-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegenden Ausführungsformen betreffen Bohrer zur Verwendung in einem Bohrvorgang und dergleichen, und ein Verfahren zur Herstellung eines maschinell bzw. spanabhebend bearbeiteten Produkts.
-
Hintergrund
-
Als ein Bohrer zur Verwendung in einem Bohrvorgang oder dergleichen eines Werkstücks, wie beispielsweise von Metallen, ist ein wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-318208 (Patentdokument 1) beschriebener Bohrer bekannt. Der im Patentdokument 1 beschriebene Bohrer weist eine Schneidkante, welche an einem vorderen Rand eines Werkzeughauptkörpers geformt ist, und eine gewundene Nut auf, welche am Außenrand des Werkzeughauptkörpers geformt ist. Die gewundene Nut weist in einem Querschnitt orthogonal zu einer Drehachse eine konvex-gekrümmte Fläche, welche in einer Drehrichtung an einer Vorderseite angeordnet ist, eine konkav-gekrümmte Fläche, welche in der Drehrichtung an einer Hinterseite angeordnet ist, und eine konkave Nut auf, welche zwischen der konvex-gekrümmten Fläche und der konkav-gekrümmten Fläche angeordnet ist. Falls die gewundene Nut die konvex-gekrümmte Fläche aufweist, können Späne mit einem kleinen Krümmungsradius stabil gewunden werden.
-
Falls die konvex-gekrümmte Fläche wie im Bohrer, der im Patentdokument 1 beschrieben ist, klein ist, ist es schwierig, an einer vorderen Endseite die Späne mit einem kleinen Krümmungsradius zu krümmen. Falls die konvex-gekrümmte Fläche groß ist, kann die Spanausgabeleistungsfähigkeit an einer hinteren Endseite aufgrund eines geringen Raums für die gewundene Nut gering sein.
-
Insbesondere kann die Spanflussgeschwindigkeit geringer werden, so wie sie sich in einer Richtung entlang der Drehachse ausgehend von der vorderen Endseite entfernt, an welcher die Schneidkante angeordnet ist. Ein Spanverstopfen kann an einem Abschnitt der gewundenen Nut auftreten, welcher von der Schneidkante entfernt angeordnet ist.
-
Kurzerläuterung
-
Ein Bohrer in einer der Ausführungsformen weist einen Hauptkörper auf, der eine Stangengestalt hat, die sich ausgehend von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt. Der Hauptkörper ist um eine Drehachse herum drehbar. Der Hauptkörper weist eine Schneidkante, welche an einer Seite des ersten Endes angeordnet ist, eine erste Nut, welche sich ausgehend von der Schneidkante in Richtung zum zweiten Ende erstreckt, und eine zweite Nut auf, welche sich ausgehend von der ersten Nut in Richtung zum zweiten Ende erstreckt. Die erste Nut weist in einem Querschnitt orthogonal zur Drehachse einen ersten Abschnitt, welcher eine konkav-gekrümmte Gestalt hat, die in einer Drehrichtung der Drehachse weiter an einer Hinterseite angeordnet ist als ein Boden der ersten Nut, und einen zweiten Abschnitt auf, welcher eine konvex-gekrümmte Gestalt hat, die in der Drehrichtung weiter an einer Vorderseite angeordnet ist als der Boden. Im Querschnitt orthogonal zur Drehachse hat die zweite Nut eine konkav-bogenförmige Gestalt in einem Bereich ausgehend von einem Endabschnitt, welcher in der Drehrichtung an einer Vorderseite angeordnet ist, zu einem Endabschnitt, welcher in der Drehrichtung an einer Hinterseite angeordnet ist.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Bohrer in einer der Ausführungsformen zeigt,
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A1, welcher in der 1 gezeigt ist,
- 3 ist eine Vorderansicht, wenn der in der 1 gezeigte Bohrer ausgehend von einem ersten Ende betrachtet wird,
- 4 ist eine Seitenansicht, wenn der in der 3 gezeigte Bohrer aus einer B1-Richtung betrachtet wird,
- 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A2, welcher in der 4 gezeigt ist,
- 6 ist eine Seitenansicht, wenn der in der 3 gezeigte Bohrer aus einer B2-Richtung betrachtet wird,
- 7 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie C1-C1 im Bohrer, welcher in der 6 gezeigt ist,
- 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C2-C2 im Bohrer, welcher in der 6 gezeigt ist,
- 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C3-C3 im Bohrer, welcher in der 6 gezeigt ist,
- 10 ist eine vergrößerte Ansicht einer ersten, modifizierten Ausführungsform des Bohrers, welcher in der 1 gezeigt ist,
- 11 ist eine vergrößerte Ansicht einer zweiten, modifizierten Ausführungsform des Bohrers, welcher in der 1 gezeigt ist,
- 12 ist eine schematische Darstellung, welche einen Schritt in einem Verfahren zum Herstellen eines maschinell bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen zeigt,
- 13 ist eine schematische Darstellung, welche einen Schritt in dem Verfahren zum Herstellen eines maschinell bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen zeigt, und
- 14 ist eine schematische Darstellung, welche einen Schritt in dem Verfahren zum Herstellen eines maschinell bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen zeigt.
-
Ausführungsformen
-
Ein Rotationswerkzeug in einer der Ausführungsformen ist nachfolgend im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Zum Zwecke der Beschreibung sind in den bezogenen und im Folgenden dargestellten Zeichnungen in einer vereinfachten Form nur Hauptelemente zum Beschreiben der Ausführungsformen gezeigt. Die Rotationswerkzeuge sind deshalb in der Lage, irgendwelche willkürlichen Elemente aufzuweisen, welche in den bezogenen Zeichnungen in der vorliegenden Beschreibung nicht dargestellt sind. Größen der Elemente in einer jeden der Zeichnungen repräsentieren weder Größen von tatsächlichen strukturellen Elementen noch Größenverhältnisse dieser Elemente.
-
Bohrer
-
Beispiele des Rotationswerkzeugs weisen Bohrer auf. Das Rotationswerkzeug, welches in der 1 gezeigt ist, ist der Bohrer 1. Beispiele des Rotationswerkzeugs weisen ebenfalls Schaftfräser zusätzlich zum Bohrer auf. Deshalb kann der Bohrer 1 durch das Rotationswerkzeug in der folgenden Beschreibung ersetzt sein.
-
Wie es beispielsweise in der 1 gezeigt ist, weist das Rotationswerkzeug (Bohrer 1) in der Ausführungsform einen stabförmigen Hauptkörper 3 auf, welcher um eine Drehachse X1 herum drehbar ist. Der Hauptkörper 3 erstreckt sich ausgehend von einem ersten Ende 3a zu einem zweiten Ende 3b. Der Bohrer 1 ist um die Drehachse X1 während eines Vorgangs des Schneidens eines Werkstücks zum Herstellen eines maschinell bearbeiteten Produkts drehbar. Ein Pfeil X2 in der 1 und dergleichen bezeichnet eine Drehrichtung des Bohrers 1.
-
Der Hauptkörper kann aus einem oder einer Mehrzahl von Elementen gebildet sein. Der in der 1 dargestellte Hauptkörper weist zum Beispiel zwei Elemente von zumindest einem Halter 5 und einem Einsatz 7 auf. Der Halter 5 hat beispielsweise eine Stangengestalt, welche sich lang und schmal entlang der Drehachse X1 erstreckt, wie es in der 1 gezeigt ist, und kann eine Tasche 5a aufweisen, welche an einer Seite des ersten Endes 3a angeordnet ist. In der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, weist der Halter 5 eine Tasche 5a auf, und der Einsatz 7 ist in der Tasche 5a angeordnet.
-
Die Tasche 5a ist ein Teil, welcher ein Befestigen des Einsatzes 7 erlaubt, und ist an einer Seite des ersten Endes 3a des Halters 5 offen. Der Einsatz 7 ist in der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, in der Tasche 5a angeordnet. Der Einsatz 7 kann sich mit der Tasche 5a in direktem Kontakt befinden, oder alternativ kann ein Blatt, welches nicht besonders dargestellt ist, eingerichtet sein, um zwischen dem Einsatz 7 und der Tasche 5a gehalten zu werden. Der Einsatz 7 ist am Halter 5 befestigbar und davon lösbar.
-
Falls der Hauptkörper 3 aus dem Halter 5 und dem Einsatz 7 gebildet ist, wie in der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, wird der Bohrer 1 gewöhnlich als ein „Austauschschneidkantenbohrer“ bezeichnet. Falls der Hauptkörper 3 aus einem einzelnen Element gebildet ist, wird der Bohrer 1 gewöhnlich als ein „Vollbohrer“ bezeichnet.
-
Der Halter 5 hat in der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, die Stangengestalt, die sich entlang der Drehachse X1 erstreckt, und weist die Tasche 5 auf, welche ein Befestigen des Einsatzes 7 erlaubt. Der Halter 5 ist dazu gedacht, beispielsweise durch eine drehbare Spindel einer Werkzeugmaschine gehalten zu werden, welche nicht besonders dargestellt ist. Alternativ kann der Halter 5 einen Teil, welcher als ein Schaft 9 bezeichnet ist, und einen Teil aufweisen, welcher als ein Körper 11 bezeichnet ist, der näher am ersten Ende 3a angeordnet ist als der Schaft 9.
-
In der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, weist der Hauptkörper 3 eine Schneidkante 13, welche an einer Seite des ersten Endes 3 angeordnet ist, und eine Nut 15 auf, welche sich ausgehend von der Schneidkante 13 in Richtung zum zweiten Ende 3b erstreckt. Insbesondere erstreckt sich die Nut 15 um die Drehachse X1 ausgehend von der Schneidkante 13 in Richtung zum zweiten Ende 3b spiralförmig bzw. wendelmäßig. Die Nut 15 in der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, weist eine erste Nut 17, die sich ausgehend von der Schneidkante 13 in Richtung zum zweiten Ende 3b erstreckt, und eine zweite Nut 19 auf, welche sich ausgehend von der ersten Nut 17 in Richtung zum zweiten Ende 2b erstreckt. Ein Teil in der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, der im Einsatz 7 des Hauptkörpers 3 geformt ist, wird als die erste Nut 17 bezeichnet, und ein Teil, welcher im Halter 5 des Hauptkörpers 3 geformt ist, wird als die zweite Nut 19 bezeichnet.
-
Der Hauptkörper 3 kann nur eine oder eine Mehrzahl von Schneidkanten 13 aufweisen. In der Ausführungsform, welche in der 2 gezeigt ist, weist der Hauptkörper 3 zwei Schneidkanten 13 auf. Gestalten und Positionen der zwei Schneidkanten 13 sind nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können die zwei Schneidkanten 13 in der Gestalt einer 180° Rotationssymmetrie relativ zur Drehachse X1 vorliegen, wenn ausgehend von einer Seite des ersten Endes 3a betrachtet. Alternativ können die zwei Schneidkanten 13 direkt miteinander verbunden sein oder können miteinander verbunden sein durch Anordnen einer Kante dazwischen, welche eine Meißelkante genannt wird, wie es in der 3 gezeigt ist.
-
In der Ausführungsform, welche in der 2 gezeigt ist, weist der Hauptkörper 3 zwei Nuten 15 auf, da der Hauptkörper 3 die zwei Schneidkanten 13 aufweist. Eine jede der zwei Nuten 15 weist die erste Nut 17 und die zweite Nut 19 auf. Die Nuten 15 können zum Ausgeben von Spänen zur Außenseite verwendet werden, welche durch die Schneidkante 13 erzeugt werden. Die zwei Nuten 15 sind im Körper 11 im Halter 5 individuell geformt, aber sind im Schaft 9 nicht geformt. Der Hauptkörper 3 kann deshalb durch die Werkzeugmaschine stabil gehalten werden.
-
Ein Außendurchmesser D des Körpers 11 (Hauptkörper 3) ist auf keinen spezifischen Wert beschränkt. Der Außendurchmesser D kann beispielsweise auf 6 bis 42,5 mm festgelegt sein. Eine Länge L des Bohrers 1 in einer Richtung entlang der Drehachse X1 kann auf L = 2D bis L = 12D festgelegt sein.
-
Eine Tiefe einer jeden der zwei Nuten 15 im Hauptkörper 3 kann auf in etwa 10 bis 40 % des Außendurchmessers D des Körpers 11 festgelegt sein. Hier bezeichnet die Tiefe der Nut 15 einen Wert, welcher in einem Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 erhaltbar ist durch Subtrahieren einer Distanz zwischen einem Boden der Nut 15 und der Drehachse X1 von einem Radius des Körpers 11. Dementsprechend kann ein Durchmesser einer Stegdicke, welcher durch einen Durchmesser eines Innenkreises um die Drehachse X1 im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 des Körpers 11 bezeichnet ist, auf in etwa 20 bis 80 % des Außendurchmessers D des Körpers 11 festgelegt sein. Insbesondere kann beispielsweise, falls der Außendurchmesser D des Körpers 11 gleich 20 mm ist, die Tiefe der Nut 15 auf in etwa 2 bis 8 mm festgelegt sein.
-
Im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 hat die zweite Nut 19 in der Ausführungsform, welche in der 9 gezeigt ist, eine konkav-gekrümmte Gestalt ausgehend von einem Endabschnitt, der in einer Drehrichtung Y an einer Vorderseite angeordnet ist, zu einem Endabschnitt, der in der Drehrichtung Y an einer Hinterseite angeordnet ist. Beispiele der Gestalt der zweiten Nut 19 im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 weisen Kreisbögen, Ellipsenbögen und Parabeln auf. Die Gestalt der zweiten Nut 19 im obigen Querschnitt ist nicht besonders beschränkt, sondern ist in der Ausführungsform, welche in der 9 gezeigt ist, eine Kreisbogengestalt.
-
Der Endabschnitt, welcher in der Drehrichtung Y an der Vorderseite angeordnet ist, und der Endabschnitt, welcher in der Drehrichtung an der Hinterseite Y angeordnet ist, wie es oben beschrieben ist, sind nicht besonders auf die Endabschnitte der zweiten Nut 19 beschränkt. Beispielsweise wird ein Anfasvorgang zum Zweck des Verbesserns der Haltbarkeit des Hauptkörpers 3 an einem Grenzteil zwischen einer Außenrandfläche des Hauptkörpers 3 und der Nut 15, wobei ein Endabschnitt in einem Bereich mit der Ausnahme einer Fläche, welche dem Anfasvorgang in der zweiten Nut 19 unterzogen wird, als die oben beschriebenen Endabschnitte evaluierbar sind.
-
In einer der Ausführungsformen, welche in den 7 und 8 gezeigt sind, weist in einem Querschnitt orthogonal zu Drehachse X1 die erste Nut 17 einen ersten Endabschnitt 23, welcher eine konkav-gekrümmte Gestalt hat, und einen zweiten Endabschnitt 25 auf, welcher eine konvex-gekrümmt Gestalt hat. Der erste Endabschnitt 23 ist in der Drehrichtung X2 um die Drehachse X1 weiter an einer Hinterseite angeordnet als ein Boden 17a der ersten Nut 17. Der zweite Abschnitt 25 ist in der Drehrichtung X2 weiter an einer Vorderseite angeordnet als der Boden 17a. Im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 bezeichnet der Boden 17a einen Abschnitt der ersten Nut 17, dessen Distanz ausgehend von der Drehachse X1 der kürzeste ist.
-
Mit der in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsform, da die erste Nut 17 die obige Konfiguration hat, können Späne mit einem kleinen Krümmungsradius gewunden werden durch In-Kontakt-Bringen der Späne mit dem zweiten Abschnitt 25, und für die Nut 15 ist es deshalb weniger wahrscheinlich, beschädigt zu werden. Eine Spanausgaberichtung tendiert dazu, stabil zu werden, da die Späne mit einem kleinen Krümmungsradius in der ersten Nut 17 gewunden werden können, welche relativ nahe zur Schneidkante 13 angeordnet ist.
-
Darüber hinaus weist die zweite Nut 19 die obige Konfiguration auf und muss den Abschnitt in der konvex-gekrümmten Gestalt im Bohrer 1, der in der 9 gezeigten Ausführungsform, nicht aufweisen. Dies macht es einfacher, einen großen Raum für die zweite Nut 19 sicherzustellen. Späne fließen sogar in der Nut 19 einfach, welche von der Schneidkante 13 relativ weit entfernt angeordnet ist. Deshalb ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Spanverstopfen auftritt, und kann eine gute Spanausgabeleistungsfähigkeit sichergestellt sein.
-
Obwohl die Gestalt der ersten Nut 17 und der zweiten Nut 19 im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 evaluiert werden können, muss der Hauptkörper 3 nicht notwendigerweise geschnitten werden. Durch Scannen einer Flächengestalt des Körpers 3 kann ein Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 in imaginärer Weise ausgehend von Daten evaluiert werden, welche durch das Scannen erhalten werden.
-
Wie es vorhergehend beschrieben ist, kann in der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, der Teil der Nut 15, welcher im Einsatz 7 im Hauptkörper 3 geformt ist, zur ersten Nut 17 korrespondieren, und kann der Teil, welcher am Halter 5 im Hauptkörper 3 geformt ist, zur zweiten Nut 19 korrespondieren. Jedoch sind die Positionen der ersten Nut 17 und der zweiten Nut 19 nicht auf die obige Anordnung beschränkt.
-
Beispielsweise können die in der modifizierten Ausführungsform, die in der 10 dargestellt ist, Teile der Nut 15, welche jeweilig am Einsatz 7 und an einem Abschnitt an einer Seite des ersten Endes 3a im Halter 5 geformt sind, zur ersten Nut 17 korrespondieren, und kann ein Teil, welcher an einem Abschnitt an einer Seite des zweiten Endes 3b im Halter 5 geformt ist, zur zweiten Nut 19 korrespondieren. Alternativ, wie es in einer modifizierten Ausführungsform der Fall ist, die in der 11 gezeigt ist, kann ein Teil der Nut 15, welcher an einem Abschnitt einer Seite des ersten Endes 3a im Einsatz 7 geformt ist, zur ersten Nut 17 korrespondieren, und können ein Teil, welcher an einem Abschnitt an einer Seite des zweiten Endes 3b im Einsatz 7 geformt ist, und ein Teil, welcher am Halter 5 geformt ist, zur zweiten Nut 19 korrespondieren.
-
Jedoch sind Herstellungskosten des Bohrers 1 reduzierbar, falls die erste Nut 17 am Einsatz 7 geformt ist und die zweite Nut 19 am Halter 5 geformt ist. Dies ist der Fall, da, obwohl der Einsatz 7 und der Halter 5 gewöhnlich separat hergestellt werden, es möglich ist, solch eine Konfiguration zu erhalten, dass der Einsatz 7 nur die erste Nut 17 und der Halter 5 nur die zweite Nut 19 aufweist. Insbesondere ist es einfach, die Nut 15 zu formen, da es unnötig ist, solch eine Konfiguration zu erhalten, dass jeder vom Einsatz 7 und vom Halter 5 sowohl die erste Nut 17 wie auch die zweite Nut 19 aufweist. Es ist deshalb möglich, die Herstellungskosten des Bohrers 1 zu reduzieren.
-
Der erste Abschnitt 23 kann mit dem zweiten Abschnitt 25 in der ersten Nut 17 kontinuierlich sein, oder alternativ kann ein Abschnitt, welcher den ersten Abschnitt 23 mit dem zweiten Abschnitt 25 verbindet, dazwischen angeordnet sein.
-
Die Gestalten des ersten Abschnitts 23 und des zweiten Abschnitts 25 im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 sind nicht besonders auf eine spezifische Gestalt beschränkt. Beispielsweise können der erste Abschnitt 23 und der zweite Abschnitt 25 in der Gestalt eines Kreisbogens, eines Ellipsenbogens oder einer Parabel vorliegen. Alternativ können diese Gestalten miteinander kombiniert sein.
-
Falls im obigen Querschnitt ein Maximalwert eines Krümmungsradius des ersten Abschnitts 23 größer ist als ein Krümmungsradius des zweiten Abschnitts 25, ist es einfach, einen großen Raum für die erste Nut 17 sicherzustellen, und ist es deshalb weniger wahrscheinlich, dass in der ersten Nut 17 ein Spanverstopfen auftritt.
-
Der Maximalwert des Krümmungsradius im ersten Abschnitt 23 ist durch R1 angegeben, und ein Maximalwert eines Krümmungsradius im zweiten Abschnitt 25 ist durch R2 angegeben. R1 kann beispielsweise auf in etwa 0,5D bis 1,5D festgelegt sein. R2 kann beispielsweise auf in etwa 0,2D bis 0,8D festgelegt sein. Außer es ist anders angegeben, bezeichnen „der Maximalwert des Krümmungsradius im ersten Abschnitt 23“ und „der Maximalwert des Krümmungsradius in zweiten Abschnitt 25“ solche, welche erhalten werden durch Evaluieren eines Krümmungsradius in einem Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1.
-
Der Maximalwert R1 des Krümmungsradius des ersten Abschnitts 23 kann an verschiedenen Positionen in der Richtung entlang der Drehachse X1 unterschiedlich oder konstant sein. Für ein Spanverstopfen ist weniger wahrscheinlich, in einem großen Bereich der ersten Nut 17 aufzutreten, falls in individuellen Querschnitten der Maximalwert R1 des Krümmungsradius im ersten Abschnitt 23 an unterschiedlichen Positionen in der Richtung entlang der Drehachse X1 unterschiedlich ist, und der Maximalwert des Krümmungsradius im ersten Abschnitt 23 größer ist als der Krümmungsradius im zweiten Abschnitt 25.
-
Spanflussvariationen im ersten Abschnitt 23 können minimiert sein, falls der Maximalwert R1 des Krümmungsradius im ersten Abschnitt 23 in Querschnitten an verschiedenen Positionen in der Richtung entlang der Drehachse X1 konstant ist. Dies führt zu einem sanften Spanfließen im ersten Abschnitt 23.
-
Der Maximalwert R2 des Krümmungsradius im zweiten Abschnitt kann an verschiedenen Positionen in der Richtung entlang der Drehachse X1 unterschiedlich oder konstant sein. Spanwindungsvariationen im zweiten Abschnitt 25 können minimiert sein, falls der Maximalwert R2 des Krümmungsradius im zweiten Abschnitt 25 in Querschnitten an unterschiedlichen Positionen in der Richtung entlang der Drehachse X1 konstant ist. Es ist deshalb weniger wahrscheinlich, dass im zweiten Abschnitt 25 ein Spanverstopfen auftritt.
-
In der Ausführungsform, welche in den 7 und 8 gezeigt ist, weist der zweite Abschnitt 25 einen ersten Bereich, welcher an einer Seite des ersten Endes 3a angeordnet ist, und einen zweiten Bereich auf, welcher näher am zweiten Ende 3b angeordnet ist als der erste Bereich. Die 7 zeigt einen Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 im ersten Bereich. Die 8 zeigt einen Querschnitt orthogonal zur Drehachse im zweiten Bereich. In der Ausführungsform, welche in den 7 und 8 gezeigt ist, ist ein Maximalwert R2 des Krümmungsradius im zweiten Abschnitt 25 in der 7 kleiner als ein Maximalwert R2 des Krümmungsradius im zweiten Abschnitt 25 in der 8.
-
Eine Spanflussrichtung tendiert dazu, einfach stabilisiert zu werden, da die Späne mit einem kleinen Krümmungsradius im ersten Bereich relativ nahe an der Schneidkante 17 gewunden werden, aufgrund eines relativ kleinen Maximalwerts R2 im ersten Bereich, welcher an einer Seite des ersten Endes 3a angeordnet ist. Ein Spanwinden an einem exzessiv kleinen Krümmungsradius ist vermeidbar, da der Maximalwert R2 im zweiten Bereich, welcher von der Schneidkante 13 relativ weit entfernt ist, relativ groß ist. Es ist deshalb weniger wahrscheinlich, dass ein Spanverstopfen auftritt.
-
In der Ausführungsform, welche in den 7 und 8 gezeigt ist, weist die erste Nut 17 weiter einen dritten Abschnitt 27 auf, der eine konkav-gekrümmte Gestalt inklusive eines Bodens 17a hat, welcher zwischen dem ersten Abschnitt 23 und dem zweiten Abschnitt 25 angeordnet ist. Im Querschnitt orthogonal zur Drehachse ist ein Maximalwert eines Krümmungsradius im ersten Bereich 23 größer als ein Krümmungsradius des dritten Abschnitts am Boden 17a.
-
Späne, welche durch die erste Schneidkante 13 erzeugt werden, fließen ausgehend vom ersten Abschnitt 23 zum dritten Abschnitt 27. Während des Fließens können die Späne sanft gewunden werden, falls der Maximalwert des Krümmungsradius im ersten Abschnitt 23 größer ist als der Krümmungsradius am Boden 17a im dritten Abschnitt 27. Für die erste Nut 17 ist es deshalb wesentlich weniger wahrscheinlich, dass ein Spanverstopfen auftritt. Darüber hinaus wird die Haltbarkeit der ersten Nut 17 verbessert, da eine auf den ersten Abschnitt 23 und den dritten Abschnitt 27 aufgebrachte Belastung während des Vorbeitretens der Späne dazu tendiert, sich zu verteilen.
-
Falls ein Maximalwert des Krümmungsradius im dritten Abschnitt 23 durch R3 angegeben ist, ist R3 beispielsweise auf in etwa 0,05D bis 0,3D festlegbar.
-
Eine gute Spanausgabeleistungsfähigkeit ist erhaltbar, während die Haltbarkeit der ersten Nut 17 verbessert ist, falls ein Maximalwert R2 des Krümmungsradius im zweiten Abschnitt 25 größer ist als ein Krümmungsradius R3 am Boden 17a am dritten Abschnitt 27 und ein Maximalwert R2 ebenfalls kleiner ist als ein Maximalwert R1 des Krümmungsradius im ersten Abschnitt 23.
-
Insbesondere wird der zweite Abschnitt 25 nicht zu groß und ist es einfach einen großen Raum für die erste Nut 17 sicherzustellen, falls der Maximalwert R2 eines Krümmungsradius im zweiten Abschnitt 25 größer ist als der Krümmungsradius R3 am Boden 17a im dritten Abschnitt 27. Dies führt zu einer guten Spanausgabeleistungsfähigkeit in der ersten Nut 17.
-
Der zweite Abschnitt 25 wird nicht zu klein und ist es einfach, eine Dicke des zweiten Abschnitts 25 sicherzustellen, falls der Maximalwert R2 des Krümmungsradius im zweiten Abschnitt 25 kleiner ist als der Maximalwert R1 des Krümmungsradius im ersten Abschnitt 27. Dies führt zu einer gesteigerten Haltbarkeit der ersten Nut 17 aufgrund der gesteigerten Haltbarkeit des zweiten Abschnitts 25, wenn die Späne mit dem zweiten Abschnitt 25 in Kontakt gelangen.
-
In Fällen, in welchen die erste Nut 17 den ersten Abschnitt 23, den zweiten Abschnitt 25 und den dritten Abschnitt 27 aufweist, tendieren Späne dazu, ausgehend vom ersten Abschnitt 23 zum zweiten Abschnitt 25 sanft zu fließen, falls der erste Abschnitt 23, der zweite Abschnitt 25 und der dritte Abschnitt 27 miteinander sanft ohne irgendeinen Rand oder Grenzen zwischen diesen Bereichen verbunden sind.
-
Der obige Ausdruck, dass „der erste Abschnitt 23, der zweite Abschnitt 25 und der dritte Abschnitt 27 sanft miteinander verbunden sind“ bezeichnet genau genommen nicht, dass eine Kante an keiner Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 23 und dem dritten Abschnitt 27 vorliegt, noch, dass eine Grenze zwischen dem dritten Abschnitt 27 und dem zweiten Abschnitt 25 vorliegt.
-
Ein Winkel, welcher durch eine sich gerade erstreckende Linie, die sich ausgehend vom ersten Abschnitt 23 in Richtung zum dritten Abschnitt 27 virtuell erstreckt, und eine sich erstreckende Linie gebildet ist, die sich ausgehend vom dritten Abschnitt 27 in Richtung zum ersten Abschnitt 23 virtuell erstreckt, kann 5° oder weniger sein. Ein Winkel, welcher durch eine sich erstreckende Linie, die sich ausgehend vom zweiten Abschnitt 25 in Richtung zum dritten Abschnitt 27 virtuell erstreckt, und eine sich erstreckende Linie geformt ist, die sich ausgehend von dritten Abschnitt 27 in Richtung zum zweiten Abschnitt 25 virtuell erstreckt, kann 5° oder weniger sein.
-
Verhältnisse von Längen des ersten Abschnitts 23 und des zweiten Abschnitts 25 im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 können in der Richtung entlang der Drehachse X1 konstant sein oder können sich ändern. Falls beispielsweise ein Vergleich in Hinblick auf Querschnitte an unterschiedlichen Positionen in der Richtung entlang der Drehachse X1 angestellt wird, kann eine Länge des zweiten Abschnitts 25 in einem Querschnitt an einer Seite des ersten Endes 3a kleiner sein als eine Länge des zweiten Abschnitts 25 in einem Querschnitt an einer Seite des zweiten Endes 3b, wie es in der Ausführungsform der Fall ist, die in den 7 und 8 gezeigt ist.
-
Insbesondere zeigt die 7 den Querschnitt orthogonal zu Drehachse X1 im ersten Bereich, welcher zu einem Teil der ersten Nut 17 korrespondiert, die relativ an der Seite des ersten Endes 3a angeordnet ist. Die 8 zeigt den Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 im ersten Bereich, welcher zu einem Teil der ersten Nut 17 korrespondiert, die relativ an einer Seite des zweiten Endes 3b angeordnet ist.
-
Insbesondere ist in der Ausführungsform, welche in den 7 und 8 gezeigt ist, die Länge des zweiten Abschnitts 25 im ersten Bereich kleiner als die Länge des zweiten Abschnitts 25 im zweiten Bereich. Eine verbesserte Spanausgabeleistungsfähigkeit ist erhaltbar, falls der zweite Abschnitt 25 die obige Konfiguration aufweist. Dies ist aufgrund kleiner Variationen im Timing der Fall, bei welchen die Späne, die an der Außenrandseite der Schneidkante 13 auftreten, und die Späne, welche an der Seite der Drehachse X1 der Schneidkante 13 auftreten, mit dem zweiten Abschnitt 25 in Kontakt gelangen. Die kleinen Variationen im Timing machen es für die Späne einfacher, sich stabil wendelförmig zu winden, was zu einer verbesserten Spanausgabeleistungsfähigkeit führt.
-
Insbesondere in Fällen, in welchen die Länge des zweiten Abschnitts 25 im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 kleiner wird, so wie sich dem ersten Ende 3a angenähert wird, wird eine weiter verbesserte Spanausgabeleistungsfähigkeit sichergestellt. Dies ist der Fall, da Variationen im Timing, bei welchen Späne, die an der Außenrandseite der Schneidkante 13 auftreten, und Späne, die an einer Seite der ersten Drehachse X1 der Schneidkante 13 auftreten, mit dem zweiten Abschnitt 25 in Kontakt gelangen, reduziert sein können, falls die Länge des zweiten Abschnitts 25 kleiner wird und die Länge des ersten Abschnitts 23 größer wird, so wie sich dem ersten Ende 3a angenähert wird.
-
Beispielsweise kann die folgende Evaluation dahingehend, ob die Länge des zweiten Abschnitts 25 im Querschnitt orthogonal zu Drehachse X1 kleiner wird, so wie sich dem ersten Ende 3a angenähert wird, ausgeführt werden. Der erste Schritt ist es, zumindest vier Querschnitte des zweiten Abschnitts 25 zu ermitteln, welche zur Drehachse X1 orthogonal sind, um jeweilig zumindest vier Punkte zu erhalten, welche mit konstanten Intervallen in der Richtung entlang der Drehachse X1 angeordnet sind.
-
Der nächste Schritt ist es, die Länge des zweiten Abschnitts 25 in diesen Querschnitten zu vergleichen. Falls die Länge des zweiten Abschnitts 25 im Querschnitt, welcher näher am ersten Ende 3a angeordnet ist, kleiner ist, kann eine Evaluation ausgeführt werden, sodass die Länge des zweiten Abschnitts 25 im Querschnitt orthogonal zu Drehachse X1 kleiner wird, so wie sich dem ersten Ende 3a angenähert wird.
-
Es besteht kein Bedarf, die Konfiguration zu umfassen, dass im Querschnitt orthogonal zu Drehachse X1 die Länge des zweiten Abschnitts 25 kleiner wird, so wie sich dem ersten Ende 3a angenähert wird, indes die Länge des ersten Abschnitts 23 kleiner wird, so wie sich dem ersten Ende 3a angenähert wird, wie es in der Ausführungsform der Fall ist, die in den 7 und 8 gezeigt ist. Alternativ kann die Länge des ersten Abschnitts 23 beim Annähern an das erste Ende 3a konstant sein oder größer werden.
-
Beispielsweise ist es mit der Konfiguration im Querschnitt orthogonal zu Drehachse X1, in welcher die Länge des ersten Abschnitts 23 größer wird, so wie sich dem ersten Ende 3a angenähert wird, möglich, die Spanausgabeleistungsfähigkeit weiter zu verbessern. Mit der Konfiguration, dass die Länge des zweiten Abschnitts 25 kleiner wird, so wie sich dem ersten Ende 3a angenähert wird, ist es möglich, Variationen im Timing zu minimieren, bei welchem die Späne, die an der Außenrandseite der Schneidkante 13 auftreten, und die Späne, welche an der Seite der Drehachse X1 der Schneidkante 13 auftreten, mit dem zweiten Abschnitt 25 in Kontakt gelangen. Die obige Konfiguration macht es für die Späne einfacher, sich stabil wendelförmig bzw. spiralförmig zu winden, was zu einer weiter verbesserten Spanausgabeleistungsfähigkeit führt.
-
Die oben genannte Länge des ersten Abschnitts 23 im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 bezeichnet eine Länge einer virtuellen, geraden Linie, welche beide Enden des ersten Abschnitts 23 verbindet. Auf gleiche Art bezeichnet die oben genannte Länge des zweiten Abschnitts 25 im Querschnitt orthogonal zur Drehachse X1 eine Länge einer virtuellen, geraden Linie, welche beide Enden des zweiten Abschnitts 25 verbindet.
-
Wie es vorhergehend beschrieben ist, weist in der Ausführungsform, welche in der 1 gezeigt ist, die Nut 15 die erste Nut 17 und die zweite Nut 19 auf. Die zweite Nut 19 kann mit der ersten Nut 17 verbunden sein oder kann alternativ von der ersten Nut 17 entfernt angeordnet sein.
-
Falls die zweite Nut 19 mit der ersten Nut 17 verbunden ist, kann die zweite Nut 19 mit der ersten Nut 17 sanft verbunden sein. Alternativ kann die zweite Nut 19 an einer in der Drehrichtung X2 weiter hinten gelegenen Seite angeordnet sein als die erste Nut 17, so wie es in der Ausführungsform der Fall ist, die in der 2 gezeigt ist.
-
Falls die zweite Nut 19 mit der ersten Nut 17 wie oben beschrieben verbunden ist, ist es für Späne, welche an der Schneidkante 13 auftreten, weniger wahrscheinlich, in der Nähe einer Grenze zwischen der ersten Nut 17 und der zweiten Nut 19 gefangen zu werden, wenn die Späne ausgehend von der ersten Nut 17 zur zweiten Nut 19 fließen. Insbesondere, falls die zweite Nut 19 in der Drehrichtung X2 an einer weiter hinten gelegenen Seite angeordnet ist als die erste Nut 17, in einem Bereich, in welchem die zweite Nut 19 mit der ersten Nut 17 verbunden ist, so wie es oben beschrieben ist, ist es für die Späne sehr viel weniger wahrscheinlich, in der Nähe der Grenze zwischen der ersten Nut 17 und der zweiten Nut 19 gefangen zu werden.
-
In der Ausführungsform, welche in der 2 gezeigt ist, ist die Nut 19 in der Drehrichtung X2 an der weiter hinten gelegenen Seite angeordnet als die erste Nut 17, so wie es oben beschrieben ist, und ist eine Stufe zwischen der zweiten Nut 19 und der ersten Nut 17 angeordnet.
-
Die Längen der ersten Nut 17 und der zweiten Nut 19 in der Richtung entlang der Drehachse X1 sind nicht auf spezifische Werte beschränkt. Beispielsweise kann die Länge der ersten Nut 17 in der Richtung entlang der Drehachse X1 gleich D/4 bis D sein.
-
Falls die Länge der ersten Nut 17 in der Richtung entlang der Drehachse X1 gleich D/4 oder mehr ist, ist es einfach eine große Länge des zweiten Abschnitts 25 in der Richtung entlang der Drehachse X1 sicherzustellen. Folglich können Späne mit dem zweiten Abschnitt 25 in der ersten Nut 17 stabil in Kontakt gebracht werden und ist deshalb die Nut 15 für einen Schaden weniger empfänglich.
-
Falls die Länge der ersten Nut 17 in der Richtung entlang der Drehachse X1 gleich D oder weniger ist, ist es einfach, einen großen Raum für die zweite Nut 19 sicherzustellen. Dies hindert Späne, nachdem sie durch den Kontakt mit dem zweiten Abschnitt 25 gewunden worden sind, mit dem zweiten Abschnitt 25 in der ersten Nut 17 wiederholt mehr als erforderlich in Kontakt zu gelangen, und die Späne tendieren dazu, zu zweiten Nut 19 zu fließen, wodurch die Spanausgabeleistungsfähigkeit verbessert wird.
-
Beispiele von Materialien des Einsatzes 1, welcher den Bohrer 1 bildet, weisen Hartmetall und Cermet auf. Beispiele der Zusammensetzung des Hartmetalls weisen WC-Co, WC-TiC-Co oder WC-TiC-TaC-Co auf. Hier sind WC, TiC und TaC Hartpartikel und ist Co eine Binderphase.
-
Das Cermet ist ein gesintertes Verbundmaterial, welches erhaltbar ist durch Zusammensetzen von Metall und einem keramischen Bestandteil. Beispiele des Cermets weisen Titanverbindungen auf, welche hauptsächlich aus Titancarbid (TiC) oder Titannitrid (TiN) gebildet sind.
-
Eine Oberfläche des Einsatzes 7 kann mit einer Beschichtungsschicht beschichtet sein, beispielsweise durch ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD) oder ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren (PVD). Beispiele einer Zusammensetzung der Beschichtungsschicht weisen Titancarbid (TiC), Titannitrid (TiN), Titankohlenstoffnitrid bzw. Titancarbonitrid (TiCN) und Aluminiumoxid (Al2O3) auf.
-
Als ein Material für den Halter 5, welcher den Bohrer 1 bildet, ist beispielsweise Stahl, Gusseisen oder eine Aluminiumlegierung verwendbar. Stahl ist im Hinblick auf eine hohe Steifigkeit bevorzugt.
-
Falls der Hauptkörper 3 aus einem einzigen Element gebildet ist, ist das gleiche Material wie für den Einsatz 7 als das Material für den Hauptkörper 3 verwendbar.
-
Verfahren zum Herstellen eines maschinell bearbeiteten Produkts Ein Verfahren zum Herstellen eines maschinell bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen ist nachfolgend im Detail unter Ausführen des Falls des Verwendens des Bohrers 1 der vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben. Die folgende Beschreibung erfolgt mit Bezug auf die 12 bis 14.
-
Das Verfahren zum Herstellen eines maschinell bearbeiteten Produkts in der vorliegenden Ausführungsform weist die folgenden Schritte (1) bis (4) auf.
-
(1) ist der Schritt, den Bohrer 1 oberhalb eines vorbereiteten Werkstücks 101 anzuordnen (siehe 12).
-
(2) ist der Schritt, den Bohrer 1 nahe an das Werkstück 101 in einer Y1-Richtung heranzubringen, durch Drehen des Bohrers in einer Pfeilrichtung X2 um die Drehachse X1 herum (siehe 12 und 13).
-
Dieser Schritt kann beispielsweise ausgeführt werden durch z.B. Fixieren des Werkstücks 101 auf einem Werkzeugmaschinentisch, welche den daran befestigten Bohrer 1 aufweist, und dann nahe Heranbringen des Bohrers 1, welcher rotiert wird, an das Werkstück 101. Bei diesem Schritt müssen sich das Werkstück 101 und der Bohrer 1 einander annähern. Beispielsweise kann das Werkstück 101 nahe an den Bohrer 1 herangebracht werden.
-
(3) ist der Schritt, ein gebohrtes Loch (Durchgangsloch) 103 im Werkstück 101 zu formen durch näher Heranbringen des Bohrers 1 an das Werkstück 101, um zu bedingen, dass die Schneidkante des Bohrers 1, welcher rotiert wird, mit einer gewünschten Position an einer Oberfläche des Werkstücks 101 in Kontakt gelangt (siehe 13).
-
Vom Standpunkt des Erhaltens einer gut-bearbeiteten Oberfläche ist es in diesem Schritt bevorzugt, eine Einstellung vorzunehmen, sodass ein Abschnitt des Körpers im Halter, welcher an der Seite des zweiten Endes angeordnet ist, nicht in das Werkstück 101 eindringt. Das heißt, der obige Abschnitt dient als ein Spielraumbereich zum Ausgeben der Späne, und eine exzellente Spanausgabeleistungsfähigkeit ist durch diesen Bereich erhaltbar.
-
(4) ist der Schritt, den Bohrer 1 vom Werkstück 101 in einer Y2-Richtung weg zu bewegen (siehe 14).
-
Ebenfalls in diesem Schritt müssen das Werkstück 101 und der Bohrer 1 voneinander separiert werden, wie es im obigen Schritt (2) der Fall ist. Beispielsweise kann das Werkstück 101 vom Bohrer 1 wegbewegt werden.
-
Durch die vorhergehenden Schritte sind exzellente Bearbeitungseigenschaften erhaltbar.
-
Wenn der wie oben beschriebene Schneidvorgang des Werkstücks 101 mehrere Male ausgeführt wird, insbesondere, wenn beispielsweise eine Mehrzahl von gebohrten Löchern 103 in einem einzelnen Werkstück 101 geformt wird, ist es erforderlich, den Schritt des In-Kontakt-Bringens der Schneidkante des Bohrers 1 mit verschiedenen Abschnitten des Werkstücks 101 zu wiederholen, während der Bohrer 1 weiter rotiert wird.
-
Während die Bohrer 1 in den verschiedenen Ausführungsformen wie oben dargestellt beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Es ist natürlich möglich, irgendwelche Abweichungen vorzunehmen, insoweit sie nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bohrer
- 3
- Hauptkörper
- 3a
- erstes Ende
- 3b
- zweites Ende
- 5
- Halter
- 5a
- Tasche
- 7
- Einsatz
- 9
- Schaft
- 11
- Körper
- 13
- Schneidkante
- 15
- Nut
- 17
- erste Nut
- 17a
- Boden
- 19
- zweite Nut
- 21
- Meißelkante
- 23
- erster Abschnitt
- 25
- zweiter Abschnitt
- 27
- dritte Abschnitt
- 101
- Werkstück
- 103
- gebohrtes Loch
- X1
- Drehachse
- X2
- Drehrichtung
- R1
- Krümmungsradius im ersten Abschnitt
- R2
- Krümmungsradius im zweiten Abschnitt
- R3
- Krümmungsradius am Boden
