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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze und ein Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze.
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[Stand der Technik]
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Ein Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze, bei dem ein Schneidkopf auf einen Hauptkörper montiert und wieder von ihm entfernt werden kann, ist ein bekannter Typ eines Schneidwerkzeugs, das eine Schneidarbeit an einem Arbeitsmaterial ausführt, indem es von einem Bearbeitungszentrum oder dergleichen drehend angetrieben wird. Wenn die Schneidkante des Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze beschädigt ist, ist es möglich, nur den Schneidkopf auszutauschen und den Hauptkörper wiederzuverwenden. Falls sowohl der Hauptkörper als auch der Schneidkopf aus Hartmetall besteht, ist das Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze anfällig für Beschädigung durch Schwingungsstoß im Gewinde eines Außengewindeabschnitts oder eines Innengewindeabschnitts, wobei der Außengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt den Hauptkörper und den Schneidkopf verbinden. Um diesem Problem zu begegnen, ist bei einem in der Patentliteratur 1 offenbarten Schneidwerkzeug ein Einsatz, der eine geringere Steifigkeit als das Hartmetall aufweist, derart in den Innengewindeabschnitt des Hauptkörpers eingebaut, dass der Hauptkörper und der Schneidkopf durch Einschrauben des Außengewindeabschnitts des Schneidkopfs in den Einsatz aneinander befestigt werden.
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{Entgegenhaltungsliste}
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{Patentliteratur}
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[Patentliteratur 1] Japanisches Patent Nr.
4993528 -
[Kurzdarstellung der Erfindung]
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Falls bei dem oben beschriebenen bekannten Schneidwerkzeug sowohl der Durchmesser des Außengewindeabschnitts, der am Ende des Schneidkopfs ausgebildet ist, als auch die Größe des Hauptkörpers festgelegt ist, muss der Durchmesser des Innengewindeabschnitts um den Betrag größer als der des Außengewindeabschnitts sein, der erforderlich ist, damit der Einsatz eingebaut werden kann. Die Dicke in radialer Richtung des Hauptkörpers, der aus dem Hartmetall ausgebildet ist, muss daher verringert werden, wodurch die Steifigkeit des Hauptkörpers verringert wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze und ein Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze bereitzustellen, die in einem Fall, in dem ein Schneidkopf auf den Hauptkörper montiert und wieder von ihm entfernt werden kann, Schwingung während der Schneidarbeit unter Beibehaltung der Steifigkeit des Hauptkörpers verhindern können.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze bereitgestellt, und der Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze umfasst einen zylindrisch geformten Zylinderabschnitt, der aus einen ersten Metallmaterial ausgebildet ist und sich in einer axialen Richtung erstreckt; und einen Innengewindeabschnitt, der auf einem Innenumfang des Zylinderabschnitts vorgesehen ist und mit einem Außengewindeabschnitt eines Schneidkopfs verschraubt werden kann. Der Innengewindeabschnitt umfasst einen ersten Innengewindeabschnitt und einen zweiten Innengewindeabschnitt. Der erste Innengewindeabschnitt besteht aus einem zweiten Metallmaterial, das verschieden vom ersten Metallmaterial ist. Der erste Innengewindeabschnitt ist ein Abschnitt zwischen einer Oberseite einer Innengewindespitze des Innengewindeabschnitts und einem Abschnitt des Innengewindeabschnitts, der sich auf der Seite der Innengewindespitze eines Innengewindegrunds und auf der Seite des Innengewindegrunds eines Abschnitts befindet, der einem Wirkdurchmesser des Innengewindeabschnitts entspricht. Der zweite Innengewindeabschnitt besteht aus dem ersten Metallmaterial und geht stetig in den Innenumfang des Zylinderabschnitts über. Der zweite Innengewindeabschnitt ist ein übriger Abschnitt des Innengewindeabschnitts ohne den ersten Innengewindeab schnitt.
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Bei dem Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze gemäß dem ersten Aspekt wird der Außengewindeabschnitt des Schneidkopfs mit dem Innengewindeabschnitt verschraubt, der den ersten Innengewindeabschnitt und den zweiten Innengewindeabschnitt umfasst. Die Verwendung eines Metallmaterials mit einer verhältnismäßig geringen Steifigkeit für den ersten Innengewindeabschnitt und eines Metallmaterials mit einer verhältnismäßig hohen Steifigkeit für den zweiten Innengewindeabschnitt und den Zylinderabschnitt ermöglicht es, sowohl die Steifigkeit des Hauptkörpers beizubehalten als auch die Möglichkeit einer Beschädigung der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts oder des Innengewindeabschnitts durch den Schwingungsstoß zu verringern, wobei der Außengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt den Hauptkörper und den Schneidkopf verbinden.
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Gemäß dem ersten Aspekt des Hauptkörpers eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze können das erste Metallmaterial eine Legierung mit einer Dichte von mindestens 10 Gramm pro Kubikzentimeter und das zweite Metallmaterial ein Stahltyp sein. Gemäß diesem Aspekt des Hauptkörpers eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze kann die Steifigkeit des Zylinderabschnitts sichergestellt werden, indem der Zylinderabschnitt aus dem ersten Metallmaterial ausgeführt wird, das eine Dichte von mindestens 10 Gramm pro Kubikzentimeter hat. Des Weiteren ermöglicht die Ausführung des ersten Innengewindeabschnitts aus einem Stahltyp die Verringerung der Möglichkeit einer Beschädigung der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts oder des Innengewindeabschnitts durch den Schwingungsstoß, wobei der Außengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt den Hauptkörper und den Schneidkopf verbinden.
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Gemäß dem ersten Aspekt des Hauptkörpers eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze kann eine Dicke des Zylinderabschnitts in einer radialen Richtung größer als eine Dicke des Innengewindeabschnitts in der radialen Richtung sein. Gemäß diesem Aspekt des Hauptkörpers eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze kann die Steifigkeit des Zylinderabschnitts sichergestellt sein, weil die Dicke des Zylinderabschnitts in der radialen Richtung größer als die Dicke des Innengewindeabschnitts in der radialen Richtung ist.
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Gemäß dem ersten Aspekt kann der Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze ferner einen zylindrisch geformten vorderen Endabschnitt auf einem vorderen Ende des Zylinderabschnitts und des Innengewindeabschnitts umfassen. Der zylindrisch geformte vordere Endabschnitt kann aus dem zweiten Metallmaterial bestehen und einen sich verjüngenden Abschnitt aufnehmen, der stetig in den Außengewindeabschnitt des Schneidkopfs übergeht. Der sich verjüngende Abschnitt hat einen kleineren Durchmesser auf der Außengewindeabschnittseite. Gemäß diesem Aspekt des Hauptkörpers eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze kann der sich verjüngende Abschnitt, der stetig in den Außengewindeabschnitt des Schneidkopfs übergeht, von dem vorderen Endabschnitt, der aus dem zweiten Metallmaterial besteht, aufgenommen werden. Daher ist der Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze besser imstande, die Möglichkeit einer Beschädigung der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts oder des Innengewindeabschnitts durch den Schwingungsstoß zu verringern, wobei der Außengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt den Hauptkörper und den Schneidkopf verbinden, als es der Fall wäre, wenn der vordere Endabschnitt nicht vorgesehen wäre.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze bereitgestellt, und das Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze umfasst den Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze gemäß dem ersten Aspekt und einen Schneidkopf mit einem Außengewindeabschnitt, der, wenn er mit dem Innengewindeabschnitt des Hauptkörpers verschraubt wird, mit sowohl dem ersten Innengewindeabschnitt als auch dem zweiten Innengewindeabschnitt in Kontakt kommt.
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Bei dem Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze gemäß dem zweiten Aspekt wird der Außengewindeabschnitt des Schneidkopfs mit dem Innengewindeabschnitt verschraubt, der den ersten Innengewindeabschnitt und den zweiten Innengewindeabschnitt umfasst. Die Verwendung eines Metallmaterials mit einer verhältnismäßig geringen Steifigkeit für den ersten Innengewindeabschnitt und eines Metallmaterials mit einer verhältnismäßig hohen Steifigkeit für den zweiten Innengewindeabschnitt und den Zylinderabschnitt ermöglicht es, sowohl die Steifigkeit des Hauptkörpers beizubehalten als auch die Möglichkeit einer Beschädigung der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts oder des Innengewindeabschnitts durch den Schwingungsstoß zu verringern, wobei der Außengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt den Hauptkörper und den Schneidkopf verbinden. Bei dem Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze kommt der Außengewindeabschnitt des Schneidkopfs mit sowohl dem ersten Innengewindeabschnitt als auch dem zweiten Innengewindeabschnitt in Kontakt. Bei dem Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze ermöglicht es daher der zweite Innengewindeabschnitt, dass der Schneidkopf fest am Hauptkörper befestigt wird, geradeso wie es der erste Innengewindeabschnitt ermöglicht, den Schwingungsstoß der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts oder des Innengewindeabschnitts zu verringern, wobei der Außengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt den Hauptkörper und den Schneidkopf verbinden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Teilschnittdarstellung eines Schneidwerkzeugs 1, das mit einem Schneidkopf 2 und einem Hauptkörper 3 versehen ist;
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Außengewindeabschnitts 24 und eines Innengewindeabschnitts 33 in der Schnittdarstellung in 1;
- 3 ist eine erläuternde Figur zu einem Herstellungsverfahren für den Hauptkörper 3;
- 4 ist ein Diagramm, das Bewertungsergebnisse für ein Arbeitsbeispiel darstellt; und
- 5 ist ein Diagramm, das Bewertungsergebnisse für ein Vergleichsbeispiel darstellt.
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[Beschreibung von Ausführungsformen]
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Der konstruktive Aufbau eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze 1 (im Folgenden als „Schneidwerkzeug“ bezeichnet) der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 erläutert. In der nachstehenden Erläuterung bezeichnet AX eine Längsachsenlinie des Schneidwerkzeugs 1, und in der axialen Richtung der Achsenlinie AX ist das vordere Ende des Schneidwerkzeugs 1 bezogen auf einen Hauptkörper 3 das Ende, an dem ein Schneidabschnitt 21 eines Schneidkopfs 2 vorgesehen ist, und das hintere Ende ist das dem vorderen Ende entgegengesetzte Ende des Schneidwerkzeugs 1. In einer Ebene, die orthogonal zur Achsenlinie AX ist, wird die Richtung weg von der Achsenlinie AX als radiale Richtung bezeichnet.
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Physische Ausgestaltung des Schneidwerkzeugs 1
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Wie in 1 dargestellt, ist das Schneidwerkzeug 1 ein Schneidwerkzeug, das Schneidarbeit an einem Arbeitsmaterial ausführt, indem es von einem Bearbeitungszentrum oder dergleichen drehend angetrieben wird. Genauer gesagt ist das Schneidwerkzeug 1 ein Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze, das mit dem Schneidkopf 2 und dem Hauptkörper 3 versehen ist, wobei der Schneidkopf 2 auf den Hauptkörper 3 montiert und wieder von ihm entfernt werden kann. Der Schneidkopf 2 besteht aus einem Hartmetall, das durch Drucksintern von Wolframcarbid oder dergleichen ausgebildet wird. Der Schneidkopf 2 ist mit dem Schneidabschnitt 21, einem Körperabschnitt 22, einem sich verjüngenden Abschnitt 23 und einem Außengewindeabschnitt 24 in dieser Reihenfolge vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende in der axialen Richtung versehen. Der Schneidabschnitt 21 ist ein Abschnitt zum Ausführen der Schneidarbeit am Arbeitsmaterial, und der Schneidabschnitt 21 umfasst eine Umfangsschneidkante, eine Stirnschneidkante, eine Spantasche, eine stirnseitige Spannut und dergleichen, die alle bekannt sind. Der Körperabschnitt 22 und der sich verjüngende Abschnitt 23 sind zwischen dem Schneidabschnitt 21 und dem Außengewindeabschnitt 24 angeordnet. Der Durchmesser des Körperabschnitts 22 ist größer als der Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts 23. Unter den Oberflächen des Körperabschnitts 22 ist eine Oberfläche 25 dort, wo der Körperabschnitt 22 mit dem sich verjüngenden Abschnitt 23 verbunden ist, im Wesentlichen orthogonal zur axialen Richtung. Der sich verjüngende Abschnitt 23 ist derart verjüngt, dass der sich verjüngende Abschnitt auf der Seite des Außengewindeabschnitts 24 einen kleineren Durchmesser hat. Der Außengewindeabschnitt 24 ist mit dem hinteren Ende des sich verjüngenden Abschnitts 23 verbunden, und der Außengewindeabschnitt 24 ist mit Außengewindegängen um den Außenumfang des Außengewindeabschnitts 24 versehen.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Hauptkörper 3 der Hauptkörper des Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze, das sich in der axialen Richtung erstreckt, und der Schneidkopf 2 kann auf den Hauptkörper 3 montiert und wieder von ihm entfernt werden. Der Hauptkörper 3 ist mit einem vorderen Endabschnitt 31, einem Zylinderabschnitt 32, Innengewindeabschnitten 33 und einem Basisabschnitt 39 versehen. Der vordere Endabschnitt 31 ist an dem vorderen Ende in der axialen Richtung des Hauptkörpers 3 vorgesehen, und der vordere Endabschnitt 31 kommt mit der Oberfläche 25 des Schneidkopfs 2 in Kontakt, wenn der Schneidkopf 2 in den Hauptkörper 3 montiert wird. Der hintere Rand des vorderen Endabschnitts 31 ist mit den vorderen Enden des Zylinderabschnitts 32 und der Innengewindeabschnitte 33 verbunden. Der vordere Endabschnitt 31 ist aus einem zweiten Metallmaterial an den vorderen Enden des Zylinderabschnitts 32 und der Innengewindeabschnitte 33 ausgebildet, und der vordere Endabschnitt 31 ist ein Zylinderabschnitt, der den sich verjüngenden Abschnitt 23 aufnimmt, der stetig in den Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 übergeht.
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Der Zylinderabschnitt 32 ist aus einem ersten Metallmaterial ausgebildet und ist ein Zylinderabschnitt, der sich in der axialen Richtung erstreckt und einen Durchmesser D hat. Die Innengewindeabschnitte 33 sind auf einem virtuellen Innenumfang 40 des Zylinderabschnitts 32 vorgesehen und sind Abschnitte, die geformte Innengewindegänge sind, die mit dem Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 verschraubt werden können. Der Innendurchmesser der Innengewindeabschnitte 33 ist D3, und der Kerndurchmesser der Innengewindeabschnitte 33 ist D1.
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Jeder der Innengewindeabschnitte 33 ist mit einem ersten Innengewindeabschnitt 34 und einem zweiten Innengewindeabschnitt 35 versehen. Der erste Innengewindeabschnitt 34 ist der Abschnitt des Innengewindeabschnitts 33 zwischen einer Oberseite einer Innengewindespitze 37 des Innengewindeabschnitts 33 und einem Abschnitt, der sich auf der Seite der Innengewindespitze 37 eines Innengewindegrunds 36 und auf der Seite des Innengewindegrunds 36 eines Abschnitts 38 befindet, der einem Wirkdurchmesser D2 des Innengewindeabschnitts 33 entspricht. Der erste Innengewindeabschnitt 34 besteht aus dem zweiten Metallmaterial, das verschieden vom ersten Metallmaterial ist. Wie in 1 dargestellt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform der erste Innengewindeabschnitt 34 in einem Zustand, in dem der Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 an den Innengewindeabschnitten 33 des Hauptkörpers 3 befestigt ist, der Abschnitt zwischen der Innengewindespitze 37 des Innengewindeabschnitts 33 und einem Abschnitt, der sich auf der Seite der Innengewindespitze 37 einer Außengewindespitze 26 und auf der Seite des Innengewindegrunds 36 des Abschnitts 38 befindet, der dem Wirkdurchmesser D2 des Innengewindeabschnitts 33 entspricht.
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Der zweite Innengewindeabschnitt 35 ist ein Abschnitt, der stetig in den virtuellen Innenumfang 40 des Zylinderabschnitts 32 übergeht, und ein übriger Abschnitt des Innengewindeabschnitts 33 ohne den ersten Innengewindeabschnitt 34. Der virtuelle Innenumfang 40 des Zylinderabschnitts 32 ist, der zweite Innengewindeabschnitt 35 ist, als ein Innenumfang definiert, der die Innengewindegründe 36 in der axialen Richtung verbindet. Der zweite Innengewindeabschnitt 35 besteht aus dem gleichen ersten Metallmaterial wie der Zylinderabschnitt 32. Eine Dicke T1 des Zylinderabschnitts 32 in der radialen Richtung ist größer als eine Dicke T2 des Innengewindeabschnitts 33 in der radialen Richtung.
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Der Basisabschnitt 39 ist auf der Rückseite der Innengewindeabschnitte 33 vorgesehen. Der Basisabschnitt 39 bildet den Boden eines Lochabschnitts, der von dem vorderen Endabschnitt 31 und den Innengewindeabschnitten 33 des Hauptkörpers 3 gebildet wird. Der Basisabschnitt 39 ist aus dem gleichen zweiten Metallmaterial wie die ersten Innengewindeabschnitte 34 ausgebildet.
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Das erste Metallmaterial und das zweite Metallmaterial werden unter Berücksichtigung des Materials des Schneidkopfs 2 ausgewählt. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass die Steifigkeit des ersten Metallmaterials größer als die Steifigkeit des zweiten Metallmaterials ist. Da der Schneidkopf 2 bei der vorliegenden Ausführungsform aus einem Hartmetall ausgebildet ist, wird das erste Metallmaterial im Hauptkörper 3 beispielsweise von einer Legierung mit einer Dichte von mindestens 10 Gramm pro Kubikzentimeter gebildet. Eine Legierung mit einer Dichte von mindestens 10 Gramm pro Kubikzentimeter wäre beispielsweise ein Hartmetall oder eine Wolframlegierung. Das zweite Metallmaterial wird beispielsweise von einem Stahltyp gebildet. Der Stahltyp kann Baustahl, Federstahl, Wälzlagerstahl, Werkzeugstahl, rostfreier Stahl, Chrom-Molybdän-Stahl oder dergleichen sein.
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Wenn der Schneidkopf 2 auf den Hauptkörper 3 montiert ist, ist der Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 in die Innengewindeabschnitte 33 des Hauptkörpers 3 geschraubt. Die Innengewindeabschnitte 33 des Hauptkörpers 3 sind mit den ersten Innengewindeabschnitten 34, die aus dem zweiten Metallmaterial ausgebildet sind, und den zweiten Innengewindeabschnitten 35 versehen, die aus dem ersten Metallmaterial ausgebildet sind. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 in die Innengewindeabschnitte 33 des Hauptkörpers 3 geschraubt wurde, ist der Außengewindeabschnitt 24 sowohl mit den ersten Innengewindeabschnitten 34 als auch mit den zweiten Innengewindeabschnitten 35 der Innengewindeabschnitte 33 in Kontakt. Das zweite Metallmaterial, das von Stahl gebildet wird, der eine geringere Steifigkeit als das erste Metallmaterial hat, ist zwischen den Außengewindeabschnitt 24 und die zweiten Innengewindeabschnitte 35 eingefügt. Daher kann die Wirkung der Schwingung des Schneidkopfs 2 auf den Hauptkörper 3 gedämpft werden. Der Außengewindeabschnitt 24 kann fest an den Innengewindeabschnitten 33 befestigt sein. Demgemäß kann die Schwingung des Schneidkopfs 2 während der Schneidarbeit wirksamer unterbunden werden. Dies gestattet es, eine Beschädigung einer Schneidkante, die in dem Schneidabschnitt 21 ausgebildet ist, zu verhindern und dadurch die Standzeit des Schneidkopfs 2 zu verlängern sowie die Menge der weggeworfenen Schneidköpfe 2 zu verringern.
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Herstellungsverfahren für den Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1
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Das Herstellungsverfahren für das Schneidwerkzeug 1 wird mit Bezug auf 3 erläutert. Wie in 3 dargestellt, werden ein Element 41, das aus dem ersten Metallmaterial besteht, und ein Element 42, das aus dem zweiten Metallmaterial besteht, vorbereitet und das Element 42 wird in das Element 41 eingepasst (ein Einpassvorgang). Das Element 41 ist ein zylindrisches Element mit dem Durchmesser D und das Element 41 hat einen vertieften Abschnitt, der auf der Achsenlinie AX zentriert ist, die sich vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende erstreckt, und der einen Durchmesser hat, der ungefähr gleich dem Wirkdurchmesser D2 des Innengewindeabschnitts 33 ist. Ein Abschnitt auf der vorderen Stirnseite (die obere Stirnseite in 3) des Elements 42 ist ein Zylinderabschnitt mit dem Durchmesser D, und das Element 42 umfasst einen zylindrischen vorstehenden Abschnitt mit dem Durchmesser D2 auf einer hinteren Stirnseite des Elements 42. Das Element 41 und das Element 42 werden durch Einpassen des vorstehenden Abschnitts des Elements 42 in den vertieften Abschnitt des Elements 41 verbunden (ein Verbindungsvorgang). Die Arbeit zum Schneiden der Innengewindeabschnitte 33 wird an der verbundenen Einheit aus dem Element 41 und dem Element 42 mithilfe eines Gewindeschneidfräsers oder dergleichen durchgeführt (ein Vorgang zum Ausbilden eines Befestigungselements). Der Hauptkörper 3, der mit den Innengewindeabschnitten 33 versehen ist, ist somit hergestellt.
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Bewertungsprüfung des Schneidwerkzeugs 1
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Zur Bewertung der Schwingung während der Schneidarbeit wurden Prüfungen mit dem Schneidwerkzeug 1 in der oben beschriebenen Ausführungsform als Arbeitsbeispiel und einem Schneidwerkzeug, bei dem der Außengewindeabschnitt nur aus dem ersten Metallmaterial besteht, als Vergleichsbeispiel durchgeführt. Bei dem Arbeitsbeispiel werden ein Hartmetall für das erste Metallmaterial des Hauptkörpers 3 und Chrom-Molybdän-Stahl (SCM440 gemäß JIS) für das zweite Metallmaterial verwendet. Beim Vergleichsbeispiel besteht der Hauptkörper nur aus einem Hartmetall. Das Arbeitsbeispiel und das Vergleichsbeispiel unterscheiden sich nur in den für die Innengewindeabschnitte des Hauptkörpers verwendeten Materialien und weisen ansonsten dieselbe Gestaltung auf.
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Nachstehend werden die Prüfungsbedingungen für das Arbeitsbeispiel und das Vergleichsbeispiel beschrieben. Das Arbeitsmaterial ist rostfreier Stahl (SUS304 gemäß JIS). Die Bearbeitungsmaschine ist ein vertikales Bearbeitungszentrum. Der Werkzeugdurchmesser beträgt 16 Millimeter. Die vorstehende Länge des Werkzeugs beträgt 50 Millimeter. Die Schneidgeschwindigkeit beträgt 600 Meter pro Minute. Die Drehzahl beträgt 11.950 Umdrehungen pro Minute. Die Vorschubgeschwindigkeit beträgt 3.580 Millimeter pro Minute. Der Vorschub beträgt 0,1 Millimeter pro Zahn (mm/Z). Die Schnitttiefe (Nuten) beträgt 8 Millimeter. Die Kühlung erfolgt mit Blasluft.
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Die Schneidarbeit an der Seitenfläche wurde am Arbeitsmaterial unter Verwendung entsprechender Schneidwerkzeuge des Arbeitsbeispiels und des Vergleichsbeispiels ausgeführt und es wurde der auf die Schneidwerkzeuge wirkende Schneidwiderstand gemessen. Die Prüfergebnisse für das Arbeitsbeispiel sind in 4 dargestellt und die Prüfergebnisse für das Vergleichsbeispiel sind in 5 dargestellt. In den 4 und 5 ist die vertikale Achse der Schneidwiderstand (N) und die horizontale Achse ist die Bearbeitungszeit (s). Die Diagramme in den 4 und 5 zeigen die Prüfergebnisse für Fx, Fy und Fz in der Reihenfolge von oben nach unten. Fx ist die vertikale Kraftkomponente (Hauptkraftkomponente), die in einer Richtung wirkt, die senkrecht zur Vorschubkraftkomponente ist. Fy ist die horizontale Kraftkomponente (Vorschubkraftkomponente), die in der Richtung wirkt, in der das Schneidwerkzeug vorgeschoben wird. Fz ist die axiale Kraftkomponente (Schubkraftkomponente), die in der axialen Richtung des Schneidwerkzeugs wirkt. Die Hauptkraftkomponente, die Vorschubkraftkomponente und die Schubkraftkomponente sind Kraftkomponenten in den Richtungen der x-Achse, y-Achse und z-Achse, die orthogonal zum Schneidwiderstand sind.
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Wie in den 4 und 5 dargestellt, beträgt der Mittelwert der Hauptkraftkomponente Fx -279 N beim Vergleichsbeispiel gegenüber -437 N beim Arbeitsbeispiel. Der Mittelwert der Vorschubkraftkomponente Fy beträgt -661 N beim Vergleichsbeispiel gegenüber -718 N beim Arbeitsbeispiel. Der Mittelwert der Schubkraftkomponente Fz beträgt -291 N beim Vergleichsbeispiel gegenüber -355 N beim Arbeitsbeispiel.
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Andererseits beträgt der Mittelwert der Amplitude der Hauptkraftkomponente Fx 502 N (d.h. Fx = -279 ± 251 N) beim Vergleichsbeispiel gegenüber 278 N (d.h. Fx = -437 ± 139 N) beim Arbeitsbeispiel. Der Mittelwert der Amplitude der Vorschubkraftkomponente Fy beträgt 422 N (d.h. Fy = -661 ± 211 N) beim Vergleichsbeispiel gegenüber 274 N (d.h. Fy = -718 ± 137 N) beim Arbeitsbeispiel. Der Mittelwert der Amplitude der Schubkraftkomponente Fz beträgt 271 N (d.h. Fz = - 291 ± 135 N) beim Vergleichsbeispiel gegenüber 178 N (d.h. Fz = -355 ± 89 N) beim Arbeitsbeispiel.
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Ein Vergleich der Mittelwerte hinsichtlich des Schneidwiderstands (N) beim Arbeitsbeispiel und beim Vergleichsbeispiel zeigt, dass die Mittelwerte der Schubkraftkomponente Fz und der Schubkraftkomponente Fz im Wesentlichen gleiche Zahlenwerte sind. Der Mittelwert der Hauptkraftkomponente Fx beim Arbeitsbeispiel ist um 158 N geringer als der Mittelwert der Hauptkraftkomponente Fx beim Vergleichsbeispiel. Ein Vergleich der Mittelwerte hinsichtlich der Amplitude des Schneidwiderstands (N) beim Arbeitsbeispiel und beim Vergleichsbeispiel zeigt, dass der Mittelwert der Amplitude der Hauptkraftkomponente Fx beim Arbeitsbeispiel um 224 N geringer ist als der Mittelwert der Amplitude der Hauptkraftkomponente Fx beim Vergleichsbeispiel oder ungefähr 55% des Mittelwerts der Amplitude der Hauptkraftkomponente Fx beim Vergleichsbeispiel beträgt. Der Mittelwert der Amplitude der Vorschubkraftkomponente Fy beim Arbeitsbeispiel ist um 168 N geringer als der Mittelwert der Amplitude der Vorschubkraftkomponente Fy beim Vergleichsbeispiel oder beträgt ungefähr 62% des Mittelwerts der Amplitude der Vorschubkraftkomponente Fy beim Vergleichsbeispiel. Der Mittelwert der Amplitude der Schubkraftkomponente Fz beim Arbeitsbeispiel ist um 93 N geringer als der Mittelwert der Amplitude der Schubkraftkomponente Fz beim Vergleichsbeispiel oder beträgt ungefähr 67% des Mittelwerts der Amplitude der Schubkraftkomponente Fz beim Vergleichsbeispiel.
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Die oben beschriebenen Ergebnisse bestätigen, dass das Schneidwerkzeug 1 des Arbeitsbeispiels während des Schneidens weniger Schwingungen (kleinere Amplitude beim Schneidwiderstand) als das Schneidwerkzeug des Vergleichsbeispiels aufweist. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wird angenommen, dass der Schneidkopf 2 beim Arbeitsbeispiel präziser am Hauptkörper 3 befestigt sein kann als beim Vergleichsbeispiel, und zwar deshalb, weil der erste Innengewindeabschnitt 34, der aus dem zweiten Metallmaterial besteht, Resonanz verhindert. Das heißt, es wurde bestätigt, dass die Bereitstellung der Innengewindeabschnitte 33 mit den ersten Innengewindeabschnitten 34, die aus dem zweiten Metallmaterial bestehen, und den zweiten Innengewindeabschnitten 35, die aus dem ersten Metallmaterial bestehen, wie beim Schneidwerkzeug 1 des Arbeitsbeispiels, die Schwingung, die während der Schneidarbeit auftritt, wirksamer verhindert als es beim Vergleichsbeispiel der Fall ist, bei dem die Innengewindeabschnitte nur aus einem einzigen Material bestehen.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind das Schneidwerkzeug 1, der Schneidkopf 2 und der Hauptkörper 3 Beispiele eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze, eines Schneidkopf beziehungsweise eines Hauptkörpers eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze der vorliegenden Erfindung. Die ersten Innengewindeabschnitte 34, die zweiten Innengewindeabschnitte 35 und die Innengewindeabschnitte 33 sind Beispiele eines ersten Innengewindeabschnitts, eines zweiten Innengewindeabschnitts beziehungsweise eines Innengewindeabschnitts der vorliegenden Erfindung. Der Innengewindegrund 36 und die Innengewindespitze 37 sind Beispiele eines Innengewindegrunds beziehungsweise einer Innengewindespitze der vorliegenden Erfindung. Der vordere Endabschnitt 31 und der Zylinderabschnitt 32 sind Beispiele eines vorderen Endabschnitts beziehungsweise eines Zylinderabschnitts der vorliegenden Erfindung. Der sich verjüngende Abschnitt und der Außengewindeabschnitt 24 sind Beispiele eines sich verjüngenden Abschnitts beziehungsweise eines Außengewindeabschnitts der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem Hauptkörper eines Schneidwerkzeugs mit austauschbarer Spitze in den oben genannten Ausführungsformen ist der Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 mit dem Innengewindeabschnitt 33 verschraubt, der den ersten Innengewindeabschnitt 34 und den zweiten Innengewindeabschnitt 35 umfasst. Die Verwendung eines Metallmaterials mit einer verhältnismäßig geringen Steifigkeit für den ersten Innengewindeabschnitt 34 und eines Metallmaterials mit einer verhältnismäßig hohen Steifigkeit für den zweiten Innengewindeabschnitt 35 und den Zylinderabschnitt 32 ermöglicht es, sowohl die Steifigkeit des Hauptkörpers 3 beizubehalten als auch die Möglichkeit einer Beschädigung der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts 24 oder des Innengewindeabschnitts 33 durch den Schwingungsstoß zu verringern, wobei der Außengewindeabschnitt 24 und der Innengewindeabschnitt 33 den Hauptkörper 3 und den Schneidkopf 2 verbinden.
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Bei dem Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1 ist das erste Metallmaterial eine Legierung mit einer Dichte von mindestens 10 Gramm pro Kubikzentimeter und das zweite Metallmaterial ist ein Stahltyp. Beim Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1 kann die Steifigkeit des Zylinderabschnitts 32 sichergestellt werden, indem der Zylinderabschnitt 32 aus dem ersten Metallmaterial ausgeführt wird, das eine Dichte von mindestens 10 Gramm pro Kubikzentimeter hat. Des Weiteren ermöglicht die Ausführung des ersten Innengewindeabschnitts 34 aus einem Stahltyp die Verringerung der Möglichkeit einer Beschädigung der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts 24 oder des Innengewindeabschnitts 33 durch den Schwingungsstoß, wobei der Außengewindeabschnitt 24 und der Innengewindeabschnitt 33 den Hauptkörper 3 und den Schneidkopf 2 verbinden.
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Beim Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1 ist die Dicke T1 des Zylinderabschnitts 32 in der radialen Richtung größer als die Dicke T2 des Innengewindeabschnitts 33 in der Richtung. Daher kann beim Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1 die Steifigkeit des Zylinderabschnitts sichergestellt werden, weil die Dicke T1 des Zylinderabschnitts 32 in der radialen Richtung größer als die Dicke T2 des Innengewindeabschnitts 33 in der radialen Richtung ist.
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Der Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1 umfasst einen zylindrisch geformten vorderen Endabschnitt auf einem vorderen Ende des Zylinderabschnitts 32 und des Innengewindeabschnitts 33. Der zylindrisch geformte vordere Endabschnitt besteht aus dem zweiten Metallmaterial und nimmt den sich verjüngenden Abschnitt 23 auf, der stetig in den Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 übergeht. Der sich verjüngende Abschnitt 23 hat einen kleineren Durchmesser auf der Seite des Außengewindeabschnitts 24. Daher kann beim Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1 der sich verjüngende Abschnitt 23, der stetig in den Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 übergeht, von dem vorderen Endabschnitt aufgenommen werden, der aus dem zweiten Metallmaterial besteht. Daher ist der Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1 besser imstande, die Möglichkeit einer Beschädigung der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts 24 oder des Innengewindeabschnitts 33 durch den Schwingungsstoß zu verringern, wobei der Außengewindeabschnitt 24 und der Innengewindeabschnitt 33 den Hauptkörper 3 und den Schneidkopf 2 verbinden, als es der Fall wäre, wenn der vordere Endabschnitt 31 nicht vorgesehen wäre.
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Der Hauptkörper 3 des Schneidwerkzeugs 1 umfasst den Hauptkörper 3 und den Schneidkopf 2 mit dem Außengewindeabschnitt 24, der, wenn er mit dem Innengewindeabschnitt 33 des Hauptkörpers 3 verschraubt wird, mit sowohl dem ersten Innengewindeabschnitt 34 als auch dem zweiten Innengewindeabschnitt 35 in Kontakt kommt. Bei dem Schneidwerkzeug 1 kommt der Außengewindeabschnitt 24 des Schneidkopfs 2 mit sowohl dem ersten Innengewindeabschnitt 34 als auch dem zweiten Innengewindeabschnitt 35 in Kontakt. Bei dem Schneidwerkzeug 1 ermöglicht es daher der zweite Innengewindeabschnitt 35, dass der Schneidkopf fest am Hauptkörper befestigt wird, geradeso wie es der erste Innengewindeabschnitt 34 ermöglicht, den Schwingungsstoß der Gewindespitzen des Außengewindeabschnitts oder des Innengewindeabschnitts zu verringern, wobei der Außengewindeabschnitt 24 und der Innengewindeabschnitt 33 den Hauptkörper 3 und den Schneidkopf 2 verbinden.
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Das Schneidwerkzeug mit austauschbarer Spitze und der Hauptkörper der vorliegenden Erfindung sind nicht auf diejenigen beschränkt, die bei der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben werden, und im Rahmen der vorliegenden Erfindung können vielfältige Änderungen vorgenommen werden. Beispielsweise können die nachstehend beschriebenen Änderungen vorgenommen werden.
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Die bei der oben beschriebenen Ausführungsform genannten Zahlenwerte sind nur Beispiele und es können auch andere Zahlenwerte verwendet werden. Ein Schneidwerkzeug wie ein Schaftfräser, ein Bohrer, ein Gewindebohrer und dergleichen kann ebenfalls als Schneidwerkzeug verwendet werden. Die Arten der Außen- und Innengewinde sind nicht speziell auf metrische Gewinde, Gewinde nach dem UTS-Standard, Sägengewinde oder dergleichen beschränkt. Die Außengewindegänge können in Übereinstimmung mit der Schneidrichtung des Schneidkopfs (der Richtung, in die die Gewinde bezogen auf den Schneidwiderstand des Schneidkopfs spannen) geschnitten sein. Mindestens einer von dem vorderen Endabschnitt 31 und dem Basisabschnitt 39 des Hauptkörpers 3 kann auch aus dem ersten Metallmaterial bestehen. Das zweite Metallmaterial muss nur von dem ersten Metallmaterial verschieden sein. Insbesondere ist es akzeptabel, dass das erste Metallmaterial keine Legierung mit einer Dichte von mindestens 10 Gramm pro Kubikzentimeter ist. Es ist auch akzeptabel, dass das zweite Metallmaterial kein Stahltyp ist. Es ist außerdem akzeptabel, dass die Dicke des Zylinderabschnitts in der radialen Richtung nicht größer als die Dicke des Innengewindeabschnitts in der radialen Richtung ist. In einem Fall, in dem der Außengewindeabschnitt des Schneidkopfs in die Innengewindeabschnitte des Hauptkörpers geschraubt wird, ist es akzeptabel, dass der Außengewindeabschnitt nur mit den ersten Innengewindeabschnitten in Kontakt kommt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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