DE112019004552T5 - Schneideinsatz, rotationswerkzeug und verfahren zur herstellung eines maschinell bearbeiteten produkts - Google Patents

Abstract

Ein Schneideinsatz in einer Ausführungsform weist eine Basis, eine Schneidkante und eine Nut auf. Die Basis hat eine Rotationsachse und erstreckt von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende. Die Schneidkante ist an einer Seite des ersten Endes der Basis angeordnet. Die Nut erstreckt sich von der Schneidkante in Richtung zum zweiten Ende der Basis. Die Schneidkante weist eine erste Schneidkante und eine zweite Schneidkante auf. In einer Vorderansicht schneidet die erste Schneidkante die Rotationsachse. Die zweite Schneidkante ist näher an einem Außenumfang angeordnet als die erste Schneidkante, und ein Spanwinkel der zweiten Schneidkante hat einen positiven Wert. Die erste Schneidkante ist durch Rundhonen geformt und die zweite Schneidkante ist durch Fasenhonen geformt.

Description

• QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
• Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-170315 , eingereicht am 12. September 2018. Der Inhalt dieser Anmeldung ist durch Bezugnahme in vollem Umfang hierin enthalten.
• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Rotationswerkzeug zur Verwendung in einem Schneidvorgang. Beispiele für das Rotationswerkzeug weisen Bohrer und Schaftfräser auf.
• HINTERGRUND
• Ein Bohrer wird zum Beispiel in der japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2016-002617 (Patentdokument 1) beschrieben und kann als Rotationswerkzeug zur Verwendung in einem Schneidvorgang eines Werkstücks, wie z.B. Metall, verwendet werden. Der im Patentdokument 1 beschriebene Bohrer weist eine Schneidkante mit einer dünner werdenden Schneidkante und einem konkaven Kreisbogenschneidkantenteil auf. Eine gehonte Oberfläche zur Kantenverstärkung ist im Patentdokument 1 an einen gesamten Bereich der Schneidkante vorhanden.
• Die gehonte Oberfläche hat im Patentdokument 1 eine minimale Breite an einem Mittelpunkt des konkaven Kreisbogenschneidkantenteils. Daher kann es am Mittelpunkt zu Rissbildung kommen. Wenn jedoch die Breite der gehonten Oberfläche für die Kantenverstärkung vergrößert wird, können Einschneideigenschaften verschlechtert sein.
• KURZERLÄUTERUNG
• Ein Schneideinsatz in einer Ausführungsform weist eine Basis, eine Schneidkante und eine Nut auf. Die Basis hat eine Rotationsachse und erstreckt sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende. Die Schneidkante ist an einer Seite des ersten Endes angeordnet. Die Nut erstreckt sich von der Schneidkante in Richtung zum zweiten Ende. Die Schneidkante weist eine erste Schneidkante und eine zweite Schneidkante auf. In einer Vorderansicht schneidet die erste Schneidkante die Rotationsachse. Die zweite Schneidkante ist näher an einem Außenumfang angeordnet als die erste Schneidkante. Ein Spanwinkel der zweiten Schneidkante hat einen positiven Wert. Die erste Schneidkante ist durch Rundhonen geformt und die zweite Schneidkante ist durch Fasenhonen geformt.
• Figurenliste
• 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Rotationswerkzeug in einem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 1 dargestellten Bereichs A1,
• 3 ist eine Vorderansicht des in 1 dargestellten Rotationswerkzeugs,
• 4 ist eine Seitenansicht des in 3 dargestellten Rotationswerkzeugs, aus einer B1-Richtung betrachtet,
• 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 4 dargestellten Bereichs A2,
• 6 ist eine Seitenansicht des in 3 dargestellten Rotationswerkzeugs, aus einer B2-Richtung betrachtet,
• 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 6 dargestellten Bereichs A3,
• 8 ist eine Schnittansicht entlang Linie VIII-VIII in dem in 3 dargestellten Rotationswerkzeug,
• 9 ist eine Schnittansicht entlang Linie IX-IX in dem in 3 dargestellten Rotationswerkzeug,
• 10 ist eine Schnittansicht entlang Linie X-X in dem in 3 dargestellten Rotationswerkzeug,
• 11 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Rotationswerkzeug in einem weiteren nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 11 dargestellten Bereichs A4,
• 13 ist eine Vorderansicht des in 11 dargestellten Rotationswerkzeugs,
• 14 ist eine Seitenansicht des in 13 dargestellten Rotationswerkzeugs, aus einer B3-Richtung betrachtet,
• 15 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 14 dargestellten Bereichs A5,
• 16 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte in einem Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in einem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 17 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte in dem Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in dem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung zeigt, und
• 18 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte in dem Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in dem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung zeigt.
• AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Rotationswerkzeuge 1 in Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. In den Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die für die Beschreibung der Ausführungsformen notwendigen Hauptelemente in vereinfachter Form dargestellt. Die Rotationswerkzeuge 1 können daher jedes beliebige Strukturelement aufweisen, das in den Zeichnungen, auf die in der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen wird, nicht dargestellt ist. Die Abmessungen der Elemente in den Zeichnungen geben weder die Abmessungen der tatsächlichen Konstruktionselemente noch die Abmessungsverhältnisse dieser Elemente getreu wieder.
• <Rotationswerkzeuge>
• Beispiele für die Rotationswerkzeuge 1 weisen Bohrer auf. Das in 1 dargestellte Rotationswerkzeug ist ein Bohrer. Beispiele für die Rotationswerkzeuge 1 weisen zusätzlich zu den Bohrern auch Schaftfräser auf.
• Das Rotationswerkzeug 1 eines nicht einschränkenden Aspekts der vorliegenden Offenbarung kann einen Halter 3 aufweisen, der eine Stabform hat, die um eine Rotationsachse X1 drehbar ist, wie beispielsweise in 1 dargestellt. Der Halter 3 kann sich von einem vorderen Ende 3a zu einem hinteren Ende 3b entlang der Rotationsachse X1 erstrecken. In einer in 1 dargestellten Ausführungsform ist ein unteres linkes Ende das vordere Ende 3a und ist ein oberes rechtes Ende das hintere Ende 3b. Das Rotationswerkzeug 1 wird bei einem Schneidvorgang eines Werkstücks um die Rotationsachse X1 gedreht. Ein Pfeil X2 in 1 und dergleichen gibt eine Drehrichtung des Rotationswerkzeugs 1 an.
• Der Halter 3 kann die Stabform haben, die sich lang und schmal entlang der Rotationsachse X1 erstreckt, wie z.B. in 1 dargestellt. Der Halter 3 kann einen Teil, der als Schaft 5 bezeichnet wird, und einen Teil aufweisen, der als Körper 7 bezeichnet wird. Der Schaft 5 ist der Teil, der z.B. von einer in einer Werkzeugmaschine drehbaren Spindel gehalten werden kann. Der Körper 7 kann näher am vorderen Ende 3a angeordnet sein als der Schaft 5.
• Der Außendurchmesser D des Körpers 7 (Halter 3) ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Der Außendurchmesser D kann z.B. auf 6-42,5 mm festgelegt sein. Die Länge L des Halters 3 in einer Richtung entlang der Rotationsachse X1 kann auf L=1,5 D bis L=12 D festgelegt sein.
• Der Körper 7 des Halters 3 kann eine Tasche 9 aufweisen, die nahe am vorderen Ende 3a angeordnet ist. Der Körper 7 kann nur eine einzige Tasche 9 oder alternativ eine Mehrzahl von Taschen 9 aufweisen. In einer in 2 dargestellten Ausführungsform weist der Halter 3 eine einzige Tasche 9 auf. Die Tasche 9 kann sich jeweils in eine Seite des vorderen Endes 3a und eine Seite einer Außenumfangsfläche im Halter 3 öffnen, wie in der in 1 dargestellten Ausführungsform.
• Die Tasche 9 ist ein Teil, der die Befestigung eines Schneideinsatzes 11 ermöglicht. Der Schneideinsatz 11 kann einfach als Einsatz 11 bezeichnet werden. Der Einsatz 11 kann in der Tasche 9 angeordnet sein. Mit anderen Worten kann das Rotationswerkzeug 1 den Einsatz 11 aufweisen, der an einer Seite des vorderen Endes 3a angeordnet ist. Der Einsatz 11 kann in direktem Kontakt mit der Tasche 9 stehen oder es kann alternativ eine Platte zwischen dem Einsatz 11 und der Tasche 9 gehalten werden. Der Einsatz 11 ist in der vorliegenden Ausführungsform am Halter 3 anbringbar und von diesem lösbar.
• In den Fällen, in denen das Rotationswerkzeug 1 aus dem Halter 3 und dem Einsatz 11 ausgebildet ist, wie in der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, wird das Rotationswerkzeug 1 allgemein als Wechselwerkzeug bezeichnet. In Fällen, in denen das Rotationswerkzeug 1 aus einem einzigen Element ausgebildet ist, wie später beschrieben, wird das Rotationswerkzeug 1 im Allgemeinen als Vollwerkzeug bezeichnet.
• Der Einsatz 11 kann eine Basis 13, eine Schneidkante 15 und eine erste Nut 17 aufweisen. Die Basis 13 kann eine Rotationsachse X1 aufweisen und kann sich von einem ersten Ende 13a zu einem zweiten Ende 13b erstrecken. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist ein unteres linkes Ende ein erstes Ende 13a und ist ein oberes rechtes Ende ein zweites Ende 13b.
• Sowohl die Seite des vorderen Endes 3a im Halter 3 als auch die Seite des ersten Endes 13a im Einsatz 11 geben in 1 eine untere linke Seite an. Sowohl die Seite des hinteren Endes 3b im Halter 3 als auch die Seite des zweiten Endes 13b im Einsatz 11 bezeichnen in 1 eine obere rechte Seite. Die Schneidkante 15 kann nahe am ersten Ende 13a der Basis 13 angeordnet sein. Die erste Nut 17 kann sich von der Schneidkante 15 in Richtung des zweiten Endes 13b der Basis 13 erstrecken.
• Die Schneidkante 15 ist zum Schneiden eines Werkstücks in einem Schneidvorgang verwendbar. Die Schneidkante 15 kann nahe am ersten Ende 13a angeordnet sein, insbesondere kann sie so angeordnet sein, dass sie das erste Ende 13a einschließt. Die Schneidkante 15 kann eine erste Schneidkante 19 und eine zweite Schneidkante 21 aufweisen, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform. In einer Vorderansicht kann die erste Schneidkante 19 die Rotationsachse X1 schneiden.
• Ein erster Spanwinkel θ1 an der ersten Schneidkante 19 kann einen negativen Wert haben. Die erste Schneidkante 19 wird allgemein auch als Meißelkante bezeichnet. Die zweite Schneidkante 21 kann näher am Außenumfang angeordnet sein als die erste Schneidkante 19. Ein zweiter Spanwinkel θ2 an der zweiten Schneidkante 21 kann einen positiven Wert haben. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Vorderansicht“ eine Situation, in der der Einsatz 11 vom vorderen Ende 3a aus betrachtet wird.
• In der obigen Ausführungsform hat der erste Spanwinkel θ1 der ersten Schneidkante 19 den negativen Wert und hat der zweite Spanwinkel θ2 der zweiten Schneidkante 21 den positiven Wert. Eine Grenze zwischen der ersten Schneidkante 19 und der zweiten Schneidkante 21 kann durch einen Abschnitt bestimmt werden, in dem mit zunehmender Annäherung an den Außenumfang der Spanwinkel vom negativen Wert zum positiven Wert wechselt.
• Die Schneidkante 15 kann nur eine oder eine Mehrzahl von zweiten Schneidkanten 21 aufweisen. Die Schneidkante 15 kann zwei zweite Schneidkanten 21 aufweisen, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform. Diese zwei zweiten Schneidkanten 21 können jeweils mit der ersten Schneidkante 19 verbunden sein, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform.
• Wie hier verwendet, kann der „Spanwinkel“ in einem Querschnitt ausgewertet werden, der orthogonal zu einem Teil der Schneidkante 15 ist, der in der Vorderansicht zum Gegenstand wird, und der parallel zur Rotationsachse X1 ist. Zum Beispiel kann der Spanwinkel durch einen Winkel ausgewertet werden, der durch eine gedachte Gerade parallel zur Rotationsachse X1 und einem Teil der ersten Nut 17 gebildet wird, der im obigen Querschnitt entlang der Schneidkante 15 angeordnet ist. Wenn der Teil der ersten Nut 17, der entlang der Schneidkante 15 angeordnet ist, in Drehrichtung vor der Schneidkante 15 angeordnet ist, hat der Spanwinkel einen negativen Wert. Wenn der Teil der ersten Nut 17, der entlang der Schneidkante 15 angeordnet ist, in Drehrichtung hinter der Schneidkante 15 angeordnet ist, so hat der Spanwinkel einen positiven Wert.
• Der erste Spanwinkel θ1 und der zweite Spanwinkel θ2 sind nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Ein Minimalwert des ersten Spanwinkels θ1 ist z.B. einstellbar von -30° bis -50°. Ein Maximalwert des zweiten Spanwinkels θ2 ist einstellbar, z.B. von 1° bis 40°. Wenn der erste Spanwinkel θ1, der einen negativen Wert hat, den negativen Wert hat, ist der Minimalwert des ersten Spanwinkels θ1, mit anderen Worten, ein Maximalwert eines Absolutwerts des ersten Spanwinkels θ1.
• Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der erste Spanwinkel θ1 und der zweite Spanwinkel θ2 im Querschnitt parallel zur Rotationsachse X1 ausgewertet werden, muss die Basis 13 nicht unbedingt geschnitten werden. Eine Oberflächenkonfiguration der Basis 13 kann abgetastet werden, und aus den durch das Abtasten der Oberflächenkonfiguration gewonnenen Daten kann ein Querschnitt ausgewertet werden, der gedanklich parallel zur Rotationsachse X1 verläuft.
• Eine Form und eine Position der Schneidkante 15 sind nicht auf eine bestimmte Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann in der Vorderansicht des Einsatzes 11 die Schneidkante 15 auf der Basis der Rotationsachse X1 eine Form haben, die 180° rotationssymmetrisch ist. Die erste Schneidkante 19 und die zweite Schneidkante 21 können eine geradlinige Form oder eine gekrümmte Form haben, wenn von vorne betrachtet.
• Die erste Nut 17 ist zum Ausgeben der von der Schneidkante 15 erzeugten Späne nach außen geeignet. Da die Schneidkante 15 in der in 2 dargestellten Ausführungsform die zwei zweiten Schneidkanten 21 aufweist, kann der Einsatz 11 zwei erste Nuten 17 aufweisen. Die ersten Nuten 17 können sich parallel zur Rotationsachse X1 erstrecken oder können alternativ um die Rotationsachse X1 verdreht sein. Mit anderen Worten können sich die ersten Nuten 17 spiral- bzw. wendelförmig um die Rotationsachse X1 erstrecken. Beispielsweise können die ersten Nuten 17 in einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse X1 unter dem Gesichtspunkt einer gleichmäßigen Spanausgabe nach außen eine konkav gekrümmte Form haben.
• Die Schneidkante 15 ist an einer Kammlinie angeordnet, an der sich zwei Flächen schneiden. Unter dem Gesichtspunkt der Haltbarkeit der Schneidkante muss die Schneidkante 15 nicht unbedingt an der Kammlinie liegen. Das heißt, die Schneidkante 15 kann einem Honen unterzogen werden. Insbesondere kann die erste Schneidkante 19 durch Rundhonen geformt sein und kann die zweite Schneidkante 21 durch Fasenhonen geformt sein.
• Der hierein verwendete Begriff „Rundhonen“ bedeutet, dass eine konvex gekrümmte Fläche 23, die an zwei Flächen anschließt, an einer Kammlinie angeordnet ist, an welcher sich diese beiden Flächen schneiden. Der Begriff „Fasenhonen“ bedeutet, dass eine ebene Fläche 25, die an zwei Flächen anschließt, an einer Kammlinie angeordnet ist, an welcher sich diese beiden Flächen schneiden.
• Im Falle des Durchführens des Rundhonens an der ersten Schneidkante 19, die so angeordnet ist, dass sie in der Vorderansicht die Rotationsachse X1 schneidet, hat die Schneidkante 15 eine erhöhte Festigkeit und verbesserte Einschneideigenschaften. Dies liegt ist daran, dass die erste Schneidkante 19, die in ein Werkstück eindringt, weniger wahrscheinlich in Oberflächenkontakt mit dem Werkstück gebracht wird, wenn die konvex gekrümmte Fläche 23 anstelle der flachen Fläche 25 an der ersten Schneidkante 19 angeordnet ist.
• Im Falle des Durchführens des Fasenhonens an der zweiten Schneidkante 21, die näher am Außenumfang angeordnet ist als die erste Schneidkante 19, hat die Schneidkante 15 eine besonders erhöhte Festigkeit. Denn wenn an der zweiten Schneidkante 21, die ein Werkstück schneidet, die ebene Fläche 25 anstelle der konvex gekrümmten Fläche 23 angeordnet ist, hat die zweite Schneidkante 21 eine weiter verbesserte Festigkeit als wenn sie durch Rundhonen geformt ist, und es kommt seltener zu Ausbrüchen.
• Eine Honbreite der ersten Schneidkante 19 und die der zweiten Schneidkante 21 in der Vorderansicht sind nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Eine Honbreite W11 an der ersten Schneidkante 19 in einer Richtung orthogonal zur ersten Schneidkante 19 kann kleiner sein als eine Honbreite W12 an der zweiten Schneidkante 21 in einer Richtung orthogonal zur zweiten Schneidkante 21. Die Einschneideigenschaften der ersten Schneidkante 19 werden verbessert, wenn die Honbreite W11 relativ klein ist. Die Standzeit der zweiten Schneidkante 21 wird verbessert, wenn die Honbreite W12 relativ groß ist.
• Der Halter 3 kann eine zweite Nut 27 aufweisen, die mit der ersten Nut 17 verbunden ist. Wenn der Halter 3 die zweite Nut 27 aufweist, können Späne, die von der Schneidkante 15 erzeugt werden und durch die erste Nut 17 treten, zur zweiten Nut 27 geleitet werden. Die erste Nut 17 kann sich parallel zur Rotationsachse X1 erstrecken oder kann sich alternativ spiral- bzw. wendelförmig um die Rotationsachse X1 herum erstrecken. Ein Schrägungs- bzw. Wendelwinkel der ersten Nut 17 kann mit einem Schrägungs- bzw. Wendelwinkel der zweiten Nut 27 identisch oder davon verschieden sein.
• Die zweite Nut 27 kann am Körper 7, jedoch nicht am Schaft 5 des Halters 3 ausgebildet sein. Wenn die zweite Nut 27 nicht am Schaft 5 ausgebildet ist, kann der Halter 3 stabil in einer Werkzeugmaschine gehalten werden.
• Die zweite Schneidkante 21 kann einen ersten Abschnitt 29, einen zweiten Abschnitt 31 und einen dritten Abschnitt 33 aufweisen, wie in einer in 3 dargestellten Ausführungsform. Der erste Abschnitt 29 kann eine geradlinige Form haben, wie in der in 3 dargestellten Ausführungsform. In der Vorderansicht kann der zweite Abschnitt 31 näher am Außenumfang angeordnet sein als der erste Abschnitt 29 und kann eine konkav gekrümmte Form haben, wie in der in 3 dargestellten Ausführungsform. Der dritte Abschnitt 33 kann näher am Außenumfang angeordnet sein als der erste Abschnitt 29 und kann eine geradlinige Form haben, wie in der in 3 dargestellten Ausführungsform.
• In Fällen, in denen die zweite Schneidkante 21 den ersten Abschnitt 29 und den zweiten Abschnitt 31 aufweist, kann eine Honbreite W22 am zweiten Abschnitt 31 in der Richtung entlang der Rotationsachse X1 kleiner sein als eine Honbreite W21 am ersten Abschnitt 29 in der Richtung entlang der Rotationsachse X1, wie in 5 dargestellt. Mit anderen Worten kann die Honbreite W21 am ersten Abschnitt 29 in Richtung entlang der Rotationsachse X1 größer sein als die Honbreite W22 am zweiten Abschnitt 31 in Richtung entlang der Rotationsachse X1. 5 ist eine Ansicht der zweiten Schneidkante 21 in einer Vorderansicht in Drehrichtung der Rotationsachse X1.
• Da der erste Abschnitt 29 eine relativ geringe Schnittgeschwindigkeit hat, ist der erste Abschnitt 29 anfälliger für Ausbrüche als der zweite Abschnitt 31, der die höhlenförmig gekrümmte Flächenform hat. Wenn die Honbreite W21 am ersten Abschnitt 29, der anfällig für Ausbrüche ist, relativ groß ist, kann die Haltbarkeit der zweiten Schneidkante 21 verbessert sein. Wenn die Honbreite W22 am zweiten Abschnitt 31, der näher am Außenumfang angeordnet ist als der erste Abschnitt 29, relativ klein ist, wird der zweite Abschnitt 31 einem geringen Schneidwiderstand ausgesetzt. Dadurch ist es möglich, Ratterschwingungen zu reduzieren, was zu einer verbesserten Bearbeitungsgenauigkeit führt.
• Der zweite Abschnitt 31 hat in Richtung zum Außenumfang eine höhere Schnittgeschwindigkeit. Dementsprechend ist der zweite Abschnitt 31 in Richtung zum Außenumfang tendenziell einem größeren Schneidwiderstand ausgesetzt. Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Haltbarkeit des zweiten Abschnitts 31 und gleichzeitig den Schneidwiderstand im zweiten Abschnitt 31 zu minimieren, kann der zweite Abschnitt 31 einen ersten Bereich 31a aufweisen, in dem die Honbreite W22 in Richtung des Außenumfangs zunimmt.
• Der zweite Abschnitt 31 kann außerdem einen zweiten Bereich 31b aufweisen, der zwischen dem ersten Abschnitt 29 und dem ersten Bereich 31a angeordnet ist. Die Honbreite W22 des zweiten Bereichs 31b kann in Richtung des Außenumfangs abnehmen. Wenn der zweite Abschnitt 31 den zweiten Bereich 31b aufweist, ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die Honbreite an einer Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 29 und dem zweiten Abschnitt 31 stark ändert. Dies führt zu einer verbesserten Haltbarkeit der zweiten Schneidkante 21 an der Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 29 und dem zweiten Abschnitt 31.
• In Fällen, in denen der zweite Abschnitt 31 den ersten Bereich 31a aufweist, kann ein Honwinkel ϕ1 am ersten Bereich 31a konstant gehalten werden oder kann alternativ zum Außenumfang hin abnehmen. Wenn der Honwinkel ϕ1 in Richtung des Außenumfangs abnimmt, hat ein Teil des ersten Bereichs 31a, der näher am Außenumfang angeordnet ist, eine höhere Haltbarkeit. Folglich kann die Haltbarkeit des zweiten Bereichs 31 verbessert sein, während der Schneidwiderstand im zweiten Bereich 31 minimiert ist.
• In Fällen, in denen der zweite Abschnitt 31 den zweiten Bereich 31b aufweist, kann der Honwinkel ϕ2 am zweiten Bereich 31b konstant gehalten werden oder kann alternativ in Richtung des Außenumfangs zunehmen. Mit anderen Worten kann der Honwinkel ϕ2 am zweiten Bereich 31b in Richtung der Rotationsachse X1 abnehmen. Wenn dies der Fall ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass sich der Honwinkel an der Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 29 und dem zweiten Abschnitt 31 stark ändert. Dies führt zu einer verbesserten Haltbarkeit der zweiten Schneidkante 21 an der Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 29 und dem zweiten Abschnitt 31.
• Der Honwinkel kann in einem Querschnitt ausgewertet werden, der orthogonal zu einem Teil der Schneidkante 15 ist, der in der Vorderansicht zum Gegenstand wird, und der parallel zur Rotationsachse X1 angeordnet ist. Beispielsweise kann der Honwinkel durch einen spitzen Winkel ausgewertet werden, der im obigen Querschnitt von einer gedachten Geraden parallel zur Rotationsachse X1 und der ebenen Fläche 25 gebildet wird.
• In Fällen, in denen die zweite Schneidkante 21 den ersten Abschnitt 29, den zweiten Abschnitt 31 und den dritten Abschnitt 33 aufweist, kann in einer Vorderansicht der zweiten Schneidkante 21 in Drehrichtung der Rotationsachse X1 die Honbreite W23 am dritten Abschnitt 33 in Richtung entlang der Rotationsachse X1 kleiner sein als die Honbreite W21 am ersten Abschnitt 29 in Richtung entlang der Rotationsachse X1. Wenn die Honbreite W23 an dem dritten Abschnitt 33, der näher am Außenumfang angeordnet ist als der erste Abschnitt 29, relativ klein ist, wird der dritte Abschnitt 33 einem geringen Schneidwiderstand ausgesetzt. Dies trägt zur Reduzierung von Ratterschwingungen bei und führt somit zu einer verbesserten Bearbeitungsgenauigkeit.
• Alternativ kann die Honbreite W23 am dritten Abschnitt 33 auch kleiner sein als die Honbreite W22 am zweiten Abschnitt 31. Wenn die Honbreite W23 am dritten Abschnitt 33, der näher am Außenumfang angeordnet ist als der zweite Abschnitt 31, relativ klein ist, wird der dritte Abschnitt 33 einem geringen Schneidwiderstand ausgesetzt. Dies trägt zur Reduzierung von Ratterschwingungen bei und führt somit zu einer verbesserten Bearbeitungsgenauigkeit.
• Wenn der dritte Abschnitt 33 in der zweiten Schneidkante 21 am nächsten zum Außenumfang angeordnet ist, soll eine Wandfläche eines bearbeiteten Lochs durch den dritten Abschnitt 33 ausgebildet werden. Wenn die Honbreite W23 am dritten Abschnitt 33 relativ klein ist und der dritte Abschnitt 33 einem geringen Schneidwiderstand ausgesetzt ist, hat die Wandfläche der bearbeiteten Bohrung eine hohe Oberflächengenauigkeit.
• Wie bereits beschrieben, hat der zweite Spanwinkel θ2 an der zweiten Schneidkante 21 beim Einsatz 11 der vorliegenden Ausführungsform den positiven Wert. Der zweite Spanwinkel θ2 an der zweiten Schneidkante 21 kann konstant gehalten oder geändert werden. Wenn die zweite Schneidkante 21 zum Beispiel den ersten Abschnitt 29 und den zweiten Abschnitt 31 aufweist, kann der zweite Spanwinkel θ22 am zweiten Abschnitt 31 größer sein als der zweite Spanwinkel θ21 am ersten Abschnitt 29.
• Der zweite Abschnitt 31 kann näher am Außenumfang angeordnet sein als der erste Abschnitt 29. Folglich tendiert eine größere Menge an Spänen dazu, am zweiten Abschnitt 31 aufzutreten als am ersten Abschnitt 29. Wenn der zweite Spanwinkel θ22 am zweiten Abschnitt 31 größer ist als der zweite Spanwinkel θ21 am ersten Abschnitt 29, tendieren die am zweiten Abschnitt 31 entstehenden Späne dazu, durch die erste Nut 17 hindurchzutreten. Ein Verstopfen der Späne ist weniger wahrscheinlich, da die Späne leicht durch einen Bereich hindurchtreten, in dem tendenziell eine größere Menge an Spänen auftritt.
• Als ein Material des Einsatzes 11, der das Rotationswerkzeug 1 ausbildet, ist beispielsweise Hartmetall oder Cermet verwendbar. Beispiele für die Zusammensetzung des Hartmetalls weisen WC-Co, WC-TiC-Co und WC-TiC-TaC-Co auf, von welchen WC, TiC und TaC harte Partikel sind und Co eine Bindephase ist.
• Das Cermet ist ein gesinterter Verbundwerkstoff, der durch Einbringen von Metall in eine keramische Komponente erhältlich ist. Beispiele für das Cermet weisen Titanverbindungen auf, die hauptsächlich aus Titancarbid (TiC) oder Titannitrid (TiN) ausgebildet sind.
• Eine Oberfläche des Einsatzes 11 kann mit einer Beschichtungsschicht durch Durchführen einer chemischen Dampfphasenabscheidung (CVD) oder einer physikalischen Dampfphasenabscheidung (PVD) beschichtet werden. Beispiele für die Zusammensetzung der Beschichtungsschicht weisen Titancarbid (TiC), Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN) und Aluminiumoxid (Al₂O₃) auf.
• Als ein Material des Halters 3, aus dem das Rotationswerkzeug 1 ausgebildet ist, ist z.B. Stahl, Gusseisen oder eine Aluminiumlegierung verwendbar. Stahl ist im Hinblick auf eine hohe Zähigkeit zu bevorzugen.
• In den Fällen, in denen der Halter 3 und der Einsatz 11 durch ein einziges Element ausgebildet sind, kann das gleiche Material wie das des Einsatzes 11 als Material des Elements verwendet werden.
• Das Rotationswerkzeug 1 der obigen Ausführungsform ist das Wechselwerkzeug mit dem Halter 3 und den Einsatz 11. Alternativ kann ein Rotationswerkzeug 1A eine Konfiguration haben, die allgemein als Vollwerkzeug bezeichnet wird. 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Rotationswerkzeug 1A das Vollwerkzeug ist. Ähnlich wie das in 1 dargestellte Rotationswerkzeug 1 ist das in 11 dargestellte Rotationswerkzeug 1A ein Bohrer.
• Das Rotationswerkzeug 1A kann einen Basiskörper 35, eine Schneidkante 15A und eine Nut 37 aufweisen. Der Basiskörper 35 hat eine Stabform, die um die Rotationsachse X1 drehbar ist, und kann sich von einem dritten Ende 35a zu einem vierten Ende 35b erstrecken. Der Basiskörper 35 in der vorliegenden Ausführungsform korrespondiert dem Halter 3 und dem Einsatz 11 in der in 1 dargestellten Ausführungsform.
• Ein Teil des Basiskörpers 35, der nahe des dritten Endes 35a angeordnet ist, ist in 11 unten links dargestellt. Ein Teil des Basiskörpers 35, der nahe des vierten Endes 35b angeordnet ist, ist in 11 oben rechts dargestellt. Das dritte Ende 35a in der in 11 dargestellten Ausführungsform entspricht dem ersten Ende 13a in der in 1 dargestellten Ausführungsform. Das vierte Ende 35b in der in 11 dargestellten Ausführungsform entspricht dem hinteren Ende 3b in der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist.
• Die Schneidkante 15A kann an einer Seite des dritten Endes 35a des Basiskörpers 35 angeordnet sein. Die Schneidkante 15A kann in einem Bereich angeordnet sein, der das dritte Ende 35a aufweist. Die Nut 37 kann sich spiral- bzw. wendelförmig von der Schneidkante 15A in Richtung zum vierten Ende 35b des Basiskörpers 35 erstrecken. Mit anderen Worten kann die Nut 37 um die Rotationsachse X1 verdreht sein. Die Nut 37 in der vorliegenden Ausführungsform entspricht der ersten Nut 17 und der zweiten Nut 27 in der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist.
• Ähnlich wie die Schneidkante 15 in der in 1 dargestellten Ausführungsform kann die Schneidkante 15A in der vorliegenden Ausführungsform eine erste Schneidkante 19A und eine zweite Schneidkante 21A aufweisen. Ferner kann die erste Schneidkante 19A durch Rundhonen geformt werden und kann die zweite Schneidkante 21A durch Fasenhonen geformt werden, wie in der in 1 dargestellten Ausführungsform. Dementsprechend kann an der ersten Schneidkante 19A eine konvex gekrümmte Fläche 23A und kann an der zweiten Schneidkante 21A eine ebene Fläche 25A angeordnet sein. Somit hat im Rotationswerkzeug 1A die Schneidkante 15 auch in der in 11 dargestellten Ausführungsform eine hohe Festigkeit und verbesserte Einschneideigenschaften.
• Obwohl die Rotationswerkzeuge 1 und 1A in den Ausführungsformen oben dargestellt wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, und es ist natürlich möglich, eine beliebige Ausführungsform zu schaffen, solange nicht vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird. Ähnlich wie bei dem Rotationswerkzeug 1 in der in 3 dargestellten Ausführungsform kann beispielsweise die zweite Schneidkante 21 bei dem Rotationswerkzeug 1A in einer in 13 dargestellten Ausführungsform einen ersten Abschnitt 29A, einen zweiten Abschnitt 31A und einen dritten Abschnitt 33A aufweisen.
• <Verfahren zur Herstellung eines maschinell bzw. spanabhebend bearbeiteten Produkts>
• Ein Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts 101 in einem nicht einschränkenden Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden am Beispiel der Verwendung des Rotationswerkzeugs 1 der obigen Ausführungsform näher beschrieben. Das maschinell bearbeitete Produkt 101 ist herstellbar durch Ausführen eines Schneidvorganges eines Werkstücks 103. Das Verfahren wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 16 bis 18 beschrieben.
• Das Verfahren zur Herstellung des maschinell bearbeiteten Produkts 101 kann die folgenden Schritte (1) bis (4) aufweisen.
• (1) Bringen des Rotationswerkzeugs 1 über das vorbereitete Werkstück 103 (siehe 16).
• (2) Rotieren des Rotationswerkzeugs 1 um die Rotationsachse X1 in einer Richtung eines Pfeils X2 und Heranführen des Rotationswerkzeugs 1 an das Werkstück 103 in einer Richtung Y1 (siehe 16 und 17).
• Der obige Schritt kann z.B. dadurch ausgeführt werden, dass das Werkstück 103 auf einem Tisch einer Werkzeugmaschine befestigt wird, an dem das Rotationswerkzeug 1 angebracht ist, und dass das Rotationswerkzeug 1, das gedreht wird, in die Nähe des Werkstücks 103 gebracht wird. In dem obigen Schritt kann das Werkstück 103 relativ nahe an das Rotationswerkzeug 1 gebracht werden. Zum Beispiel kann das Werkstück 103 in die Nähe des Rotationswerkzeugs 1 gebracht werden.
• (3) Ausbilden eines bearbeiteten Lochs (Durchgangslochs) 105 in dem Werkstück 103, indem das Rotationswerkzeug 1 weiter an das Werkstück 103 herangeführt wird, so dass die Schneidkante des Rotationswerkzeugs 1, das rotiert, in Kontakt mit einer gewünschten Position auf einer Oberfläche des Werkstücks 103 kommt (siehe 17).
• Im obigen Schritt wird der Schneidvorgang so durchgeführt, dass zumindest ein Teil des Körpers im Halter in einem bearbeiteten Loch angeordnet ist. Alternativ kann eine Einstellung so vorgenommen werden, dass der Schaft im Halter außerhalb des bearbeiteten Lochs 105 angeordnet ist. Im Hinblick darauf, eine gut bearbeitete Oberfläche zu erhalten, kann die Einstellung so erfolgen, dass ein Teil des Körpers, der nahe dem hinteren Ende angeordnet ist, außerhalb des bearbeiteten Lochs 105 angeordnet ist. Dieser Teil kann als Randbereich zum Ausgeben von Spänen dienen und bietet dadurch eine hervorragende Spanabfuhr durch diesen Bereich.
• (4) Bewegen des Rotationswerkzeugs 1 vom Werkstück 103 weg in Richtung Y2 (siehe 18).
• Auch im obigen Schritt können das Werkstück 103 und das Rotationswerkzeug 1 relativ voneinander weg bewegt werden, wie im Schritt (2). Zum Beispiel kann das Werkstück 103 vom Rotationswerkzeug 1 wegbewegt werden.
• Durch die vorgenannten Schritte kann eine hervorragende Bearbeitbarkeit erzielt werden.
• In Fällen, in denen der obige Schneidvorgang des Werkstücks 103 mehrmals durchgeführt wird und beispielsweise eine Mehrzahl von bearbeiteten Löchern 105 in dem einzelnen Werkstück 103 ausgebildet wird, kann der Schritt, die Schneidkante des Rotationswerkzeugs 1 in Kontakt mit verschiedenen Abschnitten des Werkstücks 103 zu bringen, wiederholt werden, während das Rotationswerkzeug 1 rotiert.
• Bezugszeichenliste

1

Rotationswerkzeug

3

Halter

3a

vorderes Ende

3b

hinteres Ende

5

Schaft

7

Körper

9

Tasche

11

Schneideinsatz (Einsatz)

13

Basis

13a

erstes Ende

13b

zweites Ende

15, 15A

Schneidkante

17

erste Nut

19, 19A

erste Schneidkante

21, 21A

zweite Schneidkante

23, 23A

konvex gekrümmte Fläche

25, 25A

ebene Fläche

27

zweite Nut

29, 29A

erster Abschnitt

31, 31A

zweiter Abschnitt

31a

erster Bereich

31b

zweiter Bereich

33, 33A

dritter Abschnitt

35

Basiskörper

37

Nut

101

maschinell bzw. spanabhebend bearbeitetes Produkt

103

Werkstück

X1

Rotationsachse

X2

Rotationsrichtung

D

Außendurchmesser

L

Länge

ϕ1, ϕ 2

Honwinkel

θ1

erster Spanwinkel

θ2

zweiter Spanwinkel

W11, W12, W21, W22, W23

Honbreite

• 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 2018170315 [0001]

Claims (13)

1. Ein Schneideinsatz, aufweisend: eine Basis, die eine Rotationsachse hat und sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt, eine Schneidkante, die an einer Seite des ersten Endes der Basis angeordnet ist, und eine Nut, die sich von der Schneidkante in Richtung zum zweiten Ende der Basis erstreckt, wobei die Schneidkante aufweist eine erste Schneidkante, die in einer Vorderansicht die Rotationsachse schneidet, und eine zweite Schneidkante, die näher an einem Außenumfang angeordnet ist als die erste Schneidkante und deren Spanwinkel einen positiven Wert hat, und die erste Schneidkante durch Rundhonen geformt ist und die zweite Schneidkante durch Fasenhonen geformt ist.
2. Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, wobei in der Vorderansicht eine Honbreite an der ersten Schneidkante in einer Richtung orthogonal zur ersten Schneidkante kleiner ist als eine Honbreite an der zweiten Schneidkante in einer Richtung orthogonal zur zweiten Schneidkante.
3. Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Schneidkante aufweist einen ersten Abschnitt mit einer geradlinigen Form und einen zweiten Abschnitt, der näher am Außenumfang angeordnet ist als der erste Abschnitt und eine konkav gekrümmte Form hat, und eine Honbreite am zweiten Abschnitt in einer Richtung entlang der Rotationsachse kleiner ist als eine Honbreite am ersten Abschnitt in der Richtung entlang der Rotationsachse.
4. Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 3, wobei der zweite Abschnitt einen ersten Bereich aufweist, dessen Honbreite in Richtung entlang der Rotationsachse zum Außenumfang hin zunimmt.
5. Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 4, wobei ein Honwinkel am ersten Bereich in Richtung zum Außenumfang hin abnimmt.
6. Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der zweite Abschnitt ferner einen zweiten Bereich aufweist, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem ersten Bereich angeordnet ist und dessen Honbreite in Richtung zum Außenumfang hin abnimmt.
7. Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 6, wobei ein Honwinkel am zweiten Bereich in Richtung zum Außenumfang hin zunimmt.
8. Der Schneideinsatz gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die zweite Schneidkante ferner einen dritten Abschnitt aufweist, der näher am Außenumfang angeordnet ist als der zweite Abschnitt und eine geradlinige Form hat, und eine Honbreite am dritten Abschnitt in Richtung entlang der Rotationsachse kleiner ist als die Honbreite am ersten Abschnitt in Richtung entlang der Rotationsachse.
9. Der Schneideinsatz gemäß Anspruch 8, wobei die Honbreite am dritten Abschnitt in Richtung entlang der Rotationsachse kleiner ist als die Honbreite am zweiten Abschnitt in Richtung entlang der Rotationsachse.
10. Der Schneideinsatz gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei ein Spanwinkel an dem zweiten Abschnitt größer ist als ein Spanwinkel am ersten Abschnitt.
11. Ein Rotationswerkzeug, aufweisend: einen Halter mit einer Tasche, die nahe am vorderen Ende angeordnet ist, und den Schneideinsatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Schneideinsatz in der Tasche angeordnet ist.
12. Ein Rotationswerkzeug, aufweisend: einen Basiskörper, der eine Rotationsachse und eine Stabform hat, die sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt, eine Schneidkante, die an einer Seite des ersten Endes des Basiskörpers angeordnet ist, und eine Nut, die sich spiralförmig von der Schneidkante in Richtung zum zweiten Ende des Basiskörpers erstreckt, wobei die Schneidkante aufweist eine erste Schneidkante, die in einer Vorderansicht die Rotationsachse schneidet, und eine zweite Schneidkante, die näher an einem Außenumfang angeordnet ist als die erste Schneidkante und deren Spanwinkel einen positiven Wert hat, und die erste Schneidkante durch Rundhonen geformt ist und die zweite Schneidkante durch Fasenhonen geformt ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts, aufweisend: Rotieren eines Werkstücks, Bringen des Rotationswerkzeugs gemäß Anspruch 11 oder 12 in Kontakt mit dem rotierenden Werkstück, und Bewegen des Rotationswerkzeugs vom Werkstück weg.

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