DE112019000987T5

DE112019000987T5 - Schneidwerkzeug und verfahren zur herstellung eines maschinell bearbeiteten produkts

Info

Publication number: DE112019000987T5
Application number: DE112019000987.7T
Authority: DE
Inventors: Shoji Kawanami; Kaoru Hatta
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2020-11-05
Also published as: US20210001415A1; CN111712344A; JPWO2019163677A1; US11969806B2; WO2019163677A1; CN111712344B; JP6995973B2

Abstract

Ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen hat eine Stabform, die sich entlang einer Rotationsachse von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt, und weist einen Halter, einen ersten Einsatz und einen zweiten Einsatz auf. Der Halter weist eine erste Tasche, eine zweite Tasche, eine erste Nut und eine zweite Nut auf. Die zweite Tasche ist näher an einer Seite des zweiten Endes angeordnet als die erste Tasche. Die erste Nut erstreckt sich entlang der ersten Tasche. Die zweite Nut erstreckt sich entlang der zweiten Tasche. Der erste Einsatz ist in der ersten Tasche angeordnet. Der zweite Einsatz ist in der zweiten Tasche angeordnet. Eine erste Länge von der Rotationsachse bis zur ersten Nut in einem ersten Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse verläuft und die erste Nut einschließt, ist kleiner als eine zweite Länge von der Rotationsachse bis zur zweiten Nut in einem zweiten Querschnitt, der die zweite Nut einschließt. Eine Öffnungsbreite der ersten Nut im ersten Querschnitt ist kleiner als eine Öffnungsbreite der zweiten Nut im zweiten Querschnitt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-032321 , eingereicht am 26. Februar 2018. Der Inhalt dieser Anmeldung ist hier durch Verweis in seiner Gesamtheit enthalten.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Ausführungsformen betreffen ein Schneidwerkzeug zur Verwendung in einem Schneidvorgang und ein Verfahren zur Herstellung eines spanabhebend bzw. maschinell bearbeiteten Produkts.
HINTERGRUND
Beispielsweise ist ein in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2004-510594 (Patentdokument 1) beschriebenes Schneidwerkzeug als Schneidwerkzeug zur Verwendung in einem Schneidvorgang eines Werkstücks bekannt. Das im Patentdokument 1 beschriebene Schneidwerkzeug weist einen Halter, eine Nut, eine Tasche, einen Schneideinsatz und einen Schaftteil auf. Die Nut erstreckt sich von einer Seite eines vorderen Endes des Halters zu einer Seite eines hinteren Endes davon. Die Tasche ist an einer Seite des vorderen Endes des Halters angeordnet und ist entlang der Nut angeordnet. Der Schneideinsatz ist an der Tasche befestigt. Der Schaftteil ist an einer Seite des hinteren Endes des Halters angeordnet.
Im Allgemeinen ist es wahrscheinlicher, dass Ratterschwingungen in einem Bereich auftreten, der einen größeren Abstand vom Schaftteil hat. Eine Mehrzahl von Schneideinsätzen sind an der einzelnen Nut des Halters in Rotationsachsenrichtung des Halters in dem in Patentdokument 1 beschriebenen Schneidwerkzeug angebracht. Von der Mehrzahl der Schneideinsätze ist der Schneideinsatz, der an einer Seite näher am vorderen Ende angebracht ist, anfälliger für Ratterschwingungen.
KURZERLÄUTERUNG
Ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen weist einen Halter, einen ersten Einsatz und einen zweiten Einsatz auf. Der Halter hat eine säulenförmige Gestalt, die sich entlang einer Rotationsachse von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt, und weist eine erste Tasche, eine zweite Tasche, eine erste Nut und eine zweite Nut auf. Die erste Tasche ist an einer Seite des ersten Endes des Halters angeordnet. Die zweite Tasche ist näher an einer Seite des zweiten Endes angeordnet als die erste Tasche. Die erste Nut erstreckt sich entlang der ersten Tasche vom ersten Ende zum zweiten Ende. Die zweite Nut erstreckt sich entlang der zweiten Tasche vom ersten Ende zum zweiten Ende. Der erste Einsatz ist in der ersten Tasche angeordnet. Der zweite Einsatz ist in der zweiten Tasche angeordnet. In einem ersten Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse verläuft und die erste Nut einschließt, ist eine Länge von der Rotationsachse bis zur ersten Nut eine erste Länge. In einem zweiten Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse verläuft und die zweite Nut einschließt, ist eine Länge von der Rotationsachse bis zur zweiten Nut eine zweite Länge. Die erste Länge ist kleiner als die zweite Länge. Eine Öffnungsbreite der ersten Nut im ersten Querschnitt ist kleiner als eine Öffnungsbreite der zweiten Nut im zweiten Querschnitt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen zeigt,
2 ist eine Vorderansicht des in 1 gezeigten Schneidwerkzeugs, in Richtung eines ersten Endes betrachtet,
3 ist eine Seitenansicht des in 2 dargestellten Schneidwerkzeugs aus einer A1-Richtung betrachtet,
4 ist eine Seitenansicht des in 2 dargestellten Schneidwerkzeugs aus einer A2-Richtung betrachtet,
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Einsatzes in dem in 1 gezeigten Schneidwerkzeug,
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI von 3,
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII von 3,
8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII von 3,
9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von 3,
10 ist eine Darstellung, die einen der Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen zeigt,
11 ist eine Darstellung, die einen der Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in der Ausführungsform zeigt, und
12 ist eine Darstellung, die einen der Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in der Ausführungsform zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN
Schneidwerkzeuge in Ausführungsformen werden im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Beschreibung halber sind in jeder der im Folgenden genannten Zeichnungen in vereinfachter Form nur die zur Beschreibung der Ausführungsformen notwendigen Hauptelemente abgebildet. Die Schneidwerkzeuge in der vorliegenden Offenbarung sind daher in der Lage, irgendein beliebiges strukturelles Element aufzuweisen, das in den genannten Zeichnungen nicht abgebildet ist. Die Abmessungen der Elemente in einer jeden der Zeichnungen sind diejenigen, die weder die Abmessungen der tatsächlichen strukturellen Elemente noch die Abmessungsverhältnisse dieser Elemente getreu wiedergeben.
Das Schneidwerkzeug 1 in einer der Ausführungsformen weist einen Halter 3, der eine Rotationsachse X und eine Mehrzahl von Taschen aufweist, die an einer Außenumfangsfläche davon angeordnet sind, sowie Einsätze auf, die einzeln an der Mehrzahl von Taschen befestigt sind, wie in 1 dargestellt, oder ähnliches. Die Rotationsachse X ist eine Rotationsachse und ist kein konkreter Gegenstand, der im Schneidwerkzeug 1 enthalten ist. Die Mehrzahl der Taschen kann in gleichen oder ungleichen Abständen entlang der Rotationsachse X angeordnet sein.
In einer der in den 1, 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen hat das Schneidwerkzeug 1 der Ausführungsform eine Stabform, die sich entlang der Rotationsachse X von einem ersten Ende 1a (im Folgenden auch als vorderes Ende 1a bezeichnet) zu einem zweiten Ende 1b (im Folgenden auch als hinteres Ende 1b bezeichnet) erstreckt. Das Schneidwerkzeug 1 hat wegen der darin enthaltenen Mehrzahl von Taschen und dergleichen keine strenge Stabform.
In der Ausführungsform weist das Schneidwerkzeug 1 den Halter 3 auf. Das Schneidwerkzeug 1 ist gestaltet, um durch eine Seite des hinteren Endes 1b an eine Werkzeugmaschine gekuppelt werden zu können. In der in den 1, 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen weist der Halter 3 eine erste Tasche 5, die an einer Seite des vorderen Endes 1a angeordnet ist, und eine zweite Tasche 7 auf, die näher an einer Seite des hinteren Endes 1b angeordnet ist als die erste Tasche 5. Der Halter 3 weist auch eine erste Nut 11, die sich entlang der ersten Tasche 5 vom vorderen Ende 1a zum hinteren Ende 1b erstreckt, und eine zweite Nut 13 auf, die sich entlang der zweiten Tasche 7 vom vorderen Ende 1a zum hinteren Ende 1b erstreckt.
Die erste Nut 11 und die zweite Nut 13 sind in einer einzigen Nut angeordnet, die sich von einer Seite des vorderen Endes 1a zu einer Seite des hinteren Endes 1b erstreckt. Die einzelne Nut weist die erste Nut 11 an der Seite des vorderen Endes 1a und die zweite Nut 13 auf, die näher an der Seite des hinteren Endes 1b angeordnet ist als die erste Nut 11.
Das Schneidwerkzeug 1 weist in der in 1, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform einen ersten Einsatz 17, der in der ersten Tasche 5 angeordnet ist, und einen zweiten Einsatz 19 auf, der in der zweiten Tasche 7 angeordnet ist. Die erste Tasche 5 und die zweite Tasche 7 sind jeweils Teile, die die Befestigung des ersten Einsatzes 17 und des zweiten Einsatzes 19 ermöglichen und sich zu einer Außenumfangsfläche des Halters 3 hin öffnen können.
5 zeigt einen Einsatz 16, der in der in 1, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform durch den ersten Einsatz 17 und den zweiten Einsatz 19 dargestellt ist. Der Einsatz 16 kann eine obere Fläche 16a und eine untere Fläche 16b aufweisen, die jeweils eine polygonale Form haben. Die obere Fläche 16a hat in einer der in 5 dargestellten Ausführungsform annähernd eine viereckige Form. Alternativ kann der Einsatz 16 eine Seitenfläche 16c aufweisen, die zwischen der oberen Fläche 16a und der unteren Fläche 16b angeordnet ist.
Die obere Fläche 16a kann eine annähernd polygonale Form haben, muss aber nicht unbedingt eine streng polygonale Form haben. Mit anderen Worten müssen die Seiten der polygonal geformten oberen Fläche 16a nicht eine strikt geradlinige Form haben, sondern können z.B. eine konvex gekrümmte Form oder eine konkav gekrümmte Form haben. Die Ecken der polygonal geformten oberen Fläche 16a sind nicht auf eine Struktur beschränkt, die durch den Schnittpunkt zweier gerader Linien gebildet wird, sondern können beispielsweise eine nach außen gerundete Form haben.
Die Form der oberen Fläche 16a ist nicht auf die oben genannten Konfigurationen beschränkt. Es gibt kein Problem, selbst wenn die obere Fläche 16a statt der viereckigen Form eine fünf-, sechs- oder achteckige Form hat.
Der Einsatz 16, der durch den ersten Einsatz 17 und den zweiten Einsatz 19 in der Ausführungsform dargestellt ist, weist eine Schneidkante an zumindest einem Teil einer Kammlinie auf, die durch die obere Fläche 16a und die Seitenfläche 16c gebildet ist. Zum Beispiel kann in der in 1 dargestellten Ausführungsform der erste Einsatz 17, der an der ersten Tasche 5 befestigt ist, eine Außenumfangsschneidkante und eine untere Schneidkante als Schneidkante aufweisen. Der zweiten Einsatz 19, der an der zweiten Tasche 7 befestigt ist, kann eine Außenumfangsschneidkante als Schneidkante aufweisen.
Der Einsatz 16, der durch den ersten Einsatz 17 und den zweiten Einsatz 19 dargestellt ist, kann ein Loch 2 aufweisen, das in die obere Fläche 16a mündet. Das Loch 2 kann als Einsetzloch für ein Befestigungswerkzeug verwendet werden, wenn der erste Einsatz 17 und der zweite Einsatz 19 am Halter 3 befestigt werden. Beispiele für das Befestigungswerkzeug sind eine Schraube und eine Klemme.
Der erste Einsatz 17 und der zweite Einsatz 19 sind in den 1, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform jeweils mit der ersten Tasche 5 und der zweiten Tasche 7 durch eine Schraube 4 im Schneidwerkzeug 1 der Ausführungsform befestigt. Das Loch 2 kann durch die untere Fläche 16b hindurchtreten, die an einer Seite gegenüber der oberen Fläche 16a im Schneidwerkzeug 1 angeordnet ist.
Wenn das Loch 2 hindurchtritt, wird die Schraube 4 in jedes der Löcher 2 des ersten Einsatzes 17 und des zweiten Einsatzes 19 eingesetzt. Anschließend werden die vorderen Enden der Schrauben 4 in die einzeln in der ersten Tasche 5 und der zweiten Tasche 7 ausgebildeten Schraubenlöcher eingesetzt und befestigt, so dass der erste Einsatz 17 und der zweite Einsatz 19 am Halter 3 befestigt werden.
Das Loch 2 ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann das Loch 2 in eine Seitenfläche münden oder durch zwei Bereiche hindurchtreten, die an einander gegenüberliegenden Seiten der Seitenfläche angeordnet sind.
Die Abmessungen des ersten Einsatzes 17 und des zweiten Einsatzes 19 sind nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann eine maximale Breite der oberen Fläche auf etwa 3-20 mm festgelegt sein. Eine Höhe von der oberen Fläche zur unteren Fläche kann auf etwa 5-20 mm festgelegt sein.
6 zeigt einen Querschnitt entlang der in 3 dargestellten Linie VI-VI (einen ersten Querschnitt VI), der orthogonal zur Rotationsachse X verläuft und die erste Nut 11 einschließt. Eine Länge von der Rotationsachse X bis zur ersten Nut 11 im ersten Querschnitt VI ist eine erste Länge L1. 7 zeigt einen Querschnitt entlang der in 3 dargestellten Linie VII-VII (einen zweiten Querschnitt VII), der orthogonal zur Rotationsachse X verläuft und die zweite Nut 13 einschließt. Eine Länge von der Rotationsachse X bis zur zweiten Nut 13 im zweiten Querschnitt VII ist eine zweite Länge L2. Die Löcher 2 und die Schrauben 4 werden in den 6 und 7 weggelassen, um das visuelle Verständnis zu erleichtern.
Im Schneidwerkzeug 1, wie in der Ausführungsform der 6 und 7 dargestellt, ist eine erste Länge L1 kleiner als eine zweite Länge L2. Mit anderen Worten ist eine Nuttiefe der ersten Nut 11 größer als eine Nuttiefe der zweiten Nut 13. Das Schneidwerkzeug 1 hat eine gute Spanabfuhrleistung, da die erste Länge L1 kleiner ist als die zweite Länge L2.
Der erste Einsatz 17 weist die untere Schneidkante und die Umfangsschneidkante als Schneidkante auf. Die anderen Einsätze als der erste Einsatz 17 weisen die untere Schneidkante nicht auf, sondern nur die Umfangsschneidkante. Daher neigt ein Schneidmaß eines Werkstücks beim ersten Einsatz 17 dazu, größer zu sein als beim anderen Einsatz als der erste Einsatz 17.
Im Schneidwerkzeug 1 in der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Nuttiefe der ersten Nut 11 größer als die Nuttiefe der zweiten Nut 13. Dadurch ist es möglich, Späne entlang der ersten Nut 11 in geeigneter Weise abzuführen, auch wenn eine große Menge an Spänen am ersten Einsatz 17 anfällt.
Der in 6 dargestellte erste Querschnitt VI ist ein Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse X verläuft und durch einen Mittelpunkt des ersten Einsatzes verläuft. Die erste Länge L1, die eine Länge von der Rotationsachse X bis zur ersten Nut 11 ist, wird im Querschnitt ausgewertet.
Der Mittelpunkt des ersten Einsatzes 17 wird im folgenden Verfahren ermittelt. Das Verfahren weist im ersten Einsatz 17 das Ermitteln eines Endabschnitts an einer Seite des vorderen Endes 1a und eines Endabschnitts an einer Seite des hinteren Endes 1b und das Ermitteln einer Position des Mittelpunktes in der Richtung entlang der Rotationsachse X aus den Positionen dieser beiden Endabschnitte auf. Die Position des Mittelpunktes entspricht dem Mittelpunkt des ersten Einsatzes 17.
Wenn ein Mittelpunkt des Lochs 2 des ersten Einsatzes 17 mit dem Mittelpunkt des ersten Einsatzes 17 zusammenfällt, kann anstelle des ersten Querschnitts VI ein Querschnitt verwendet werden, der durch den Mittelpunkt des Lochs 2 des ersten Einsatzes 17 verläuft und orthogonal zur Rotationsachse X ist.
Es kann eine Ermittlung der ersten Länge L1 vorgenommen werden, die eine Länge von der Rotationsachse X zur ersten Nut 11 in einem Querschnitt eines Bereichs ist, der zwischen dem Querschnitt, der durch den Mittelpunkt verläuft und orthogonal zur Rotationsachse X ist, und dem ersten Querschnitt VI liegt.
Der in 7 dargestellte zweite Querschnitt VII ist ein Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse X verläuft und durch den Mittelpunkt des zweiten Einsatzes 19 verläuft. Es kann eine Bewertung der zweiten Länge L2 vorgenommen werden, die eine Länge von der Rotationsachse X bis zur zweiten Nut 13 in diesem Querschnitt ist.
Der Mittelpunkt des zweiten Einsatzes 19 wird gemäß folgendem Verfahren ermittelt. Das Verfahren weist im zweiten Einsatz 19 das Ermitteln eines Endabschnitts an einer Seite des vorderen Endes 1a und eines Endabschnitts an einer Seite des hinteren Endes 1b und das Ermitteln einer Position eines Mittelpunktes in der Richtung entlang der Rotationsachse X aus den Positionen dieser beiden Endabschnitte auf. Die Position des Mittelpunktes entspricht dem Mittelpunkt des zweiten Einsatzes 19.
Wenn ein Mittelpunkt des Lochs 2 des zweiten Einsatzes 19 mit dem Mittelpunkt des zweiten Einsatzes 19 zusammenfällt, kann anstelle des zweiten Querschnitts VII ein Querschnitt verwendet werden, der durch den Mittelpunkt des Lochs 2 des zweiten Einsatzes 19 verläuft und orthogonal zur Rotationsachse X ist.
Eine Auswertung der zweiten Länge L2, d.h. eine Länge von der Rotationsachse X zur zweiten Nut 13 in einem Querschnitt eines Bereichs, der zwischen dem Querschnitt, der durch den Mittelpunkt verläuft und orthogonal zur Rotationsachse X ist, und dem zweiten Querschnitt VII liegt, kann erfolgen.
Wie in der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist im Schneidwerkzeug 1 eine Öffnungsbreite W1 der ersten Nut 11 im ersten Querschnitt VI kleiner als eine Öffnungsbreite W2 der zweiten Nut 13 im zweiten Querschnitt.
In der in 6 dargestellten Ausführungsform ist im ersten Einsatz 17 die Öffnungsbreite W1 eine Länge von einem Endabschnitt, der am weitesten von der Rotationsachse X entfernt ist, zu einem Absatz 27a, der in Drehrichtung vor dem Endabschnitt angeordnet ist. In der in 7 dargestellten Ausführungsform ist im zweiten Einsatz 19 die Öffnungsbreite W2 eine Länge von einem Endabschnitt, der von der Rotationsachse X am weitesten entfernt ist, zu einem Absatz 27b, die in Drehrichtung vor dem Endabschnitt angeordnet ist.
Wie hier verwendet, entspricht der Absatz 27a einem Teil, der eine Grenze zwischen der Außenumfangsfläche des Halters 3 und der ersten Nut 11 darstellt und sich von einer Seite des vorderen Endes 1a zu einer Seite des hinteren Endes 1b erstreckt. Der Absatz 27b entspricht einem Teil, das eine Grenze zwischen der Außenumfangsfläche des Halters 3 und der zweiten Nut 13 ist und der sich von einer Seite des vorderen Endes 1a zu einer Seite des hinteren Endes 1b erstreckt.
Das Schneidwerkzeug 1 ist weniger anfällig für Ratterschwingungen, wenn die Öffnungsbreite W1 kleiner ist als die Öffnungsbreite W2, wie in der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform. Die Gründe dafür sind wie folgt.
Im Allgemeinen wird das Schneidwerkzeug an einer Stelle, die weiter von einem Verbindungsabschnitt mit einer Werkzeugmaschine entfernt ist, anfälliger für Ratterschwingungen. Das heißt, dass das Schneidwerkzeug 1 an einer Seite des vorderen Endes 1a anfälliger für Ratterschwingungen ist als an einer Seite des hinteren Endes 1b. Die Öffnungsbreite W1 in der ersten Nut 11, die an der Seite des vorderen Endes 1a entfernt vom Verbindungsabschnitt mit der Werkzeugmaschine angeordnet ist, ist kleiner als die Öffnungsbreite W2 in der zweiten Nut 13, die an der Seite des hinteren Endes 1b angeordnet ist, die der Verbindungsabschnitt mit der Werkzeugmaschine im Schneidwerkzeug 1 der Ausführungsform ist. Es ist daher leicht möglich, die Dicke eines Teils des Halters 3 zu gewährleisten, der in Drehrichtung in Bezug auf die erste Tasche 5 dahinter angeordnet ist. Zum Beispiel ist die Dicke des Halters 3 zwischen der ersten Nut 11A und der ersten Nut 11B groß, die in Drehrichtung in Bezug auf die erste Nut 11A dahinter angeordnet ist. Folglich ist in der Ausführungsform das Schneidwerkzeug 1 weniger anfällig für Ratterschwingungen.
Im Schneidwerkzeug 1 der vorliegenden Offenbarung ist die erste Länge L1 kleiner als die zweite Länge L2 und ist die Öffnungsbreite W1 der ersten Nut 11 im ersten Querschnitt VI kleiner als die Öffnungsbreite W2 der zweiten Nut 13 im zweiten Querschnitt VII. Daher ist mit dem Schneidwerkzeug 1 in den Ausführungsformen die gute Spanabfuhrleistung mit einer Reduzierung der Ratterschwingungen vereinbar.
Eine Breite W3 des ersten Einsatzes 17 in Radialrichtung des Halters 3 kann größer sein als eine Breite W4 des zweiten Einsatzes 19 in Radialrichtung des Halters 3. Wenn die Breite W3 des ersten Einsatzes 17 in Radialrichtung des Halters 3 wie oben beschrieben relativ groß ist, hat der erste Einsatz 17 eine gesteigerte Steifigkeit, und folglich wird das Auftreten von Ratterschwingungen viel unwahrscheinlicher.
Die Breite W3 des ersten Einsatzes 17 in Radialrichtung ist eine Länge in einer Richtung orthogonal zur Rotationsachse X, wenn die obere Fläche des ersten Einsatzes 17 von vorne betrachtet wird. Die Breite W4 des zweiten Einsatzes 19 in Radialrichtung ist eine Länge in einer Richtung orthogonal zur Rotationsachse X, wenn die obere Fläche des zweiten Einsatzes 19 von vorne betrachtet wird.
Eine Dicke W5 des ersten Einsatzes 17 in Umfangsrichtung des Halters 3 kann größer sein als eine Dicke W6 des zweiten Einsatzes 19 in Umfangsrichtung des Halters 3. Wenn die Dicke W5 des ersten Einsatzes 17 groß ist, weist der erste Einsatz 17 eine gesteigerte Steifigkeit auf, so dass das Auftreten von Ratterschwingungen wesentlich unwahrscheinlicher wird.
Die Dicke W5 des ersten Einsatzes 17 in Umfangsrichtung ist ein Maximalwert einer Länge in einer Richtung orthogonal zur Rotationsachse X in einer Seitenansicht des ersten Einsatzes 17. Die Dicke W6 des zweiten Einsatzes 19 in Umfangsrichtung ist ein Maximalwert einer Länge in einer Richtung orthogonal zur Rotationsachse X in einer Seitenansicht des zweiten Einsatzes 19.
Die erste Länge L1 kann von einer Seite des vorderen Endes 1a zu einer Seite des hinteren Endes 1b verändert oder konstant gehalten werden. Mit anderen Worten kann die Nuttiefe der ersten Nut 11 von der Seite des vorderen Endes 1a in Richtung der Seite des hinteren Endes 1b verändert oder konstant gehalten werden. Wenn die erste Länge L1 von der Seite des vorderen Endes 1a zur Seite des hinteren Endes 1b konstant gehalten wird, tendiert ein Spanaustrittsraum in der ersten Nut 11 dazu, von der Seite des vorderen Endes 1a zur Seite des hinteren Endes 1b konstant zu sein. Wenn vom ersten Einsatz 17 erzeugte Späne in die erste Nut 11 fließen, tendiert das Verhalten der Späne dazu, stabil zu werden, und ein Spanverstopfen ist weniger wahrscheinlich. Dies führt zu einer guten Spanabfuhrleistung des Schneidwerkzeugs 1.
Die zweite Länge L2 kann von einer Seite des vorderen Endes 1a zu einer Seite des hinteren Endes 1b verändert oder konstant gehalten werden. Mit anderen Worten kann die Nuttiefe der zweiten Nut 13 von der Seite des vorderen Endes 1a in Richtung der Seite des hinteren Endes 1b verändert oder konstant gehalten werden. Wenn die zweite Länge L2 von der Seite des vorderen Endes 1a zur Seite des hinteren Endes 1b konstant gehalten wird, tendiert ein Spanaustrittsraum in der zweiten Nut 13 dazu, von der Seite des vorderen Endes 1a zur Seite des hinteren Endes 1b konstant zu werden. Wenn vom zweiten Einsatz 19 erzeugte Späne in die zweite Nut 13 fließen, tendiert das Verhalten der Späne dazu, stabil zu werden, und ein Spanverstopfen ist weniger wahrscheinlich. Dies führt zu der guten Spanabfuhrleistung des Schneidwerkzeugs 1.
Alternativ kann der Halter 3 eine dritte Tasche 9 aufweisen, die näher an einer Seite des hinteren Endes 1b angeordnet ist als die erste Tasche 5 und näher an einer Seite des vorderen Endes 1a angeordnet ist als die zweite Tasche 7, wie in der in den 1, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform. Der Halter 3 kann ferner eine dritte Nut 15 aufweisen, die sich entlang der dritten Tasche 9 vom vorderen Ende 1a in Richtung des hinteren Endes 1b erstreckt. Das Schneidwerkzeug 1 kann auch einen dritten Einsatz 21 aufweisen, der in der dritten Tasche 9 angeordnet ist.
Wie die erste Tasche 5 und die zweite Tasche 7 kann sich die dritte Tasche 9 zur Außenumfangsfläche des Halters 3 hin öffnen und ein Schraubenloch aufweisen, das das Einsetzen der Schraube 4 ermöglicht. Wie der erste Einsatz 17 und der zweite Einsatz 19 kann der dritte Einsatz 21 eine polygonal geformte obere und untere Fläche und eine Seitenfläche zwischen der oberen und der unteren Fläche aufweisen. Der dritte Einsatz 21 kann eine Schneidkante an einer von der oberen Fläche und der Seitenfläche gebildeten Kammlinie sowie ein Loch 2 aufweisen, das in die obere Fläche mündet.
In der in den 1, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform weist die dritte Nut 15 einen ersten Bereich 23, der an einer Seite des vorderen Endes 1a angeordnet ist, und einen zweiten Bereich 25 auf, der an einer Seite des hinteren Endes 1b angeordnet ist.
Die erste Nut 11, die zweite Nut 13 und die dritte Nut 15 sind in einer einzigen Nut angeordnet, die sich von einer Seite des vorderen Endes 1a zu einer Seite des hinteren Endes 1b erstreckt. Die einzelne Nut weist die erste Nut 11 an der Seite des vorderen Endes 1a, die zweite Nut 13, die näher an der Seite des hinteren Endes 1b angeordnet ist als die erste Nut 11, und die dritte Nut 15 auf, die zwischen der ersten Nut 11 und der zweiten Nut 13 angeordnet ist. Der erste Bereich 23 ist an einer Seite der ersten Nut 11 angeordnet, und der zweite Bereich 25 ist an einer Seite der zweiten Nut 13 in der dritten Nut 15 angeordnet.
8 zeigt den Querschnitt entlang der in 3 dargestellten Linie VIII-VIII (nämlich einen dritten Querschnitt VIII), der orthogonal zur Rotationsachse X verläuft und den ersten Bereich 23 einschließt. Eine dritte Länge L3 ist eine Länge von der Rotationsachse X zum ersten Bereich 23 im dritten Querschnitt VIII. 9 zeigt den Querschnitt entlang der in 3 dargestellten Linie IX-IX (d.h. einen vierten Querschnitt IX), der orthogonal zur Rotationsachse X verläuft und den zweiten Bereich 25 einschließt. Eine vierte Länge L4 ist eine Länge von der Rotationsachse X zum zweiten Bereich 25 im vierten Querschnitt IX. Das Loch 2 und die Schraube 4 werden in den 8 und 9 weggelassen, um das visuelle Verständnis zu erleichtern.
Im obigen Fall kann die dritte Länge L3 kleiner sein als die vierte Länge L4. Mit anderen Worten kann im Schneidwerkzeug 1 der in 3 dargestellten Ausführungsform eine Stegdicke des Halters 3 im ersten Bereich 23 größer sein als eine Stegdicke des Halters 3 im zweiten Bereich 25. Wenn also ein Unterschied in der Stegdicke zwischen einer Seite des vorderen Endes 1a und einer Seite des hinteren Endes 1b der dritten Nut 15 vorliegt, die entlang des dritten Einsatzes 21 angeordnet ist, sind der erste Bereich 23 und der zweite Bereich 25 im Schwingungsmodus während eines Schneidvorgangs unterschiedlich. Vibrationen, die in diesen Bereichen auftreten, neigen dazu, sich teilweise aufzuheben, wodurch Ratterschwingungen reduziert werden.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform kann eine Länge von der Rotationsachse X bis zur dritten Nut 15 in einem Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse X verläuft und die dritte Nut 15 einschließt, mit zunehmender Entfernung von der Seite des vorderen Endes 1a zu einer Seite des hinteren Endes 1b größer werden. Das heißt, die Nuttiefe in der dritten Nut 15 kann von der Seite des vorderen Endes 1a zur Seite des hinteren Endes 1b kleiner werden.
Da die Nuttiefe in der dritten Nut 15 allmählich verändert wird, wenn die dritte Nut 15 die oben beschriebene Konfiguration hat, ist das Spanverstopfen in der dritten Nut 15 weniger wahrscheinlich. Das Schneidwerkzeug 1 hat daher eine gute Spanabfuhrleistung.
Wenn die Länge von der Rotationsachse X zur dritten Nut 15 im obigen Querschnitt von der Seite des vorderen Endes 1a zur Seite des hinteren Endes 1b größer wird, kann eine Auswertung z.B. im folgenden Verfahren durchgeführt werden. Das Verfahren weist die Messung einer Länge von der Rotationsachse X zur dritten Nut 15 in drei oder mehr Querschnitten auf, die orthogonal zur Rotationsachse X verlaufen und die dritte Nut 15 einschließen. Diese drei Querschnitte sind in einer Richtung entlang der Rotationsachse X unterschiedlich positioniert.
Aus einem Vergleich der Längen in diesen drei oder mehr Querschnitten ergibt sich, dass die Länge für den Querschnitt, der näher am hinteren Ende 1b angeordnet ist, größer werden muss. Zum Beispiel kann die obige Länge jeweils in einem Querschnitt gemessen werden, der orthogonal zur Rotationsachse X ist und durch einen Endabschnitt an einer Seite des vorderen Endes 1a in der dritten Nut 15 verläuft, einem Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse X ist und durch einen Endabschnitt an einer Seite des hinteren Endes 1b in der dritten Nut 15 verläuft, und einem Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse X ist und durch einen Mittelpunkt in einer Richtung entlang der Rotationsachse X in der dritten Nut 15 verläuft.
Eine Öffnungsbreite W7 des ersten Bereichs 23 im dritten Querschnitt VIII kann kleiner sein als eine Öffnungsbreite W8 des zweiten Bereichs 25 im vierten Querschnitt IX.
In einer in 8 dargestellten Ausführungsform bezeichnet die Öffnungsbreite W7 eine Länge von einem Endabschnitt des dritten Einsatzes 21, der am weitesten von der Rotationsachse X entfernt ist, zu einem Absatz 27c, der in Drehrichtung vor dem Endabschnitt angeordnet ist. In einer in 9 dargestellten Ausführungsform bezeichnet die Öffnungsbreite W8 eine Länge von einem Endabschnitt des dritten Einsatzes 21, der am weitesten von der Rotationsachse X entfernt ist, zu einem Absatz 27d, der in Drehrichtung vor dem Endabschnitt angeordnet ist.
Die Absätze 27c und 27d sind Begrenzungen zwischen der Außenumfangsfläche des Halters 3 und der dritten Nut 15 und entsprechen Teilen, die sich von einer Seite des vorderen Endes 1a zu einer Seite des hinteren Endes 1b erstrecken.
Das Schneidwerkzeug 1 ist weniger anfällig für Ratterschwingungen, wenn die Öffnungsbreite W7 kleiner ist als die Öffnungsbreite W8, wie in der in den 8 und 9 dargestellten Ausführungsform.
Zum Beispiel sind Hartmetall und Cermet als Material für eine Komponente verwendbar, die den Einsatz 5 bildet. Beispiele für die Zusammensetzung des Hartmetalls weisen WC-Co, WC-TiC-Co und WC-TiC-TaC-Co auf. Das WC-Co wird durch Zugabe von Kobalt (Co)-Pulver zu Wolframkarbid (WC) und anschließendem Sintern hergestellt. Das WC-TiC-Co wird durch Zugabe von Titancarbid (TiC) zu WC-Co hergestellt. Das WC-TiC-TaC-Co wird durch Zugabe von Tantalcarbid (TaC) zu WC-TiC-Co hergestellt.
Das Cermet ist ein gesintertes Verbundmaterial, das durch Zusammensetzen von Metall mit einem keramischen Bestandteil erhältlich ist. Beispiele für das Cermet sind solche, die hauptsächlich aus einer Titanverbindung gebildet sind, wie z.B. Titancarbid (TiC) und Titannitrid (TiN).
Eine Oberfläche des ersten Einsatzes 17, eine Oberfläche des zweiten Einsatzes 19 und eine Oberfläche des dritten Einsatzes 21 können mit einer Beschichtungsschicht beschichtet werden, indem ein Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) oder ein Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) verwendet wird. Beispiele für die Zusammensetzung der Beschichtungsschicht weisen Titancarbid (TiC), Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN) und Aluminiumoxid (Al₂O₃) auf.
Als Material des Halters 3 sind Stahl, Gusseisen und Aluminiumlegierungen verwendbar. Stahl ist wegen der hohen Zähigkeit bevorzugt.
<Verfahren zur Herstellung eines maschinell bzw. spanabhebend bearbeiteten Produkts>
Ein Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Das maschinell bearbeitete Produkt ist herstellbar, indem ein Schneidvorgang eines Werkstücks durchgeführt wird. Das Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in der Ausführungsform weist die folgenden Schritte auf:

(1) Drehen des Schneidwerkzeugs 1, das durch die obige Ausführungsform dargestellt ist,
(2) In-Kontakt-Bringen des Schneidwerkzeugs 1, welches gedreht wird, mit einem Werkstück 101, und
(3) Bewegen des Schneidwerkzeugs 1 vom Werkstück 101 weg.

Genauer gesagt wird zunächst das Schneidwerkzeug 1 in Richtung einer Drehrichtung Y um die Rotationsachse X gedreht und relativ das Schneidwerkzeug 1 nahe an das Werkstück 101 gebracht, wie in 10 dargestellt. Anschließend wird das Werkstück 101 geschnitten, indem die Schneidkante des Schneidwerkzeugs 1, das gedreht wird, mit dem Werkstück 101 in Kontakt gebracht wird, wie in 11 dargestellt. Das Schneidwerkzeug 1 wird dann, wie in 12 dargestellt, relativ vom Werkstück 101 wegbewegt.
Das Schneidwerkzeug 1 wird in die Nähe des Werkstücks 101 gebracht, indem das Schneidwerkzeug 1 in Z-Richtung entlang der Rotationsachse X in einem Zustand bewegt wird, in dem das Werkstück 101 fixiert ist und das Schneidwerkzeug 1 in einer in 10 dargestellten Ausführungsform gedreht wird. In einer in 11 dargestellten Ausführungsform wird das Werkstück 101 geschnitten, indem das Schneidwerkzeug 1 mit dem Werkstück 101 in Kontakt gebracht wird, während das Schneidwerkzeug 1 in Z-Richtung bewegt und dabei in Drehrichtung gedreht wird. In einer in 12 dargestellten Ausführungsform wird das Schneidwerkzeug 1 wegbewegt, indem es in einem Zustand, in dem das Schneidwerkzeug 1 gedreht wird, in Z-Richtung bewegt wird.
Bei einem Schneidvorgang mit dem Herstellungsverfahren in der Ausführungsform wird das Schneidwerkzeug 1 mit dem Werkstück 101 in Kontakt gebracht, oder wird das Schneidwerkzeug 1 vom Werkstück 101 wegbewegt, indem das Schneidwerkzeug 1 in jedem der Schritte bewegt wird. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, auf die obige Ausführungsform beschränkt zu sein.
Zum Beispiel kann das Werkstück 101 im Schritt (1) in die Nähe des Schneidwerkzeugs 1 gebracht werden. In ähnlicher Weise kann das Werkstück 101 im Schritt (3) vom Schneidwerkzeug 1 wegbewegt werden. Wenn der Schneidvorgang fortgesetzt werden soll, kann der Schritt, bei dem die Schneidkante des Schneidwerkzeugs 1 mit verschiedenen Abschnitten des Werkstücks 101 in Kontakt gebracht wird, wiederholt werden, während das Schneidwerkzeug 1 in Drehung gehalten wird.
Beispiele für ein Material des Werkstücks 101 weisen Kohlenstoffstahl, legierten Stahl, Edelstahl, Gusseisen und Nichteisenmetalle auf.
Obwohl die Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung oben zeigt und beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Es ist natürlich möglich, optionale Angaben zu machen, sofern sie nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen.
Bezugszeichenliste

1: Schneidwerkzeug
1a: erstes Ende (vorderes Ende)
1b: zweites Ende (hinteres Ende)
2: Loch
3: Halter
4: Schraube
5: erste Tasche
7: zweite Tasche
9: dritte Tasche
11: erste Nut
13: zweite Nut
15: dritte Nut
16: Einsatz
16a: obere Fläche
16b: untere Fläche
16c: Seitenfläche
17: erster Einsatz
19: zweiter Einsatz
21: dritter Einsatz
23: erster Bereich
25: zweiter Bereich
27a, 27b, 27c, 27d: Absatz
101: Werkstück
W1: Öffnungsbreite der ersten Nut
W2: Öffnungsbreite der zweiten Nut
W3: Breite des ersten Einsatzes
W4: Breite des zweiten Einsatzes
W5: Dicke des ersten Einsatzes
W6: Breite des zweiten Einsatzes
W7: Öffnungsbreite des ersten Bereichs
W8: Öffnungsbreite des zweiten Bereichs
L1: erste Länge
L2: zweite Länge
L3: dritte Länge
L4: vierte Länge
VI: erster Querschnitt
VII: zweiter Querschnitt
VIII: dritter Querschnitt
IX: vierter Querschnitt
X: Rotationsachse
Y: Rotationsrichtung
Z: Schnittrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018032321 [0001]
JP 2004510594 [0003]

Claims

Ein Schneidwerkzeug mit einer Stabform, das sich entlang einer Rotationsachse von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und aufweist: einen Halter, aufweisend eine erste Tasche, die an einer Seite des ersten Endes angeordnet ist, eine zweite Tasche, die näher an einer Seite des zweiten Endes angeordnet ist als die erste Tasche, eine erste Nut, die sich entlang der ersten Tasche vom ersten Ende zum zweiten Ende erstreckt, und eine zweite Nut, die sich entlang der zweiten Tasche vom ersten Ende zum zweiten Ende erstreckt, einen ersten Einsatz, der in der ersten Tasche angeordnet ist, und einen zweiten Einsatz, der in der zweiten Tasche angeordnet ist, wobei eine erste Länge von der Rotationsachse zur ersten Nut in einem ersten Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse verläuft und die erste Nut einschließt, kleiner ist als eine zweite Länge von der Rotationsachse zur zweiten Nut in einem zweiten Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse verläuft und die zweite Nut einschließt, und eine Öffnungsbreite der ersten Nut im ersten Querschnitt kleiner ist als eine Öffnungsbreite der zweiten Nut im zweiten Querschnitt.
Das Schneidwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei eine Breite des ersten Einsatzes in Radialrichtung des Halters größer ist als eine Breite des zweiten Einsatzes in Radialrichtung des Halters.
Das Schneidwerkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dicke des ersten Einsatzes in Umfangsrichtung des Halters größer ist als eine Dicke des zweiten Einsatzes in Umfangsrichtung des Halters.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Länge von einer Seite des ersten Endes zu einer Seite des zweiten Endes konstant gehalten wird.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Länge von einer Seite des ersten Endes zu einer Seite des zweiten Endes konstant gehalten wird.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Halter weiter aufweist eine dritte Tasche, die näher an einer Seite des zweiten Endes angeordnet ist als die erste Tasche und näher an einer Seite des ersten Endes angeordnet ist als die zweite Tasche, und eine dritte Nut, die sich entlang der dritten Tasche vom ersten Ende zum zweiten Ende erstreckt, und die dritte Nut aufweist einen ersten Bereich, der an einer Seite des ersten Endes angeordnet ist, und einen zweiten Bereich, der an einer Seite des zweiten Endes angeordnet ist, wobei eine dritte Länge von der Rotationsachse in Richtung des ersten Bereichs in einem dritten Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse ist und der den ersten Bereich einschließt, kleiner ist als eine vierte Länge von der Rotationsachse in Richtung des zweiten Bereichs in einem vierten Querschnitt, der orthogonal zur Rotationsachse ist und der den zweiten Bereich einschließt.
Das Schneidwerkzeug gemäß Anspruch 6, wobei eine Länge von der Rotationsachse bis zur dritten Nut in einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse von einer Seite des ersten Endes zu einer Seite des zweiten Endes hin größer wird.
Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts, aufweisend: Drehen des Rotationswerkzeugs gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 um die Rotationsachse, das Rotationswerkzeug, das gedreht wird, in Kontakt mit einem Werkstück bringen, und Bewegen des Rotationswerkzeugs vom Werkstück weg.