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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-145719 , die am 27. Juli 2017 eingereicht wurde. Die Inhalte dieser Anmeldungen werden hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit einbezogen.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegenden Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf einen Schneideinsatz, ein Schneidwerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts, jeweils zur Verwendung in einem Schneidvorgang eines Werkstücks. Konkret betreffen die vorliegenden Ausführungsformen ein Schneidwerkzeug zur Verwendung in einem Fräsvorgang.
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HINTERGRUND
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Als ein Schneideinsatz, der z.B. in einem Schneidvorgang eines Werkstücks wie Metall verwendet wird, ist ein Schneideinsatz bekannt, der in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2010-523352 (Patentdokument 1) beschrieben ist. Der im Patentdokument 1 beschriebene Schneideinsatz enthält eine Hauptschneidkante und eine Nebenschneidkante, die an einer Kammlinie ausgebildet sind, an welcher eine Endfläche eine periphere Seitenfläche schneidet. Die Hauptschneidkante wird in einer Planfräsbearbeitung eingesetzt. Die Nebenschneidkante wird in einer Stechfräsbearbeitung eingesetzt. Das Stechfräsen wird auch als Schrägfräsen bezeichnet. Die Endfläche weist eine Hauptspanfläche, die entlang der Hauptschneidkante angeordnet ist, und eine Nebenspanfläche auf, die entlang der Nebenschneidkante angeordnet ist.
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KURZERLÄUTERUNG
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Ein Schneideinsatz in einer der Ausführungsformen weist eine erste Fläche, eine zweite Fläche, eine dritte Fläche und eine Schneidkante auf. Die erste Fläche hat eine Polygonalgestalt. Die zweite Fläche ist an der entgegengesetzten Seite der ersten Fläche angeordnet. Die dritte Fläche ist zwischen der ersten und der zweiten Fläche angeordnet. Die Schneidkante ist zumindest an einem Teil einer ersten Kammlinie angeordnet, an welchem die erste Fläche die dritte Fläche schneidet. Die erste Fläche weist eine erste Ecke, eine erste Seite, eine zweite Seite, eine erste geneigte Fläche und eine zweite geneigte Fläche auf. Die erste Seite und die zweite Seite erstrecken sich jeweilig von der ersten Ecke aus. Die erste geneigte Fläche ist entlang der ersten Seite angeordnet und hat mit zunehmender Entfernung von der ersten Seite eine Höhe ausgehend von der zweiten Fläche, die größer wird. Die zweite geneigte Fläche ist entlang der zweiten Seite angeordnet und hat mit zunehmender Entfernung von der zweiten Seite eine Höhe ausgehend von der zweiten Fläche, die größer wird.
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In einer Draufsicht auf die erste Fläche wird eine Breite der ersten geneigten Fläche in einer Richtung orthogonal zur ersten Seite bei Annäherung an die zweite Seite größer und wird eine Breite der zweiten geneigten Fläche in einer Richtung orthogonal zur zweiten Seite bei Annäherung an die erste Seite größer.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schneideinsatz in einer der Ausführungsformen zeigt,
- 2 ist eine Draufsicht auf eine erste Fläche im Schneideinsatz, der in 1 dargestellt ist,
- 3 ist eine Seitenansicht des in 2 dargestellten Schneideinsatzes, wenn aus Richtung A1 betrachtet,
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A2, der in 2 dargestellt ist,
- 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V beim in 4 dargestellten Schneideinsatz,
- 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI beim in der 4 dargestellten Schneideinsatz,
- 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII beim in der 4 dargestellten Schneideinsatz,
- 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII beim in der 4 dargestellten Schneideinsatz,
- 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches in einem Schneideinsatz, der zur 4 in einer der Ausführungsformen korrespondiert,
- 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X beim in 9 dargestellten Schneideinsatz,
- 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI beim in der 9 dargestellten Schneideinsatz,
- 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches in einem Schneideinsatz, der zur 4 in einer der Ausführungsformen korrespondiert,
- 13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen zeigt,
- 14 ist eine Seitenansicht des in 13 dargestellten Schneidwerkzeugs,
- 15 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 13 dargestellten Bereichs A3,
- 16 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen veranschaulicht,
- 17 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in der Ausführungsform veranschaulicht, und
- 18 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in der Ausführungsform veranschaulicht.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Schneideinsätze 1 in Ausführungsformen werden im Folgenden anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben. Zur leichteren Beschreibung sind in den nachfolgend genannten Zeichnungen nur die für die Beschreibung der Ausführungsformen notwendigen Hauptelemente in vereinfachter Gestalt dargestellt. Die Schneideinsätze können daher jede beliebige Komponente aufweisen, die nicht in den in dieser Beschreibung bezogenen Zeichnungen abgebildet ist. Die Abmessungen der Elemente in den einzelnen Zeichnungen sind diejenigen, die weder die Abmessungen der tatsächlichen strukturellen Elemente noch die Abmessungsverhältnisse dieser Elemente getreu wiedergeben.
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<Schneideinsätze>
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Der Schneideinsatz 1 (im Folgenden auch einfach der „Einsatz 1“ genannt) in einer der Ausführungsformen weist eine erste Fläche 3, eine zweite Fläche 5, eine dritte Fläche 7 und eine Schneidkante 9 auf. Die erste Fläche 3 hat eine Polygonalgestalt und kann eine obere Fläche sein, wie in 1 dargestellt. Die zweite Fläche 5 ist an der entgegengesetzten Seite der ersten Fläche 3 angeordnet und kann eine untere Fläche sein, wie in 1 dargestellt. Die dritte Fläche 7 ist zwischen der ersten Fläche 3 und der zweiten Fläche 5 angeordnet und kann eine Seitenfläche sein, wie in 1 dargestellt. Die Schneidkante 9 ist zumindest an einem Teil einer ersten Kammlinie angeordnet, an welchem die erste Fläche 3 die dritte Fläche 7 schneidet. Die dritte Fläche 7 kann mit der ersten Fläche 3 und der zweiten Fläche 5 verbunden sein.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform hat der Einsatz 1 eine Hexagonal-Plattengestalt und haben die erste Fläche 3 und die zweite Fläche 5 jeweils eine Hexagonalgestalt. Die Gestalt des Einsatzes 1 ist nicht auf die obige Konfiguration beschränkt. Es ist kein Problem, wenn z.B. die erste Fläche 3 statt einer Hexagonalgestalt eine vier-, fünf- oder achteckige Gestalt hat.
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Die erste Fläche 3 kann in einer Gestalt mit einer Rotationssymmetrie von 180° auf der Grundlage einer Mitte der ersten Fläche 3 hergestellt sein, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform. Der Mittelpunkt der ersten Fläche 3 kann durch eine Schnittlinie von diagonalen Linien der ersten Fläche 3 bestimmt werden.
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Die erste Fläche 3 kann annähernd eine Polygonalgestalt haben und muss keine strenge Polygonalgestalt haben. Insbesondere müssen die Seiten der ersten Fläche 3 mit der Polygonalgestalt keine strenge geradlinige Gestalt haben, sondern können eine konvex gekrümmte Gestalt oder eine konkav gekrümmte Gestalt haben. Die Ecken der ersten Fläche 3 mit der Polygonalgestalt sind nicht auf eine Struktur beschränkt, die durch die Schnittlinie zweier Geraden gebildet wird, sondern können z.B. eine nach außen gerundete Gestalt haben. Mit anderen Worten können die Ecken der ersten Fläche 3 in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 eine konvex gekrümmte Gestalt haben.
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Der Begriff „Draufsicht auf die erste Fläche 3“ bedeutet, dass die erste Fläche 3 aus einer Richtung orthogonal zur ersten Fläche 3 betrachtet wird, wenn die erste Fläche 3 eine flache Flächenform hat, und dass die erste Fläche 3 aus einer Richtung entlang einer Mittelachse des Einsatzes 1 betrachtet wird, wenn die erste Fläche 3 keine flache Flächenform hat. Der Begriff „Mittelachse des Einsatzes 1“ bezeichnet eine gedachte Gerade, die durch den Mittelpunkt der ersten Fläche 3 und den Mittelpunkt der zweiten Fläche 5 hindurchtritt.
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Die zweite Fläche 5 kann die gleiche Gestalt wie die erste Fläche 3 haben. Ähnlich wie die erste Fläche 3, hat in der in 1 dargestellten Ausführungsform die zweite Fläche 5 eine Hexagonalgestalt. In diesem Fall kann die zweite Fläche 5 eine etwas kleinere Gestalt haben als die erste Fläche 3. Wenn die zweite Fläche 5 die obige Konfiguration hat, kann die dritte Fläche 7 so geneigt sein, dass sie sich der Mittelachse des Einsatzes 1 annähert, wenn sie von einem Endabschnitt an einer Seite, der mit der ersten Fläche 3 verbunden ist, zu einem Endabschnitt an einer Seite verläuft, der mit der zweiten Fläche 5 verbunden ist, wie in 3 dargestellt. Wenn die dritte Fläche 7 wie oben beschrieben geneigt ist, hat der Einsatz 1 eine sogenannte Positivgestalt.
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Der Einsatz 1 ist jedoch nicht auf die Positivgestalt beschränkt, sondern kann eine sogenannte Negativgestalt haben. Das heißt, die dritte Fläche 7 kann parallel zur Mittelachse des Einsatzes 1 sein.
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Abmessungen des Einsatzes 1 sind nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann eine maximale Breite der ersten Fläche 3 auf in etwa 3-20 mm und eine Höhe von der ersten Fläche 3 bis zur dritten Fläche 7 auf in etwa 5-20 mm festgelegt werden.
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In einer Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, hat die erste Fläche 3 eine Hexagonalgestalt und weist sechs Ecken und sechs Seiten auf. Die erste Fläche 3 weist eine erste Ecke 11 als eine der sechs Ecken auf. Die erste Fläche 3 weist auch eine erste Seite 13 und eine zweite Seite 15 auf, die sich jeweilig von der ersten Ecke 11 aus erstrecken. Die erste Fläche 3 kann eine zweite Ecke 17 und eine dritte Ecke 19 aufweisen. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die zweite Ecke 17 zur ersten Ecke 11 mit der ersten Seite 13 dazwischen benachbart und ist die dritte Ecke 19 zur ersten Ecke 11 mit der zweiten Seite 15 dazwischen benachbart.
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In einer in 4 dargestellten Ausführungsform ist die Schneidkante 9 zumindest an der ersten Ecke 11, einem Teil der ersten Seite 13 und einem Teil der zweiten Seite 15 angeordnet. Ein Teil der Schneidkante 9, der an der ersten Ecke 11 angeordnet ist, kann als Eckschneidkante 9a bezeichnet werden, ein Teil der Schneidkante 9, der an der ersten Seite 13 angeordnet ist, kann als erste Schneidkante 9b bezeichnet werden, und ein Teil der Schneidkante 9, der an der zweiten Seite 15 angeordnet ist, kann als zweite Schneidkante 9c bezeichnet werden.
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Die Eckschneidkante 9a der Schneidkante 9 kann als untere bzw. Bodenschneidkante verwendet werden. Die erste Schneidkante 9b der Schneidkante 9 kann als Innenrandschneidkante verwendet werden. Die zweite Schneidkante 9c kann als Außenrandschneidkante verwendet werden. Daher kann die erste Schneidkante 9b hauptsächlich im Schrägfräsverfahren eingesetzt werden. Die zweite Schneidkante 9c kann hauptsächlich im Planfräsverfahren eingesetzt werden.
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Die erste Fläche 3 kann eine erste geneigte Fläche 21 aufweisen, die entlang der ersten Seite 13 angeordnet ist und von der zweiten Fläche 5 aus eine größere Höhe hat, so wie sie sich von der ersten Seite 13 entfernt. Die erste geneigte Fläche 21 kann zur Steuerung der Fließrichtung der Späne, die von der ersten Schneidkante 9b erzeugt werden und über die erste Fläche 3 fließen, verwendet werden. Alternativ können die Späne durch Kontakt mit der ersten geneigten Fläche 21 gewunden werden.
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Die erste Fläche 3 kann ferner eine zweite geneigte Fläche 23 aufweisen, die entlang der zweiten Seite 15 angeordnet ist und von der zweiten Fläche 5 aus eine größere Höhe haben kann, so wie sie sich von der zweiten Seite 15 entfernt. Die zweite geneigte Fläche 23 kann zur Steuerung der Fließrichtung der Späne, die von der zweiten Schneidkante 9c erzeugt werden und über die erste Fläche 3 fließen, verwendet werden.
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In der Draufsicht auf die erste Fläche 3 kann sich eine Breite W11 der ersten geneigten Fläche 21 in einer Richtung orthogonal zur ersten Seite 13 bei Annäherung an die zweite Seite 15 vergrößern. In der Draufsicht auf die erste Fläche 3 kann sich eine Breite W12 der zweiten geneigten Fläche 23 in einer Richtung orthogonal zur zweiten Seite 15 bei Annäherung an die erste Seite 13 vergrößern.
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In Fällen, in denen der Schrägfräsvorgang mit der ersten Schneidkante 9b als Innenrandschneidkante durchgeführt wird, neigen die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne dazu, in einem Schneidwerkzeug zu einer Außenrandseite zu fließen. Die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne können sich je nach Fräsmaß beim Schrägfräsen lang erstrecken. Folglich kann eine bearbeitete Fläche eines Werkstücks durch die Späne beschädigt werden, und die Späne können sich um das Schneidwerkzeug winden und das Schneidwerkzeug beschädigen.
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In Fällen jedoch, in denen in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 die Breite W11 der ersten geneigten Fläche 21 in der Richtung orthogonal zur ersten Seite 13 bei Annäherung an die zweite Seite 15 größer wird, neigen die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne dazu, kurz geschnitten zu werden. Dies liegt daran, dass die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne in einem Bereich in der ersten geneigten Fläche 21, der in der Nähe der zweiten Seite 15 angeordnet ist, stärker zum leichten Winden neigen als in einem Bereich, der von der zweiten Seite 15 entfernt angeordnet ist.
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Im obigen Fall, in der Draufsicht auf die erste Fläche 3, tendiert eine Fließrichtung der Späne, die über die erste geneigte Fläche 21 fließen, zu einer Richtung weg von der zweiten Seite 15 bezogen auf eine gedachte Linie orthogonal zur ersten Seite 13 zu korrespondieren. Dementsprechend, wenn die erste Schneidkante 9b z.B. beim Schrägfräsen eingesetzt wird, so fließen die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne seltener zur Außenrandseite im Schneidwerkzeug. Die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne neigen ebenfalls dazu, sich konisch zu winden, und daher tendieren die Späne dazu, kurz geteilt zu werden.
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In Fällen, in der Draufsicht auf die erste Fläche 3, in denen die Breite W12 der zweiten geneigten Fläche 23 in einer Richtung orthogonal zur zweiten Seite 15 bei Annäherung an die erste Seite 13 größer wird, werden die von der zweiten Schneidkante 9c erzeugten Späne eher in einem Bereich der zweiten geneigten Fläche 23, der in der Nähe der ersten Seite 13 angeordnet ist, als in einem Bereich, der von der ersten Seite 13 entfernt angeordnet ist, leicht gewunden.
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In der Draufsicht auf die erste Fläche 3 tendiert eine Fließrichtung der Späne, die über die zweite geneigte Fläche 23 fließen, zu einer Richtung weg von der ersten Seite 13 bezogen auf eine gedachte Linie orthogonal zur zweiten Seite 15 zu korrespondieren. Die Späne fließen daher weniger häufig in eine Richtung, in der die Späne in eine Einsatztasche (im Folgenden auch einfach nur Tasche genannt) eines Halters geschoben werden. Dies führt zu einer verbesserten Spanausgabeleistungsfähigkeit.
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Da die von der zweiten Schneidkante 9c erzeugten Späne dazu neigen, bezogen auf die gedachte Linie in die Richtung von der ersten Seite 13 weg zu fließen, kann außerdem leicht vermieden werden, dass die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne mit den von der zweiten Schneidkante 9c erzeugten Spänen gewaltsam kollidieren. Dadurch wird das Verstopfen der Späne verringert und der stabile Abtransport der Späne nach außen erleichtert.
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Die erste geneigte Fläche 21 hat in einem Querschnitt orthogonal zur ersten Seite 13 eine konkav gekrümmte Gestalt und hat einen Krümmungsradius r1, der in der in 5 dargestellten Ausführungsform oder ähnlichem bei der Annäherung an die zweite Seite 15 im Querschnitt orthogonal zur ersten Seite 13 größer wird. Wenn die erste geneigte Fläche 21 die oben beschriebene Gestalt hat, werden die Späne eher in einem Bereich der ersten geneigten Fläche 21, der nahe der zweiten Seite 15 angeordnet ist, leicht gewunden, als in einem Bereich, der von der zweiten Seite 15 entfernt angeordnet ist.
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Die 5 zeigt beispielsweise einen Querschnitt orthogonal zu einem Teil der ersten Seite 13, der relativ weit von der zweiten Seite 15 entfernt angeordnet ist. 6 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu einem Teil der ersten Seite 13, der relativ nahe an der zweiten Seite 15 angeordnet ist. Ein Krümmungsradius r1 der ersten geneigten Fläche 21 in 6 ist größer als ein Krümmungsradius r1 der ersten geneigten Fläche 21 in 5.
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Die in 5 o.ä. dargestellte Ausführungsform kann wie folgt umformuliert werden. Das heißt, in der in 5 oder ähnlichem dargestellten Ausführungsform weist die erste geneigte Fläche 21 einen ersten Bereich 21a und eine zweiten Bereich 21b auf, der weiter von der zweiten Seite 15 entfernt angeordnet ist als der erste Bereich 21a. Ein Querschnitt, der durch den ersten Bereich 21a geht und zur ersten Seite 13 orthogonal ist, und ein Querschnitt, der durch den zweiten Bereich 21b geht und zur ersten Seite 13 orthogonal ist, werden einzeln ausgewertet. Die erste geneigte Fläche 21 hat in diesen Querschnitten eine konkav gekrümmte Gestalt. Ein Krümmungsradius r1 der ersten geneigten Fläche 21 im Querschnitt durch den ersten Bereich 21a ist größer als ein Krümmungsradius r1 der ersten geneigten Fläche 21 im Querschnitt durch den zweiten Bereich 21b.
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Die erste geneigte Fläche 21, die entlang der ersten Seite 13 angeordnet ist, kann mit der ersten Seite 13 in Kontakt stehen oder alternativ dazu von der ersten Seite 13 entfernt angeordnet sein. Die erste geneigte Fläche 21 ist in der in 4 dargestellten Ausführungsform von der ersten Seite 13 entfernt angeordnet. Die erste Fläche 3 weist eine erste Spanfläche 27 auf, die zwischen der ersten geneigten Fläche 21 und der ersten Seite 13 in der in 4 dargestellten Ausführungsform angeordnet ist.
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Die erste Spanfläche 27 kann von der zweiten Fläche 5 aus eine größere Höhe haben, so wie sie sich von der ersten Seite 13 wegbegibt. Ähnlich wie die erste geneigte Fläche 21 kann die erste Spanfläche 27 zur Steuerung der Fließrichtung von Spänen, die von der ersten Schneidkante 9b erzeugt werden und über die erste Fläche 3 fließen, verwendet werden. Nimmt die Höhe ausgehend von der zweiten Fläche 5 an der ersten Spanfläche 27 mit zunehmender Entfernung von der ersten Seite 13 ab, so wird die erste Schneidkante 9b während eines Schneidvorgangs einem kleinen Schnittwiderstand ausgesetzt. Die Fließrichtung der Späne lässt sich daher leicht steuern.
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Eine Breite W21 der ersten Spanfläche 27 in einer Richtung orthogonal zur ersten Seite 13 kann in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 konstant sein oder sich ändern. Die Breite W21 kann sich bei Annäherung an die zweite Seite 15 wie in der in 4 dargestellten Ausführungsform vergrößern. Mit anderen Worten kann sich der Abstand zwischen der ersten geneigten Fläche 21 und der ersten Seite 13 bei Annäherung an die zweite Seite 15 vergrößern.
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Wenn die Breite W21 bei Annäherung an die zweite Seite 15 größer wird, werden die Späne in einem Bereich der ersten Spanfläche 27, der nahe der zweiten Seite 15 angeordnet ist, eher größer und sanft gewunden. Dadurch wird das Verstopfen der Späne weniger wahrscheinlich und die Späne neigen dazu, stabil nach außen ausgegeben zu werden.
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Die zweite geneigte Fläche 23 hat in einem Querschnitt orthogonal zur zweiten Seite 15 eine konkav gekrümmte Gestalt und hat einen Krümmungsradius r2, der in der in 7 dargestellten Ausführungsform oder ähnlichem im Querschnitt orthogonal zur zweiten Seite 15 bei der Annäherung an die erste Seite 13 größer wird. Wenn die zweite geneigte Fläche 23 die oben beschriebene Gestalt hat, werden die Späne eher in einem Bereich der zweiten geneigten Fläche 23, der nahe der ersten Seite 13 angeordnet ist, leicht gewunden als in einem Bereich, der von der ersten Seite 13 entfernt angeordnet ist.
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7 zeigt zum Beispiel einen Querschnitt orthogonal zu einem Teil der zweiten Seite 15, der relativ nahe an der ersten Seite 13 angeordnet ist. 8 zeigt einen Querschnitt orthogonal zu einem Teil der zweiten Seite 15, der relativ weit von der ersten Seite 13 entfernt angeordnet ist. Der Krümmungsradius r2 der zweiten geneigten Fläche 23 in 7 ist größer als der Krümmungsradius r2 der zweiten geneigten Fläche 23 in 8.
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Die in 7 o.ä. dargestellte Ausführungsform kann wie folgt umformuliert werden. Das heißt, in der in 7 o.ä. dargestellten Ausführungsform, weist die zweite geneigte Fläche 23 einen dritten Bereich 23c und einen vierten Bereich 23d auf, der weiter von der ersten Seite 13 entfernt angeordnet ist als der dritte Bereich 23c. Ein Querschnitt, der durch den dritten Bereich 23c geht und orthogonal zur zweiten Seite 15 ist, und ein Querschnitt, der durch den vierten Bereich 23d geht und orthogonal zur zweiten Seite 15 ist, werden einzeln ausgewertet. Die zweite geneigte Fläche 23 hat in diesen Querschnitten eine konkav gekrümmte Gestalt. Ein Krümmungsradius r2 der zweiten geneigten Fläche 23 im Querschnitt durch den dritten Bereich 23c ist größer als ein Krümmungsradius r2 der zweiten geneigten Fläche 23 im Querschnitt durch den vierten Bereich 23d.
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Die zweite geneigte Fläche 23, die entlang der zweiten Seite 15 angeordnet ist, kann mit der zweiten Seite 15 in Kontakt stehen oder alternativ von der zweiten Seite 15 weit entfernt angeordnet sein. Die zweite geneigte Fläche 23 ist in der in 4 dargestellten Ausführungsform von der zweiten Seite 15 entfernt angeordnet. Die erste Fläche 3 weist eine zweite Spanfläche 31 auf, die in der in 4 dargestellten Ausführungsform zwischen der zweiten geneigten Fläche 23 und der zweiten Seite 15 angeordnet ist.
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Die zweite Spanfläche 31 kann von der zweiten Fläche 5 aus eine geringere Höhe haben, so wie sie sich von der zweiten Seite 15 entfernt. Ähnlich wie die zweite geneigte Fläche 23 kann die zweite Spanfläche 31 zur Steuerung der Fließrichtung der Späne, die von der zweiten Schneidkante 9c erzeugt werden und über die erste Fläche 3 fließen, verwendet werden. Wenn die Höhe ausgehend von der zweiten Fläche 5 an der zweiten Spanfläche 31 mit zunehmender Entfernung von der zweiten Seite 15 abnimmt, wird die zweite Schneidkante 9c während eines Schneidvorgangs einem kleinen Schnittwiderstand ausgesetzt. Die Fließrichtung der Späne lässt sich daher leicht steuern.
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Eine Breite W22 der zweiten Spanfläche 31 in einer Richtung orthogonal zur zweiten Seite 15 kann in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 konstant sein oder sich ändern. Die Breite W22 kann sich bei Annäherung an die erste Seite 13 vergrößern, wie in der in 4 dargestellten Ausführungsform. Mit anderen Worten kann sich der Abstand zwischen der zweiten geneigten Fläche 23 und der zweiten Seite 15 bei Annäherung an die erste Seite 13 vergrößern.
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Wenn bei Annäherung an die erste Seite die Breite W22 größer wird, werden die Späne eher in einem Bereich der zweiten Spanfläche 31, der nahe der ersten Seite 13 angeordnet ist, größer und leichter gewunden. Dadurch wird das Verstopfen der Späne weniger wahrscheinlich und neigen die Späne dazu, stabil nach außen ausgegeben zu werden.
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Die erste Fläche 3 kann eine obere Fläche 33 aufweisen, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform. Die obere Fläche 33 in der in 2 dargestellten Ausführungsform hat eine flache Gestalt und ist näher an der Mitte der ersten Fläche 3 angeordnet als die erste geneigte Fläche 21.
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Ein erster Winkel θ1 ist ein Winkel, der von der oberen Fläche 33 und der ersten geneigten Fläche 21 in einem Querschnitt orthogonal zur ersten Seite 13 gebildet wird. Wenn der erste Winkel θ1 bei Annäherung an die zweite Seite 15 abnimmt, neigen die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne dazu, zu einer Seite eines hinteren Endes im Schneidwerkzeug zu fließen. Das liegt daran, dass die leicht gewundenen Späne, die über einen Bereich der ersten geneigten Fläche 21 fließen, der nahe der zweiten Seite 15 angeordnet ist, dazu neigen, über die erste geneigte Fläche 21 zu fließen und auf die obere Fläche 33 zu fließen.
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In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die obere Fläche 33 näher an der Mitte der ersten Fläche 3 angeordnet als die zweite geneigte Fläche 23. Ein zweiter Winkel θ2 ist ein Winkel, der von der oberen Fläche 33 und der zweiten geneigten Fläche 23 in einem Querschnitt orthogonal zur zweiten Seite 15 gebildet wird. Wenn der zweite Winkel θ2 bei Annäherung an die erste Seite 13 abnimmt, neigen die von der zweiten Schneidkante 9c erzeugten Späne dazu, im Schneidwerkzeug zu einer Seite des hinteren Endes zu fließen. Das liegt daran, dass die leicht gewundenen Späne, die über einen Bereich der zweiten geneigten Fläche 23 fließen, der nahe der ersten Seite 13 angeordnet ist, dazu neigen, über die zweite geneigte Fläche 23 zu fließen und auf die obere Fläche 33 zu fließen.
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In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die obere Fläche 33 näher an der Mitte der ersten Fläche 3 angeordnet als die erste geneigte Fläche 21 und die zweite geneigte Fläche 23. Eine Kammlinie, bei der sich die erste geneigte Fläche 21 und die zweite geneigte Fläche 23 mit der oberen Fläche 33 in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 schneiden, wird als eine zweite Kammlinie 37 bezeichnet. Die zweite Kammlinie 37 kann in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 entgegengesetzt zur ersten Ecke 11 eine konkave Gestalt aufweisen. Wenn die zweite Kammlinie 37 die obige Konfiguration hat, tendiert die Breite W12 mit Annäherung an die erste Seite 13 dazu zuzunehmen, während die Breite W11 mit Annäherung an die zweite Seite 15 zunimmt.
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In Fällen, in denen der Einsatz 1 die zweite Kammlinie 37 aufweist, kann die zweite Kammlinie 37 einen ersten Abschnitt 39 und einen zweiten Abschnitt 41 aufweisen. Der erste Abschnitt 39 ist ein Teil der zweiten Kammlinie 37, der entlang der ersten geneigten Fläche 21 angeordnet ist. Der zweite Teil 41 ist ein Teil der zweiten Kammlinie 37, der entlang der zweiten geneigten Fläche 23 angeordnet ist.
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Die zweite Kammlinie 37 kann einen ersten Endabschnitt 37a aufweisen, der in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 in einer Richtung entlang einer Halbierenden am nächsten zur ersten Ecke 11 angeordnet ist, wie in einer der in 9 dargestellten Ausführungsform. Die zweite Kammlinie 37 kann auch einen zweiten Endabschnitt 37b aufweisen, der in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 in Richtung der Halbierenden am weitesten von der ersten Ecke 11 entfernt angeordnet ist, wie in der Darstellung in 9 dargestellt.
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Der erste Endabschnitt 37a kann am zweiten Abschnitt 41 angeordnet sein. In Fällen, in denen die erste Schneidkante 9b hauptsächlich beim Schrägfräsen und die zweite Schneidkante 9c hauptsächlich beim Planfräsen eingesetzt wird, neigen die Spandicken, die von der zweiten Schneidkante 9c erzeugt werden, dazu, größer zu werden als die Spandicken, die von der ersten Schneidkante 9b erzeugt werden. Wenn die Späne eine große Dicke haben, neigen die Späne dazu, sich lang zu erstrecken.
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Ist in diesem Fall der erste Endabschnitt 37a am zweiten Abschnitt 41 angeordnet, so hat ein Teil der zweiten geneigten Fläche 23, der mit dem ersten Endabschnitt 37a in Kontakt steht, einen großen Neigungswinkel. Die Späne werden daher wahrscheinlich auf der zweiten geneigten Fläche 23 stabil gewunden. So lässt sich leicht vermeiden, dass sich die Späne zu lange erstrecken.
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Der zweite Endabschnitt 37b kann am ersten Abschnitt 39 angeordnet sein. In Fällen, in denen die erste Schneidkante 9b hauptsächlich beim Schrägfräsen und die zweite Schneidkante 9c hauptsächlich beim Planfräsen eingesetzt wird, neigen die Spandicken dazu, die von der ersten Schneidkante 9b erzeugt werden, kleiner zu werden als die Spandicken, die von der zweiten Schneidkante 9c erzeugt werden. Wenn die Späne eine geringe Dicke haben, neigt ein Spanfluss dazu, instabil zu werden.
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Wenn in diesem Fall der zweite Endabschnitt 37b am ersten Abschnitt 39 angeordnet ist, tendiert ein Maximalwert der Breite W11 der ersten geneigten Fläche 21 dazu, größer als ein Maximalwert der Breite W12 der zweiten geneigten Fläche 23 zu werden. Folglich tendieren die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne dazu, stabil gehandhabt zu werden.
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In Fällen, in denen die erste Fläche 3 die erste geneigte Fläche 2 und die zweite geneigte Fläche 23 aufweist, können die erste geneigte Fläche 21 und die zweite geneigte Fläche 23 symmetrische Gestalten in Bezug auf eine Halbierende X0 der ersten Ecke 11 oder alternativ unsymmetrische Gestalten in Bezug auf die Halbierende X0 der ersten Ecke 11 in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 aufweisen.
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Wenn die erste geneigte Fläche 21 und die zweite geneigte Fläche 23 in der Draufsicht auf die erste Fläche 3, wie in 4 dargestellt, annähernd symmetrische Gestalten bezüglich der Halbierenden X0 der ersten Ecke 11 haben, ist es möglich, z.B. die erste Schneidkante 9b beim Planfräsen und die zweite Schneidkante 9c beim Schrägfräsen hauptsächlich einzusetzen. Das heißt, es kann sowohl für ein rechtsgängiges als auch für ein linksgängiges Schneidwerkzeug verwendet werden. Der Einsatz 1 ist daher in der Wirtschaftlichkeit ausgezeichnet.
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Als eine Konfiguration, bei der die erste geneigte Fläche 21 und die zweite geneigte Fläche 23 unsymmetrische Gestalten in Bezug auf die Halbierende X0 der ersten Ecke 11 haben, gibt es z.B. Gestalten, wie sie in den 9 bis 12 dargestellt sind.
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In der Draufsicht auf die erste Fläche 3 ist in den Ausführungsformen, die in den 9 bis 11 abgebildet sind, ein Maximalwert der Breite W11 der ersten geneigten Fläche 21 in der Richtung orthogonal zur ersten Seite 13 größer als ein Maximalwert der Breite W12 der zweiten geneigten Fläche 23 in der Richtung orthogonal zur zweiten Seite 15. Wenn die Breite W11 der ersten geneigten Fläche 21 wie oben beschrieben relativ groß ist, tendieren die von der ersten Schneidkante 9b erzeugten Späne dazu, stabil gehandhabt zu werden.
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Ein Krümmungsradius r1 der ersten geneigten Fläche 21 in einem Querschnitt orthogonal zur ersten Seite 13 ist größer als ein Krümmungsradius r2 der zweiten geneigten Fläche 23 in einem Querschnitt orthogonal zur zweiten Seite 15 in den in den 9 bis 11 dargestellten Ausführungsformen. In diesem Fall fließen die Späne, die in der Draufsicht auf die erste geneigte Fläche 21 fließen, mit größerer Wahrscheinlichkeit in die Richtung weg von der zweiten Seite 15 bezogen auf eine gedachte Linie, die orthogonal zur ersten Seite 13 verläuft. Dadurch ist es möglich, die Späne stabiler handzuhaben.
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Ein Vergleich zwischen der Breite W11 der ersten geneigten Fläche 21 und der Breite W12 der zweiten geneigten Fläche 23, und ein Vergleich zwischen dem Krümmungsradius r1 der ersten geneigten Fläche 21 und dem Krümmungsradius r2 der zweiten geneigten Fläche 23 kann durchgeführt werden, indem ein Vergleich zwischen der Breite W11 oder dem Krümmungsradius r1 der ersten geneigten Fläche 21 und der Breite W12 oder dem Krümmungsradius r2 der zweiten geneigten Fläche 23 in einem Querschnitt in einem Teil der ersten Seite 13 und einem Querschnitt in einem Teil der zweiten Seite 15 durchgeführt wird, die jeweils den gleichen Abstand zur Halbierenden X0 der ersten Ecke 11 haben.
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In einer Richtung orthogonal zur Halbierenden X0 der ersten Ecke 11 in der Draufsicht auf die erste Fläche 3 in einer in 12 dargestellten Ausführungsform ist eine Länge L1 der ersten Seite 13 kleiner als eine Länge L2 der zweiten Seite 15. Eine Breite W31 der ersten geneigten Fläche 21 ist kleiner als eine Breite W32 der zweiten geneigten Fläche 23 in der Richtung orthogonal zur Halbierenden X0 der ersten Ecke 11 entsprechend einem Verhältnis der Längen L1 und L2 der ersten Seite 13 und der zweiten Seite 15 in der in 12 dargestellten Ausführungsform.
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Wenn die Länge L1 der ersten Seite 13 kleiner ist als die Länge L2 der zweiten Seite 15, kann eine große Länge der zweiten Schneidkante 9c, die hauptsächlich beim Planfräsen verwendet wird, gewährleistet werden. Dies führt zu einem stabilen Schneidvorgang.
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In Fällen, in denen die Breite W31 der ersten geneigten Fläche 21 entsprechend dem Verhältnis der Längen L1 und L2 der ersten Seite 13 und der zweiten Seite 15 kleiner ist als die Breite W32 der zweiten geneigten Fläche 23, können die von der ersten Schneidkante 9b und der zweiten Schneidkante 9c erzeugten Späne an der ersten geneigten Fläche 21 bzw. der zweiten geneigten Fläche 23 stabil gewunden werden, obwohl die Länge L1 der ersten Seite 13 kleiner ist als die Länge L2 der zweiten Seite 15.
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Der Einsatz 1 kann in den Ausführungsformen ein Durchgangsloch 35 aufweisen, das in die erste Fläche 3 mündet. Das Durchgangsloch 35 kann von der Mitte der ersten Fläche 3 zu einer Mitte der dritten Fläche 7 hin ausgebildet sein, wie in 1 dargestellt. Das Durchgangsloch 35 kann zur Befestigung des Einsatzes 1 am Halter des Schneidwerkzeugs verwendet werden. Der Einsatz 1 kann z.B. durch Einsetzen einer Schraube in Das Durchgangsloch 35 und durch Verschrauben des Einsatzes 1 am Halter befestigt werden.
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Eine Erstreckungsrichtung, d.h. eine Eindringrichtung des Durchgangslochs 35 kann in den Ausführungsformen orthogonal zur ersten Fläche 3 und zur dritten Fläche 7 sein. Wenn das Durchgangsloch 35 von der Mitte der ersten Fläche 3 bis zur Mitte der zweiten Fläche 5 gebildet ist, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform, fällt eine Mittelachse O des Durchgangslochs 35 mit der Mittelachse des Einsatzes 1 zusammen und verläuft durch die Mitte der ersten Fläche 3.
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Beispielsweise ist Hartmetall oder Cermet als Material des Einsatzes 1 verwendbar. Beispiele für die Zusammensetzung des Hartmetalls weisen WC-Co, WC-TiC-Co und WC-TiC-TaC-Co auf. WC, TiC und TaC sind harte Partikel, und Co ist eine Bindephase.
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Das Cermet ist ein gesinterter Verbundwerkstoff, der durch Zusammensetzen von Metall mit einem keramischen Bestandteil erhältlich ist. Beispiele für das Cermet sind Titanverbindungen, die hauptsächlich aus Titancarbid (TiC) oder Titannitrid (TiN) gebildet sein. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, das Material des Einsatzes 1 auf die oben genannten Zusammensetzungen zu beschränken.
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Eine Fläche des Einsatzes 1 kann mit einer Beschichtungsschicht beschichtet werden, indem ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD) oder ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren (PVD) angewendet wird. Beispiele für die Zusammensetzung der Beschichtungsschicht sind Titancarbid (TiC), Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN) und Aluminiumoxid (Al2O3).
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<Schneidwerkzeug>
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Ein Schneidwerkzeug 101 in einer der Ausführungsformen wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 13 bis 15 beschrieben. 13 bis 15 zeigen einen Zustand, in dem der in 1 abgebildete Einsatz 1 mit einer Schraube 107 an einer Tasche 105 eines Halters 103 befestigt ist. Eine Drehachse Y1 des Schneidwerkzeugs 101 wird in 13 o.ä. durch eine Strich-Punkt-Punkt-Strich-Linie angegeben.
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Das Schneidwerkzeug 101 in der Ausführungsform ist in einem Fräsvorgang einsetzbar. Das Schneidwerkzeug 101 weist den Halter 103 mit der Drehachse Y1 auf und weist eine Mehrzahl von Taschen 105 an einer äußeren Umfangsfläche an einer Seite eines vorderen Endes des Halters 103 und die Einsätze 1 auf, die jeweilig an den Taschen 105 befestigt sind.
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Der Halter 103 hat annähernd eine kreisförmige Säulengestalt um die Drehachse Y1. An der äußeren Umfangsfläche an der Seite des vorderen Endes des Halters 103 sind mehrere Taschen 105 angeordnet. Die Taschen 105 sind so konzipiert, dass die Einsätze 1 angebracht werden können, und öffnen sich in die äußere Umfangsfläche und eine vordere Endfläche des Halters 103. Die Mehrzahl der Taschen 105 kann in gleichen oder ungleichen Abständen angeordnet sein. Der Halter 103 hat keine strenge kreisförmige Säulengestalt, da der Halter 103 die Vielzahl der Taschen 105 aufweist.
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Die Einsätze 1 sind jeweilig an den in der Halterung 103 angeordneten mehreren Taschen 105 befestigt. Jeder der Einsätze 1 ist so angebracht, dass mindestens ein Teil der Schneidkante aus dem Halter 103 herausragt. Konkret wird in den Ausführungsformen jeder der Einsätze 1 so am Halter 103 befestigt, dass die erste Ecke, die erste Seite und die zweite Seite aus dem Halter zu einem Werkstück hin vorstehen.
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Die Einsätze 1 sind einzeln an den Taschen 105 so angebracht, dass die erste Fläche in einer Drehrichtung Y2 der Drehachse Y1 zu einer Vorderseite gerichtet ist, und auch so, dass die dritte Fläche in den Ausführungsformen in Drehrichtung Y2 der Drehachse Y1 zu einer Rückseite gerichtet ist. So sind unter der Einsatzumgebung des Schneidwerkzeugs 101 die erste Fläche und die dritte Fläche des Einsatzes 1 nicht unbedingt in vertikaler Richtung angeordnet.
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Die Einsätze 1 werden jeweilig mit einer Schraube 107 an den Taschen 105 befestigt. Jeder der Einsätze 1 ist an dem Halter 103 durch Einsetzen der Schraube 107 in das Durchgangsloch des Einsatzes 1 und durch Einsetzen eines vorderen Endes der Schraube 107 in ein in der Tasche 105 ausgebildetes Schraubenloch (nicht abgebildet) befestigbar, um die Schraube 107 am Schraubenloch zu befestigen. Für den Halter 103 ist z.B. Stahl oder Gusseisen verwendbar. Von diesen Materialien kann der Stahl insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der Zähigkeit des Halters 103 verwendet werden.
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<Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts>
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Ein Verfahren zur Herstellung eines maschinell bzw. spanabhebend bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 16 bis 18 beschrieben. 16 bis 18 veranschaulichen das Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts, wenn ein Schneidvorgang mit dem Schneidwerkzeug wie oben beschrieben durchgeführt wird. Eine Drehachse Y1 des Schneidwerkzeugs 101 wird in 16 bis 18 durch eine Strich-Punkt-Punkt-Strich-Linie angegeben. Das maschinell bearbeitete Produkt ist herstellbar, indem der Schneidvorgang eines Werkstücks 201 durchgeführt wird. Das Herstellungsverfahren in der Ausführungsform weist folgende Schritte auf:
- Den Schritt (1) des Drehens des Schneidwerkzeugs 101, das durch die vorstehenden Ausführungsformen dargestellt wird,
- den Schritt (2), bei dem eine Schneidkante des Schneidwerkzeugs 101, das gedreht wird, mit dem Werkstück 201 in Kontakt gebracht wird, und
- den Schritt (3), das Schneidwerkzeug 101 vom Werkstück 201 wegzubewegen.
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Genauer gesagt wird zunächst relativ das Schneidwerkzeug 101 nahe an das Werkstück 201 gebracht, während das Schneidwerkzeug 101 in Y2-Richtung um die Drehachse Y1 gedreht wird, wie in 16 dargestellt. Das Werkstück 201 wird dann geschnitten, indem die Schneide im Schneidwerkzeug 101 mit dem Werkstück 201 in Kontakt gebracht wird, wie in 17 dargestellt. Danach wird das Schneidwerkzeug 101 relativ vom Werkstück 201 wegbewegt, wie in 18 dargestellt. Ein Bereich des Werkstücks 201, der mit dem Schneidwerkzeug 101 geschnitten wurde, ist mit geneigten Linien in 17 und 18 markiert, um das visuelle Verständnis zu erleichtern.
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Das Werkstück 201 ist in der obigen Ausführungsform fixiert und das Schneidwerkzeug 101 wird in die Nähe des Werkstücks 201 gebracht. Das Werkstück 201 ist in 16 bis 18 fixiert und das Schneidwerkzeug 101 wird um die Drehachse Y1 gedreht. Das Werkstück 201 ist fixiert und das Schneidwerkzeug 101 wird in 18 weg bewegt. Obwohl das Werkstück 201 fixiert ist und das Schneidwerkzeug 101 in den einzelnen Schritten des Schneidvorgangs gemäß dem Herstellungsverfahren in der obigen Ausführungsform bewegt wird, ist es nicht gedacht, auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein.
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Zum Beispiel kann das Werkstück 201 im Schritt (1) in die Nähe des Schneidwerkzeugs 101 gebracht werden. In gleicher Weise kann das Werkstück 201 im Schritt (3) vom Schneidwerkzeug 101 wegbewegt werden. Wenn es gewünscht ist, den Schneidvorgang fortzusetzen, kann der Schritt, die Schneidkante des Einsatzes 1 mit verschiedenen Teilen des Werkstücks 201 in Kontakt zu bringen, wiederholt werden, während das Schneidwerkzeug 101 weiter gedreht wird.
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Repräsentative Materialbeispiele für das Werkstück 201 weisen Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, rostfreien Stahl, Gusseisen und Nichteisenmetalle.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schneideinsatz (Einsatz)
- 3
- erste Fläche
- 5
- zweite Fläche
- 7
- dritte Fläche
- 9
- Schneidekante
- 9a
- Eckenschneidkante
- 9b
- erste Schneidkante
- 9c
- zweite Schneidkante
- 11
- erste Ecke
- 13
- erste Seite
- 15
- zweite Seite
- 17
- zweite Ecke
- 19
- dritte Ecke
- 21
- erste geneigte Fläche
- 21
- erster Bereich
- 21b
- zweiter Bereich
- 23
- zweite geneigte Fläche
- 23a
- dritter Bereich
- 23b
- vierter Bereich
- 27
- erste Spanfläche
- 31
- zweite Spanfläche
- 33
- obere Fläche
- 35
- Durchgangsloch
- 37
- zweite Kammlinie
- 37a
- erste Endabschnitt
- 37b
- zweiter Endabschnitt
- 39
- erster Abschnitt
- 41
- zweiter Abschnitt
- 101
- Schneidwerkzeug
- 103
- Halter
- 105
- Einsatztasche (Tasche)
- 107
- Schraube
- 201
- Werkstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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