang der ersten Seite gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist. Der vorstehende Abschnitt umfasst einen Brechervorsprung, der am weitesten an die Ecke angrenzt; eine Brecherwandfläche, die weiter innen als der Brechervorsprung liegt und in der Weise mit dem Brechervorsprung verbunden gebildet ist, dass sie weiter als der Brechervorsprung nach oben vorsteht; und eine Brecherseitenfläche, die mit der Brecherwandfläche verbunden gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist. Die Brecherwandfläche ist in der Weise gebildet, dass sie in Richtung der vorstehenden Richtung der Brecherwandfläche eine kleinere Breite aufweist und durch eine Winkelhalbierende der Ecke von oben gesehen zweigeteilt ist und in der Weise geneigt ist, dass sie, während sie sich in einem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, von der Ecke entfernt, eine höhere Lage aufweist. Die Brecherseitenfläche ist in der Weise gebildet, dass sie, während sie sich entlang der ersten Seite von der Ecke entfernt, eine größere Breite aufweist und mit der geneigten Seitenoberfläche verbunden gebildet ist. In dem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, ist die Höhe des Brechervorsprungs in Bezug auf eine Referenzlinie, die durch den untersten Punkt der Brechernut geht und zu der unteren Oberfläche parallel ist, nicht mehr als die Hälfte der Höhe des oberen Endes der Brecherwandfläche und niedriger als die Höhe der Schneidkante entlang der Ecke.
Das Schneidverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Schneiden eines Arbeitsmaterials unter Verwendung des Schneidwerkzeugs und umfasst die folgenden Schritte (i) bis (iii): (i) den Annäherungsschritt, in dem das Schneidwerkzeug verhältnismäßig nahe an das Arbeitsmaterial gebracht wird; (ii) den Schneidschritt, in dem dadurch, dass das Arbeitsmaterial rotieren gelassen wird, und dadurch, dass die Schneidkante mit der Oberfläche des Arbeitsmaterials in Kontakt gebracht wird, eine Oberfläche des Arbeitsmaterials geschnitten wird; und (iii) den Trennschnitt, in dem das Arbeitsmaterial und das Schneidwerkzeug verhältnismäßig getrennt werden.
Der Schneideinsatz und das Schneidwerkzeug sowie das Schneidverfahren bewirken, dass über einen weiten Bereich von Schneidbedingungen eine stabile Spanabführungsleistung geboten wird. Das heißt, wenn die Schnitttiefe während des Schneidens klein ist, wirkt der Brechervorsprung oder die Brecherwandfläche als ein Brecher. Wenn die Schnitttiefe groß ist, wirkt die Brecherseitenfläche als ein Brecher. Wenn die Schnitttiefe höher ist als die Schnitttiefe, innerhalb deren der Brechervorsprung und/oder die Brecherwandfläche als Brecher wirkt, und kleiner ist als die Schnitttiefe, innerhalb deren die Brecherseitenfläche als Brecher wirkt, wirkt wenigstens die Brecherwandfläche als ein Brecher.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schneideinsatz gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht, die die Umgebung einer Ecke des Schneideinsatzes gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die den Schneideinsatz gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4(a) ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A aus 3; 4(b) ist eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B aus 3; 4(c) ist eine Querschnittsansicht längs der Linie C-C aus 3;
5(a) ist eine Querschnittsansicht längs der Linie D-D aus 3; 5(b) ist eine Querschnittsansicht längs der Linie E-E aus 3;
6(a) bis 6(c) sind schematische erläuternde Zeichnungen, die ein Schneidwerkzeug und ein Schneidverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen;
7(a) ist eine Draufsicht, die ein Schneidwerkzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt; 7(b) ist eine Seitenansicht davon; und
8 ist eine Seitenansicht, die einen Schneideinsatz gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Anhand von 1 bis 5 wird nun ausführlich eine Ausführungsform des Schneidwerkzeugs der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 bis 5 gezeigt ist, ist der Schneideinsatz 1 gemäß der Ausführungsform (im Folgenden einfach als der ”Einsatz” bezeichnet) mit einer Ecke 6, mit einer oberen Oberfläche 2 mit einer ersten Seite bzw. mit einer zweiten Seite, die beiderseits der Ecke 6 angeordnet sind, und mit einer unteren Oberfläche 3, die der oberen Oberfläche 2 entspricht, versehen.
Die obere Oberfläche 2 und die untere Oberfläche 3 haben einen im Wesentlichen parallelogrammförmigen Umriss. Im Wesentlichen in der Mitte der oberen Oberfläche 2 ist eine Durchgangsbohrung 7 gebildet. Die Durchgangsbohrung 7 ist zum Befestigen des Einsatzes 1 an einem später beschriebenen Halter 51 vorgesehen. Der Einsatz 1 weist in Bezug auf die Mittelachse der Durchgangsbohrung 7 eine um 180 Grad rotationssymmetrische Form auf. Diese ist leicht zu verwenden, da dann, wenn eine Schneidkante 4 in Verwendung abgenutzt ist, durch Drehen des Einsatzes 1 um 180 Grad die andere Schneidkante verwendet werden kann, die noch nicht verwendet worden ist.
Die Schneidkante 4 ist entlang der ersten Seite und der zweiten Seite ununterbrochen gebildet. Die Schneidkante 4 ist an einem Schnittteil zwischen der oberen Oberfläche 2 und einer Seitenoberfläche 8, die eine Flankenfläche (siehe 2) umfasst, gebildet. Entlang der Schneidkante 4 ist ein Fasenteil 9 gebildet.
Auf der oberen Oberfläche 2 ist innerhalb der Schneidkante 4 liegend eine Brechernut 5 gebildet. Die Brechernut 5 ist entlang der Ecke 6 und der ersten Seite und der zweiten Seite ununterbrochen gebildet. Auf der oberen Oberfläche 2 ist weiter innen liegend als die Brechernut 5 ein Mittelteil 20 gebildet. In der Brechernut 5 sind von der Schneidkante 4 in Richtung des Mittelteils 20 in dieser Reihenfolge eine Spanfläche 10 und eine Brecherunterseite 11 gebildet.
Der Mittelteil 20 umfasst eine Brecheroberseite 21 mit einer von oben gesehen im Wesentlichen dreieckigen Form. Die beiden Seitenoberflächen des Mittelteils 20 bestehen aus einem Paar geneigter Seitenoberflächen 22 und 22, die von der Brecherunterseite 11 in Richtung der Brecheroberseite 21 gebildet sind. Diese geneigten Seitenoberflächen 22 sind auf der oberen Oberfläche 2 weiter innen liegend als die Brechernut 5 gebildet, die entlang der ersten Seite und der zweiten Seite verläuft, und sind entlang der ersten Seite und der zweiten Seite gebildet. Diese geneigten Seitenoberflächen 22 sind jeweils in Form einer ausgesparten gekrümmten Oberfläche gebildet.
Auf der oberen Oberfläche 2 ist ein vorstehender Abschnitt 30 gebildet, der weiter innen liegt als die entlang der Ecke 6 verlaufende Brechernut 5. Der vorstehende Abschnitt 30 steht von dem Mittelteil 20 in Richtung der Ecke 6 in die Brechernut 5 vor. Der vorstehende Abschnitt 30 umfasst von der Seite der Ecke 6 in dieser Reihenfolge einen Brechervorsprung 31, eine Brecherwandfläche 33 und ein Paar Brecherseitenflächen 35 und 35.
Der Brechervorsprung 31 grenzt am weitesten an die Ecke 6 an. Der Brechervorsprung 31 besteht aus zwei flachen Oberflächen, die an einer Winkelhalbierenden L1 der Ecke 6 (siehe 3) einen sich schneidenden Kamm davon aufweisen. Der Begriff ”die Winkelhalbierende L1 der Ecke 6” ist die Winkelhalbierende der Ecke 6 von oben gesehen.
Die Brecherwandfläche 33 ist mit dem Brechervorsprung 31 verbunden. Das heißt, die Brecherwandfläche 33 liegt weiter innen als der Brechervorsprung 31 und ist in der Weise mit dem Brechervorsprung 31 verbunden gebildet, dass sie weiter nach oben als der Brechervorsprung 31 vorsteht.
Die Brecherwandfläche 33 ist in der Weise gebildet, dass sie in der Richtung von einem Verbindungsteil 32 mit dem Brechervorsprung 31 in Richtung des Mittelteils 20 eine kleinere Breite aufweist. Das heißt, die Brecherwandfläche 33 ist in der Weise gebildet, dass sie in Richtung der vorstehenden Richtung der Brecherwandfläche 33 eine kleinere Breite aufweist. Ferner ist die Brecherwandfläche 33 durch die Winkelhalbierende L1 der Ecke 6 von oben gesehen zweigeteilt und in der Weise geneigt, dass sie, während sie sich in einem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche 3, der die Winkelhalbierende L1 der Ecke 6 enthält (siehe 4(a)), von der Ecke 6 entfernt, eine höhere Lage hat.
Die Brecherwandfläche 33 weist eine geneigte flache Oberfläche auf, die der Ecke 6 gegenüberliegt. In dieser Ausführungsform wird eine Linie, die orthogonal zu der geneigten flachen Oberfläche ist, von oben gesehen im Wesentlichen parallel zu der Winkelhalbierenden L1 der Ecke 6.
Das Paar der Brecherseitenflächen 35 und 35 ist jeweils mit beiden Seitenenden der Brecherwandfläche 33 verbunden gebildet. Genauer ist das Paar der Brecherseitenflächen 35 und 35 mit der Brecherseitenfläche 33 verbunden und entlang der ersten Seite und der zweiten Seite gebildet.
Genauer ist das Paar der Brecherseitenflächen 35 und 35 in der Weise gebildet, dass sie, während sie sich entlang der ersten Seite und entlang der zweiten Seite von der Ecke 6 entfernen, eine größere Breite haben, wobei sie mit geneigten Seitenoberflächen 22 und 22 verbunden gebildet sind. Das heißt, das Paar der Brecherseitenflächen 35 und 35 ist in der Weise gebildet, dass sie in der Richtung von einem Verbindungsteil 34 mit der Brecherwandfläche 33 in Richtung des Mittelteils 20 von oben gesehen eine größere Breite aufweisen. Das Paar der Brecherseitenflächen 35 und 35 umfasst ausgesparte gekrümmte Oberflächen und ist mit den geneigten Seitenoberflächen 22 bzw. 22 verbunden gebildet.
Der Verbindungsteil 34 zwischen der Brecherwandfläche 33 und den Brecherseitenflächen 35 ist abgefast. Folglich laufen die erzeugten Späne problemlos über das Verbindungsteil 34.
Die Höhe H1 des Brechervorsprungs 31 beträgt nicht mehr als die Hälfte der Höhe des Verbindungsteils 40 zwischen der Brecherwandfläche 33 und dem Mittelteil 20, d. h. als die Höhe H2 des oberen Endes der Brecherwandfläche 33, und außerdem weniger als die Höhe H3 der Schneidkante 4 entlang der Ecke 6 (siehe 3 und 4(a)). Die Höhe H1 des Brechervorsprungs 31 ist in Bezug auf eine Linie L2 bestimmt, die in einem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche 3, der die Winkelhalbierende L1 der Ecke 6 enthält, durch den untersten Punkt der Brechernut 5 geht und parallel zu der unteren Oberfläche 3 ist. Der Begriff ”die Höhe H1 des Brechervorsprungs 31” repräsentiert die maximale Höhe der Höhe des Brechervorsprungs 31 in einer Richtung senkrecht zu der Linie L2.
Der so gebildete Brechervorsprung 31 ist etwas höher als die Brecherunterseite 11, wodurch die Höhendifferenz zwischen dem Brechervorsprung 31 und der Brecheroberseite 21 erhöht ist. Der Einsatz 1 umfasst bei dem Höhendifferenzabschnitt die Brecherwandfläche 33, die eine geneigte flache Oberfläche mit einer spezifischen Form umfasst, und das Paar der Brecherseitenflächen 35 und 35, die verbunden mit der Brecherwandfläche 33 gebildet sind.
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, kann der so konstruierte Einsatz 1 einen weiten Bereich von Schneidbedingungen (a) bis (d) bewältigen. Das heißt, der Einsatz 1 kann wegen des Brechervorsprungs 31, der Brecherwandfläche 33 (der geneigten flachen Oberfläche) und der Brecherseitenflächen 35, die jeweils als ein Brecher wirken, je nach den in Tabelle 1 gezeigten individuellen Schneidbedingungen eine stabile Spanabführungsleistung bieten.
Wie der Begriff ”wirkt als ein Brecher” hier verwendet wird, bedeutet er das richtige Aufrollen der Späne und Abführen der Späne in einer geeigneten Richtung. In Tabelle 1 bezeichnet das Symbol ”o” die Funktion als ein Brecher, bezeichnet das Symbol ”Δ” die Funktion als ein Brecher in einigen Fällen und bezeichnet das Symbol ”-” wenig oder keine Funktion als ein Brecher.

Schneidbedingungen		Brechervorsprung 31	Brecherwandfläche 33	Brecherseitenfläche 35
(a)	Schnitttiefe: klein, Vorschubgeschwindigkeit: klein	O	Δ	-
(b)	Schnitttiefe: klein, Vorschubgeschwindigkeit: hoch	-	O	-
(c)	Schnitttiefe: mittelgroß	-	O	Δ
(d)	Schnitttiefe: groß	-	-	O

Genauer wirken der Brechervorsprung 31 und/oder die Brecherwandfläche 33 als ein Brecher, wenn die Schnitttiefe klein ist. Das heißt, unter den Schnittbedingungen (a) wirkt unter dem Brechervorsprung 31 und der Brecherwandfläche 33 hauptsächlich der Brechervorsprung 31 als ein Brecher und behandelt die Späne. Unter den Schneidbedingungen (b) wirkt die Brecherwandfläche 33 als ein Brecher und behandelt die Späne.
Wenn andererseits die Schnitttiefe groß ist, d. h. unter den Schneidbedingungen (d), wirkt die Brecherseitenfläche 35 als ein Brecher und behandelt die Späne. Wenn die Schnitttiefe höher als die Schnitttiefe ist, innerhalb deren der Brechervorsprung 31 und/oder die Brecherwandfläche 33 als ein Brecher wirken, und kleiner als die Schnitttiefe, innerhalb deren die Brecherseitenfläche 35 als ein Brecher wirkt, wirkt wenigstens die Brecherwandfläche 33 als ein Brecher. Das heißt, unter den Schneidbedingungen (c) wirkt unter der Brecherwandfläche 33 und der Brecherseitenfläche 33 hauptsächlich die Brecherwandfläche 33 als ein Brecher und behandelt die Späne.
Dadurch, dass die Höhe des Brechervorsprungs 31 etwas höher als die der Brecherunterseite 11 eingestellt ist, können die Späne unter den Bedingungen, dass die Schnitttiefe klein ist und die Vorschubgeschwindigkeit klein ist, durch den Brechervorsprung 31 und durch die Brecherwandfläche 33 sicher behandelt werden. Unter den Schnittbedingungen, dass die Schnitttiefe klein ist und die Vorschubgeschwindigkeit hoch ist, laufen die erzeugten Späne problemlos über den Brechervorsprung 31 und werden daraufhin durch die Brecherwandfläche 33 behandelt.
Unter den Bedingungen, dass die Schnitttiefe mittelgroß ist, können die Späne durch die Brecherwandfläche 33 und durch die Brecherseitenfläche 35 stabil behandelt werden. Unter den Bedingungen, dass die Schnitttiefe groß ist, können die Späne durch die Brecherseitenfläche 35 behandelt werden.
Der Begriff ”wenn die Schnitttiefe klein ist” bedeutet, wenn die Schnitttiefe nicht größer als eine Ecke R ist. Der Begriff ”wenn die Schnitttiefe groß ist” bedeutet, wenn die Schnitttiefe nicht weniger als doppelt so groß wie die Ecke R ist. Der Begriff ”wenn die Schnitttiefe mittelgroß ist” bedeutet, wenn die Schnitttiefe größer als die Ecke R und kleiner als das Doppelte der Ecke R ist. Der Begriff ”die Ecke R” kann ”den Eckenradius”, in JIS-Normen beschrieben, repräsentieren und den Nennradius der Rundheit einer runden Ecke angeben.
Andererseits ist die Ecke 6 von oben gesehen im Wesentlichen in Form eines Kreisbogens gebildet. Die beiden Enden 6a, 6b der Ecke 6 (d. h. die Stellen, an denen der Kreisbogen beendet ist), liegen auf der oberen Oberfläche 2 auf einer Linie L3, die orthogonal zur Winkelhalbierenden L1 der Ecke 6 ist (siehe 3). Der Brechervorsprung 31 und die Brecherwandfläche 33 sind in einem Gebiet der Brechernut 5 gebildet, das zwischen zwei Linien L4 und L5 liegt, die durch die beiden Enden 6a bzw. 6b der Ecke 6 gehen und von oben gesehen parallel zu der Winkelhalbierenden L1 sind. Mit der spezifischen Anordnung des Brechervorsprungs 31 und der Brecherwandfläche 33 sind die Funktionen des Brechervorsprungs 31 und der Brecherwandfläche 33 als ein Brecher optimiert, um eine ausgezeichnete Spanabführungsleistung zu geben.
Nachfolgend werden anhand von 6(a) bis 6(c) ein Schneidwerkzeug mit dem an dem vorderen Ende des Halters befestigten Einsatz 1 und ein Verfahren zum Schneiden eines Arbeitsmaterials unter Verwendung des Schneidwerkzeugs beschrieben. Wie in 6(a) gezeigt ist, weist das Schneidwerkzeug 50 gemäß der Ausführungsform den Halter 51 und den an dem vorderen Ende des Halters 51 befestigten Einsatz 1 auf.
In dem vorderen Endabschnitt des Halters 51 ist eine Einsatztasche (nicht gezeigt) zum Befestigen des Einsatzes 1 gebildet. Die Einsatztasche umfasst eine Lagersitzoberfläche, an der die untere Oberfläche 3 des Einsatzes 1 anliegt.
Zum Befestigen des Einsatzes 1 an dem Halter 51 wird zunächst in die Durchgangsbohrung 7 des Einsatzes 1 eine Befestigungsschraube 15 eingeführt. Nachfolgend wird das vordere Ende der Befestigungsschraube 15 mit einer in der Lagersitzoberfläche der Einsatztasche in dem Halter 50 gebildeten Schraubenbohrung in Eingriff gebracht und dadurch der Einsatz 1 an dem Halter 51 befestigt.
Das Schneiden eines Arbeitsmaterials 140 unter Verwendung des Schneidwerkzeugs 50 wird wie folgt ausgeführt. Das heißt, wie in 6(a) gezeigt ist, wird zunächst das Arbeitsmaterial 140 um eine Achse 141 des Arbeitsmaterials 140 rotieren gelassen. Nachfolgend wird die Schneidkante 4 des Einsatzes 1 in die Nähe des Arbeitsmaterials 140 (in der in 6(a) durch den Pfeil A angegeben Richtung) gebracht. Die Schneidkante 4 und das Arbeitsmaterial 140 können verhältnismäßig nahe beieinander sein. Zum Beispiel kann das Arbeitsmaterial 140 in die Nähe des Schneidwerkzeugs 50 gebracht werden.
Wie in 6(b) gezeigt ist, wird das Arbeitsmaterial 140 daraufhin dadurch, dass die Schneidkante 4 während des Vorschubs des Halters 51 in der durch den Pfeil B angegebenen Richtung mit der Oberfläche des Arbeitsmaterials 140 in Kontakt gebracht wird, geschnitten. Zu dieser Zeit weist der Einsatz 1 die oben erwähnte spezifische Konstruktion auf, wodurch in dem Bereich der obigen Schneidbedingungen (a) bis (d) eine stabile Spanabführungsleistung gegeben wird. Somit kann die Beschädigung an der bearbeiteten Wand wegen Spänen verringert werden. Folglich wird die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.
Anschließend wird das Schneidwerkzeug 50, wie in 6(c) gezeigt ist, in der durch den Pfeil C angegebenen Richtung von dem Arbeitsmaterial 140 getrennt. Das Arbeitsmaterial 140 und das Schneidwerkzeug 50 können verhältnismäßig weit voneinander entfernt sein. Zum Beispiel kann das Arbeitsmaterial 140 von dem Schneidwerkzeug 50 wegbewegt werden. Wenn das Schneiden fortgesetzt wird, kann der Schritt, in dem die Schneidkante 4 des Schneidwerkzeugs 50 mit verschiedenen Punkten des Arbeitsmaterials 140 in Kontakt gebracht wird, wiederholt werden, während das Arbeitsmaterial 140 rotierend gehalten wird. Wenn das Schneidwerkzeug 4 im Gebrauch abgenutzt ist, kann durch Drehen des Einsatzes 1 um 180 Grad um die Mittelachse der Durchgangsbohrung 7 eine ungenutzte Schneidkante 4 verwendet werden.
Im Folgenden wird anhand von 7(a) und 7(b) eine weitere Ausführungsform des Schneidwerkzeugs der Erfindung beschrieben. Wie in 7(a) und 7(b) gezeigt ist, umfasst das Schneidwerkzeug 60 dieser Ausführungsform einen Halter 70 und einen an dem vorderen Ende des Halters 70 befestigen Einsatz 80.
Abgesehen davon, dass eine Linie, die durch den untersten Punkt der Brechernut geht und parallel zu einer Referenzoberfläche 71 des Halters 70 ist, als eine Referenzlinie genutzt wird, die die Höhe des Brechervorsprungs bestimmt, weist der Einsatz 80 dieselbe Konstruktion wie der Einsatz 1 gemäß der vorstehenden Ausführungsform auf.
Das heißt, in dem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, ist die Höhe des Brechervorsprungs in dem Einsatz 80 in Bezug auf die Linie, die durch den untersten Punkt der Brechernut geht und parallel zu der Referenzoberfläche 71 des Halters 70 ist, nicht größer als halb so groß wie die Höhe des oberen Endes der Brecherwandfläche und niedriger als die Höhe der Schneidkante entlang der Ecke.
Somit weist der Einsatz 80, wenn der Einsatz 80 an dem Halter 51 befestigt ist, dieselbe Konstruktion wie der Einsatz 1 der vorstehenden Ausführungsform auf. Der Begriff ”die Referenzoberfläche 71 des Halters 70” bedeutet eine Oberfläche als eine Grundfläche für die Anbringung des Halters 70 an einer äußeren Ausrüstung.
Genauer ist die Lagersitzoberfläche der Einsatztasche des Halters 51 in der vorstehenden Ausführungsform im Wesentlichen parallel zu der Referenzoberfläche (nicht gezeigt) angeordnet. Dementsprechend ist die untere Oberfläche 3 des Einsatzes 1, die an der Einsatztasche befestigt ist, im Wesentlichen parallel zu der Referenzoberfläche des Halters 70.
Wie in 7(b) gezeigt ist, ist andererseits in dieser Ausführungsform die Lagersitzoberfläche der Einsatztasche des Halters 51 gegenüber der Referenzoberfläche 71 geneigt angeordnet. Dementsprechend ist die an der Einsatztasche befestigte untere Oberfläche des Einsatzes 80 gegenüber der Referenzoberfläche 71 des Halters 70 geneigt.
Diese Ausführungsform weist die obige Konstruktion auf, die die Beziehung zwischen dem vorstehenden Abschnitt und der Schneidkante in dem Werkzeug definiert, in der die untere Oberfläche des Einsatzes 80 somit gegenüber der Referenzoberfläche 71 des Halters 70 geneigt ist. Selbst wenn der Einsatz selbst nicht die Konstruktion gemäß der vorstehenden Ausführungsform aufweist, kann dadurch, dass die vorstehende Konstruktion den Zustand aufweist, in dem der Einsatz an dem der Halter befestigt ist, über einen weiten Bereich von Schneidbedingungen eine ausgezeichnete Spanabführungsleistung erzielt werden. Andere Konstruktionen sind ähnlich der in dem Schneidwerkzeug 50 gemäß der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen.
Zum Beispiel umfasst der Halter 51 in dem Schneidwerkzeug 50 der vorstehenden Ausführungsform eine Referenzoberfläche 52 (siehe 6(a)). Somit kann der Einsatz 1 der vorstehenden Ausführungsform durch einen Einsatz mit einem Brechervorsprung mit einer spezifischen Höhe in Bezug auf eine Linie, die durch den untersten Punkt der Brechernut geht und parallel zu der Referenzoberfläche 52 des Halters 50 ist, ersetzt werden.
Obgleich oben die mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben und veranschaulicht worden sind, ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht darauf beschränkt und auf jene anwendbar, in denen daran Änderungen und Verbesserungen vorgenommen sind, ohne von dem Erfindungsgedanken oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obgleich in der vorstehenden Ausführungsform nur die Konstruktion der oberen Oberfläche 2 des Einsatzes 1 beschrieben worden ist, kann z. B., wie in 8 gezeigt ist, die untere Oberfläche 3 mit derselben Konstruktion wie die obere Oberfläche 2 versehen sein. Obgleich in der vorstehenden Ausführungsform die Schneidkante, die Brechernut, die geneigte Seitenoberfläche und die Brecherseitenfläche sowohl auf der ersten Seite als auch auf der zweiten Seite der oberen Oberfläche gebildet sind, können diese ähnlich z. B. nur auf der ersten Seite gebildet sein.
Obgleich in der vorstehende Ausführungsform der Einsatz 1 beschrieben wurde, der von oben gesehen im Wesentlichen parallelogrammförmig ist, ist die Form des Einsatzes der Erfindung darauf nicht beschränkt und kann er eine mehreckige Form wie etwa eine im Wesentlichen dreieckige Form oder eine im Wesentlichen fünfeckige Form aufweisen.
Die Form des Brechervorsprungs ist nicht auf die des Brechervorsprungs 31, der aus den zwei ebenen Oberflächen mit dem sich schneidenden Kamm auf der Winkelhalbierenden L1 der Ecke 6 hergestellt ist, beschränkt. Zum Beispiel kann er eine nach oben vorstehende gekrümmte Oberfläche (eine vorstehende gekrümmte Oberfläche) oder eine andere Form sein.
Das Verbindungsteil 40 zwischen der Brecherwandfläche 33 und dem Mittelteil 20 kann abgefast sein. Folglich können die erzeugten Späne problemlos über das Verbindungsteil 40 laufen.
Zum Befestigen des Einsatzes an dem Halter ist das Klemmverfahren beschrieben worden, in dem der Einsatz 1 in den Halter 51 geschraubt wird. Alternativ kann ein Anklemmverfahren, ein Hebelarretierungsverfahren oder dergleichen genutzt werden.
Obgleich als das Schneidverfahren das Außendrehen, genauer die Querbewegung, beschrieben worden ist, sind der Einsatz und das Schneidwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung außer für die Außendurchmesserbearbeitung ebenfalls für andere Schnitte wie etwa das Innendrehen und dergleichen geeignet anwendbar.
Zusammenfassung
Schneideinsatz und Schneidverfahren
In einem Schneideinsatz der Erfindung umfasst ein an einer oberen Oberfläche gebildeten vorstehender Abschnitt, der weiter einwärts als eine Brechernut entlang einer Ecke liegt, einen Brechervorsprung, der am weitesten an die Ecke angrenzt; eine Brecherwandfläche, die in der Weise verbunden mit dem Brechervorsprung gebildet ist, dass sie weiter nach oben vorsteht als der Brechervorsprung; und eine Brecherseitenfläche, die verbunden mit der Brecherwandfläche gebildet ist. Die Brecherwandfläche ist in der Weise gebildet, dass sie in Richtung der Vorsprungrichtung der Brecherwandfläche eine kleinere Breite aufweist, und in der Weise geneigt, dass sie, während sie sich von der Ecke entfernt, eine höhere Lage aufweist. Die Brecherseitenfläche ist in der Weise gebildet, dass sie, während sie sich von der Ecke entfernt, eine größere Breite aufweist. Die Höhe des Brechervorsprungs ist nicht mehr als die Hälfte der Höhe des oberen Endes der Brecherwandfläche und ist niedriger als die Höhe der Schneidkante entlang der Ecke. Ein Schneidverfahren unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs, das den Schneideinsatz umfasst, wird ebenfalls geschaffen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 6-190612 [0002]
- JP 9-38808 [0006]

Claims

Schneideinsatz, der eine obere Oberfläche, die eine Ecke und eine erste Seite und eine zweite Seite, die auf beiden Seiten der Ecke angeordnet sind, aufweist, und eine untere Oberfläche, die der oberen Oberfläche entspricht, umfasst, wobei der Schneideinsatz umfasst: eine Schneidkante, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite ununterbrochen gebildet ist; eine Brechernut, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite auf der oberen Oberfläche einwärts bezüglich der Schneidkante liegend ununterbrochen gebildet ist; einen vorstehenden Abschnitt, der auf der oberen Oberfläche weiter einwärts liegend als die Brechernut entlang der Ecke gebildet ist; und eine geneigte Seitenoberfläche, die auf der oberen Oberfläche weiter einwärts liegend als die Brechernut entlang der ersten Seite gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist, wobei der vorstehende Abschnitt umfasst: einen Brechervorsprung, der der Ecke am nächsten liegt; eine Brecherwandfläche, die weiter einwärts als der Brechervorsprung liegt und in der Weise mit dem Brechervorsprung verbunden gebildet ist, dass sie weiter als der Brechervorsprung nach oben vorsteht; und eine Brecherseitenfläche, die mit der Brecherwandfläche verbunden gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist, wobei die Brecherwandfläche in der Weise gebildet ist, dass sie in Richtung der Vorsteh-Richtung der Brecherwandfläche eine kleinere Breite aufweist und durch eine Winkelhalbierende der Ecke von oben gesehen zweigeteilt ist und in der Weise geneigt ist, dass sie, während sie sich in einem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, von der Ecke entfernt, eine höhere Lage aufweist, die Brecherseitenfläche in der Weise gebildet ist, dass sie, während sie sich entlang der ersten Seite von der Ecke entfernt, eine größere Breite aufweist und mit der geneigten Seitenoberfläche verbunden gebildet ist, und in dem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, die Höhe des Brechervorsprungs in Bezug auf eine Referenzlinie, die durch den untersten Punkt der Brechernut geht und zu der unteren Oberfläche parallel ist, nicht mehr als die Hälfte der Höhe des oberen Endes der Brecherwandfläche und niedriger als die Höhe der Schneidkante entlang der Ecke ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1, bei dem die Brecherseitenfläche eine ausgesparte gekrümmte Oberfläche umfasst und die geneigte Seitenoberfläche eine ausgesparte gekrümmte Oberfläche ist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Verbindungsteil zwischen der Brecherwandfläche und der Brecherseitenfläche abgefast ist.
Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem beide Enden der Ecke auf einer Linie liegen, die orthogonal zu der Winkelhalbierenden auf der oberen Oberfläche ist, und der Brechervorsprung und die Brecherwandfläche in einem Gebiet der Brechernut gebildet sind, das zwischen zwei Linien liegt, die jeweils durch beide Enden der Ecke gehen und von oben gesehen parallel zu der Winkelhalbierenden sind.
Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Brechervorsprung aus zwei flachen Oberflächen besteht, die auf der Winkelhalbierenden einen sich schneidenden Kamm oder eine vorstehende gekrümmte Oberfläche aufweisen.
Schneidwerkzeug, das einen Halter und den an einem vorderen Ende des Halters befestigten Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
Schneidwerkzeug, das einen Halter und einen an einem vorderen Ende des Halters befestigten Schneideinsatz umfasst, wobei der Schneideinsatz umfasst: eine obere Oberfläche, die eine Ecke und eine erste Seite und eine zweite Seite, die auf beiden Seiten der Ecke angeordnet sind, aufweist; eine untere Oberfläche, die der oberen Oberfläche entspricht; eine Schneidkante, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite ununterbrochen gebildet ist; eine Brechernut, die wenigstens entlang der Ecke und der ersten Seite auf der oberen Oberfläche einwärts bezüglich der Schneidkante liegend ununterbrochen gebildet ist; einen vorstehenden Abschnitt, der auf der oberen Oberfläche weiter einwärts liegend als die Brechernut entlang der Ecke gebildet ist; und eine geneigte Seitenoberfläche, die auf der oberen Oberfläche weiter einwärts liegend als die Brechernut entlang der ersten Seite gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist, wobei der vorstehende Abschnitt umfasst: einen Brechervorsprung, der der Ecke am nächsten liegt; eine Brecherwandfläche, die weiter einwärts als der Brechervorsprung liegt und in der Weise mit dem Brechervorsprung verbunden gebildet ist, dass sie weiter als der Brechervorsprung nach oben vorsteht; und eine Brecherseitenfläche, die mit der Brecherwandfläche verbunden gebildet ist, und die entlang der ersten Seite gebildet ist, wobei die Brecherwandfläche in der Weise gebildet ist, dass sie in Richtung der Vorsteh-Richtung der Brecherwandfläche eine kleinere Breite aufweist und durch eine Winkelhalbierende der Ecke von oben gesehen zweigeteilt ist und in der Weise geneigt ist, dass sie, während sie sich in einem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, von der Ecke entfernt, eine höhere Lage aufweist, die Brecherseitenfläche in der Weise gebildet ist, dass sie, während sie sich entlang der ersten Seite von der Ecke entfernt, eine größere Breite aufweist und mit der geneigten Seitenoberfläche verbunden gebildet ist, und in dem vertikalen Querschnitt in Bezug auf die untere Oberfläche, der die Winkelhalbierende der Ecke enthält, die Höhe des Brechervorsprungs in Bezug auf eine Referenzlinie, die durch den untersten Punkt der Brechernut geht und zu der unteren Oberfläche parallel ist, nicht mehr als die Hälfte der Höhe des oberen Endes der Brecherwandfläche und niedriger als die Höhe der Schneidkante entlang der Ecke ist.
Verfahren zum Schneiden eines Arbeitsmaterials unter Verwendung des Schneidwerkzeugs nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Verfahren umfasst: den Annäherungsschritt, in dem das Schneidwerkzeug verhältnismäßig nahe an das Arbeitsmaterial gebracht wird; den Schneidschritt, in dem dadurch, dass das Arbeitsmaterial rotieren gelassen wird, und dadurch, dass die Schneidkante mit der Oberfläche des Arbeitsmaterials in Kontakt gebracht wird, eine Oberfläche des Arbeitsmaterials geschnitten wird; und den Trennschnitt, in dem das Arbeitsmaterial und das Schneidwerkzeug verhältnismäßig getrennt werden.