DE60106379T2

DE60106379T2 - Abstechwerkzeug und Schneideinsatz

Info

Publication number: DE60106379T2
Application number: DE60106379T
Authority: DE
Inventors: Takashi Mizuho-ku Inayama
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2021-12-29
Also published as: EP1219369A1; ATE279283T1; US20020122700A1; US6843620B2; SG96672A1; EP1219369B1; KR20020055397A; DE60106379D1; KR100484469B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug zum Abschneiden und Auskehlen bzw. Zerspannen (grooving) durch Wenden und auf eine Wendeschneidplatte (Wegwerfspitze) für ein Schneidwerkzeug.
In der 8 ist eine verwandte bzw. Stand-der-Technik-Wendeschneidplatte 101 für eine Schneide oder ein Schneidwerkzeug, das zum Abschneiden oder Auskehlen durch Wenden verwendet wird, gezeigt. Die Schneidplatte 101 weist ein Paar von Vorsprüngen (abgeschrägten Wänden) 120, 120 auf einer Spanfläche 116 auf. Die Vorsprünge 120, 120 sind an einer Stirn-Schneidkante 115 und den gegenüberliegenden Enden der Spanfläche 116 benachbart angeordnet. Mit solch einer Schneidplatte 101 wird ein Span K gegen die Vorsprünge 120, 120 zwangsweise gepresst und in einem konvexen oder V-artigen gebeugten Querschnitt deformiert, bevor er vom Ort entfernt wird, wo das Schneiden durchgeführt wird.
Der durch solch eine Schneidplatte 101, wie oben dargestellt, deformierte Span K ist in der Steifigkeit verglichen mit einem Span eines flachen Querschnitts höher und kann leichter in Abschnitte von passender Länge geteilt werden, sogar wenn er entfernt wird, und eine Spiralform aufweist. Somit windet sich der Span nicht schraubenförmig um das Schneidwerkzeug, das Werkstück oder das Spannfutter und deshalb ist die Schneidplatte 101 vorteilhaft in der Beseitigung des Spans.
Zusammenfassung der Erfindung
Beim Abschneiden eines Werkstück in der Form einer Stange unter Verwendung der Stand-der-Technik-Schneidplatte 101 wird der Span K zwangsweise gegen die Vorsprünge 120, 120 gepresst, die an den gegenüberliegenden Enden der Schneidkante 115 benachbart sind, und wird dadurch im Querschnitt deformiert. Durch die Vorsprünge 120, 120 wird ein großer Schneidwiderstand verursacht und auf die Schneidplatte 101, verglichen mit einer Schneidplatte, die nicht mit solchen Vorsprüngen bereitgestellt ist, angewendet, somit verursacht dies einen Schneidkantenverschleiß in einer kürzeren Zeit und deshalb wird die Lebensdauer der Wendeschneidplatte kürzer.
Außerdem verursacht solch ein großer Schneidwiderstand das folgende Problem beim Abschneiden. Wie in der 8 gezeigt, sofort bevor das Werkstück mittels der Schneidplatte 101 geschnitten wird, deren Stirn-Schneidkante 115 einen Anschnittwinkel aufweist, wird das Abschneid-Breitenteilstück V so geformt, um gegen die Endfläche T eines Teilstücks des Werkstücks spitz zuzulaufen, das abgeschnitten wird (d. h. das rechte Teilstück in der 8). Das Abschneiden wird beendet, wenn die Stirn-Schneidkante 115 longitudinal weitergeführt wird. Namentlich, wenn die Stirn-Schneidkante 115 longitudinal weitergeführt wird, wird das Abschneid-Breitenteilstück V im Durchmesser allmählich kleiner und schließlich wird das Teilstück (das rechte Teilstück in der 8) des Werkstücks abgeschnitten. In diesem Beispiel ist das Teilstück des Werkstücks bei der letzten Stufe des Abschneidens nicht abgeschnitten, sondern durch die seitliche Kraft, die von der Kraft für die longitudinale Zustellung resultiert, abgebrochen, ein bißchen, bevor die Stirn-Schneidkante 115 den Mittelpunkt der Endfläche T des Werkstücks erreicht. Entsprechend bleiben an der Endfläche des abgeschnittenen Teilstücks (rechtes Teilstück in der 8) des Werkstücks Schnittgrate in der Form eines runden Vorsprungs (hier werden sie im Folgenden auch als Mittelpunktsvorsprung bezeichnet), die nach außen hervorstehen.
Beim Abschneiden durch die Stand-der-Technik-Schneidplatte beginnt der Mittelpunktsvorsprung infolge eines größeren Schneidwiderstands angrenzend zur Abschneidfläche (Endfläche des Werkstücks) größer zu werden. Entsprechend ist es, beim Abschneiden eines Präzisionsschafts oder dem ähnlichen Teil, dass eine hohe Genauigkeit bei der Zerspanung der Endfläche davon erfordert, unvermeidlich notwendig, den Mittelpunktsvorsprung bei einem späteren Verfahren (d. h. bei einem sekundären bzw. weiterverarbeitenden Zerspanen) zu entfernen. In der Zwischenzeit ist an der Endfläche des restlichen Teilstücks des Werkstücks, der in dem Spannfutter geklemmt ist (das linke Teilstück in der 8), ein Mittelpunktsvorsprung nicht ausgebildet, da das abgeschnittene Breitenteilstück V mittels der Stirn-Schneidkante abgeschnitten ist, die longitudinal über dem Mittelpunkt der Endfläche des überbleibenden Teilstücks des Werkstücks zugestellt wurde. Ferner aus dem gleichen Grund sind beim Abschneiden eines Werkstücks in der Form eines Rohrs beim inneren Umfangsumkreis einer Endfläche eines abgeschnittenen Teilstücks des Werkstücks Schnittgrate (im Folgenden werden sie als innere Umfangsschnittgrate bezeichnet) ausgebildet, die gegen den Mittelpunkt des Rohrs hervorstehen. Entsprechend ist es auch in diesem Beispiel, wenn das abgeschnittene Werkstück, eine hohe genaue Zerspanung der Endfläche aufzuweisen, erfordert, ähnlich und unvermeidlich erforderlich, einen zusätzlichen Verfahrensschritt zum Entfernen der Schnittgrate auszuführen.
Außerdem erzeugt die oben beschriebene Stand-der-Technik-Schneidplatte verschiedene Span-deformierende Wirkungen abhängig von der Zustellgeschwindigkeit, da die Vorsprünge zur Deformation des Spans ein bißchen von der Stirn-Schneidkante getrennt angeordnet sind. Außerdem, wenn die Zustellgeschwindigkeit klein ist, kann solch ein Fall auftreten, dass eine beabsichtigte Span-deformierende Wirkung nicht erhalten werden kann. Zum Beispiel, wenn die Zustellgeschwindigkeit klein ist, d. h. 0,05 mm/Umdrehung, ist der Span zu dünn und wird nicht stark gegen die Vorsprünge gedrückt (d. h. er schlägt nicht hart gegen die Vorsprünge). Somit ist die resultierende Deformation des Spans so klein, oder die beabsichtigte Span-deformierende Wirkung kann nicht erhalten werden. Ferner kann solch ein Fall auftreten, bei welchem, obwohl der Span hart gegen die Vorsprünge angreift bzw. schlägt (strike), die Temperatur des Spans so niedrig ist, dass die Vorsprünge nur als Spanbrecher dienen können. Entsprechend weist der durch das Abschneiden erzeugte Span einen fast flachen Querschnitt auf und ist deshalb in der Steifigkeit gering. Ferner, obwohl sich der Span schraubenförmig windet, ist der Span grob oder neigt lang und fortlaufend zu sein, neigt somit in der Richtung instabil hergestellt zu werden, in der der Span entfernt wird, oder der Span neigt sich zu veranlassen, um das Werkstück zu wickeln.
Auf der anderen Seite, wenn die Zustellgeschwindigkeit 0,1 mm/Umdrehung ist, wird es möglich, den Querschnitt des Spans leicht zu deformieren, aber diese Deformation ist nicht ausreichend. Deshalb wird ein ähnliches zum oben beschriebenen Problem verursacht. Ferner, wenn die Zustellgeschwindigkeit groß ist, d. h. 0,2 mm/Umdrehung oder größer, ist der Span zu dick und wird gegen die Vorsprünge weitaus stärker gedrückt und deshalb wird eine große Span-deformierende Wirkung erhalten.
Entsprechend kann eine stabile Entsorgung des Spans erlangt werden. Jedoch resultiert der starke Druck des Spans gegen die Schneidplatte in einem großen Schneidwiderstand, d. h. ein großer Schneidwiderstand auf die Stirn-Schneidkante aufgetragen, senkt somit die Lebensdauer der Schneidplatte infolge einer übermäßigen Hitze, die durch das Schneiden erzeugt wird. Namentlich ist durch die oben beschriebene Stand-der-Technik-Schneidplatte der Zustellgeschwindigkeitsbereich, der eine gewünschte Spandeformierende Wirkung erreichen kann, eingeengt und die Lebensdauer der Schneidplatte wird kürzer, wenn die Zustellgeschwindigkeit so gesetzt ist, dass eine stabile Entsorgung des Spans erzielt werden kann.
Aus der US 3,815,191 ist ein Schneidwerkzeug bekannt, dass eine Wendeschneidplatte mit einer zentral angeordneten Nut auf einer Spanfläche des Werkzeugs rechtwinklig zu einer Schneidkante aufweist. Die Nut weist ein rechteckiges halbzylindrisches Hauptteilstück mit einer gerundeten inneren Begrenzung auf. Ferner stellt die Nut einen konkaven Kantenabschnitt der Schneidkante bereit. Distanziert von der Schneidplatte umfasst das Schneidwerkzeug eine Spanbrecherwand.
Durch Mittel der Nut wird ein Wulst auf einem Span bereitgestellt. Dieses resultiert in einem hohen Grad des Schneidwiderstands und verkürzt die Lebensdauer der Schneidplatte des Schneidwerkzeugs. Ferner, wenn ein Gegenstand wie beispielsweise eine Stange oder ein Rohr mit dieser Art von Schneidplatte geschnitten wird, wird bei dieser letzten Stufe des Abschneidens das abgeschnittene Teilstück der Stange oder des Rohrs nicht abgeschnitten, sondern durch die große Lateralkraft, die vom hohen Grad des Schneidwiderstands resultiert, abgebrochen. Entsprechend gibt es am Ende des abgeschnittenen Teilstücks des Gegenstands ein Restmaterial oder einen Schnittgrat, der in einem nachfolgenden Verfahrensschritt entfernt werden muss.
Die US 4,776,773 offenbart ein Schneidwerkzeug, das eine Abschneid- und Auskehlschneidplatte aufweist, die eine Spanfläche mit einer zentral angeordneten Zweiteilvertiefung umfasst. Die Zweiteilvertiefung umfasst einen Hauptteil und einen hinteren Teil. Der Hauptteil, der eine Schnittkante mit einer konkaven Vertiefung bereitstellt, und der hintere Teil, der sich hinter eine Spanbrecherwand teilweise erstreckt, haben einen integralen, sich hyperbolisch erstreckenden Boden in einem Abschnitt entsprechend einer Mittellinie. In einer Draufsicht weist das Hauptteil der Vertiefung eine rechteckige Form auf, die einen Abschnitt von konstanter Breite umfasst, wohingegen der hintere Teil der Vertiefung sich in einer pfeilartigen Weise in der Richtung weg von der Spanfläche verengt. Da der Hauptteil und der hintere Teil der Vertiefung verschiedene Querschnittstypen, im Querschnitt zur Mittellinie gesehen, aufweisen, wird eine verbindende Kante in einem Bereich bereitgestellt, in dem das Hauptteil und das hintere Teil der Vertiefung sich miteinander verbinden.
Ein höherer Schneidwiderstand wird durch das verengte Profil des hinteren Teils der Zweiteilvertiefung und durch die verbindende Kante erzeugt, da der Span hierdurch zusätzlich deformiert wird. Um den gewünschten ausgebildeten Span zu erhalten, ist es notwendig, eine hohe Schnittgeschwindigkeit und eine bestimmte Spandicke einzusetzen. Der höhere Grad des Schneidwiderstands verkürzt die Lebenszeit der Schneidplatte.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wendeschneidplatte in einer so leicht wie möglichen Weise fortzubilden, um eine Wendeschneidplatte bereitzustellen, die gleichzeitig eine gute Spandeformation und einen gesenkten Schneidwiderstand aufweist.
Die Aufgabe wird durch eine Wendeschneidplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es wird ein Schneidwerkzeug bereitgestellt, das eine Stirn-Schneidkante an einem Ende einer Spanfläche und eine Vertiefung umfasst, die in der Spanfläche so ausgebildet ist, um die Stirn-Schneidkante mit einem konkaven Kantenabschnitt bereitzustellen.
Es wird eine Wendeschneidplatte bereitgestellt, die eine Stirn-Schneidkante an einem Ende einer Spanfläche umfasst, wobei die Stirn-Schneidkante einen konkaven Kantenabschnitt aufweist und die eine kugelförmige Vertiefung umfasst, die in der Spanfläche so ausgebildet ist, um sich kontinuierlich von dem konkaven Kantenabschnitt der Stirn-Schneidkante zu erstrecken.
Es wird eine Wendeschneidplatte bereitgestellt, die eine Stirn-Schneidkante an einem Ende einer Spanfläche und eine kugelförmige Vertiefung umfasst, die in der Spanfläche so ausgebildet ist, um einen konkaven Kantenabschnitt bei der Stirn-Schneidkante auszubilden.
Der Ausdruck „kugelförmige Vertiefung" wird hierin verwendet, um eine Vertiefung anzuzeigen, die in einem Abschnitt einer echten Kugel oder einem Abschnitt einer nahezu kugelförmigen Form hergestellt ist. Die nahezu kugelförmige Form schließt einen Sphäroid und eine Ei-artige Form ein. Der konkave Kantenabschnitt schließt einen Kreisbogen-geformten Kantenabschnitt und einen nahezu Kreisbogen-geformten Kantenabschnitt ein.
Beim Abschneiden eines Werkstücks in der Form einer Stange unter Verwendung der erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte, wird der Span nach der Form des konkaven Kantenabschnitts der Stirn-Schneidkante deformiert, d. h. in solch einer Weise um einen Querschnitt aufzuweisen, der so gebogen ist, um abwärts hervorzustehen und dann rückwärts nach dem Passieren durch die kugelförmige Vertiefung, die in der Spanfläche ausgebildet ist, entfernt zu werden. Namentlich wird der Span der Breite nach so gezogen oder gebogen, um bei der Steifigkeit höher zu werden und wird rückwärts entfernt, d. h. in der Richtung des Weggehens von der Stirn-Schneidkante oder in der Richtung entgegengesetzt zur Zustellungsrichtung zum longitudinalen Abschneiden. Somit wird ein Biegen in der Breite des Spans nicht durch Druck des Spans gegen die Vorsprünge erzielt, die auf der Spanfläche bei Orten rückwärts von der Stirn-Schneidkante ausgebildet sind, wie bei der Stand-der-Technik-Schneidplatte, sondern durch die Form des konkaven Kantenabschnitts der Stirn-Schneidkante selbst und der sphäroidischen Vertiefung, die in der Spanfläche ausgebildet ist. Entsprechend ist der Schneidwiderstand klein und die Verformung des Spans kann unabhängig von der longitudinalen Zustellgeschwindigkeit der Schneidplatte erzielt werden, somit wird es möglich gemacht, eine stabile Span-deformierende Wirkung zu erzielen.
Außerdem, da die Schneidplatte nicht irgendwelche Vorsprünge zur Deformation des Spans aufweist und der Schneidwiderstand klein ist, kann der Mittelpunktsvorsprung oder die Schnittgrate kleiner hergestellt werden, die sonst bei der getrennten Endfläche des Werkstücks zur Zeit des Abschneidens verursacht werden. Ferner resultiert ein Senken im Verschleiß der Schneidkante aus dem kleineren Schneidwiderstand, somit wird es möglich, eine verlängerte Lebensdauer der Schneidplatte beim Abschneiden oder Auskehlen zu erzielen.
Der konkave Kantenabschnitt wird vorzugsweise am Mittelpunkt der Stirn-Schneidkante aus dem Grund angeordnet, so dass die Richtung, in der der Span rückwärts entfernt wird, stabil wird. Ferner ist die maximale Tiefe D_a des konkaven Kantenabschnitts vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,25 mm. Wenn die maximale Tiefe D_a kleiner als 0,05 mm ist, kann eine ausgesprochene Span-deformierender Wirkung nicht erzielt werden. Wenn die maximale Tiefe D_a 0,25 mm überschreitet, ist der Widerstand der Verformung des Spans groß, obwohl eine ausgesprochene Span-deformierende Wirkung erzielt wird, und deshalb ist die Schneidplattenlebensdauer kurz. Ferner ist D_a vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 mm. Durch Setzen von D_a bei 0,2 mm oder kleiner kann der Span weitaus stabiler entfernt werden.
Es ist vorzuziehen, dass W/2 ≤ W_a ≤ W/3 ist, wobei W die Breite der Stirn-Schneidkante und Wa die Breite des konkaven Kantenabschnitts der Stirn-Schneidkante ist. Wenn W_a größer als W/2 ist, kann eine erklärte Span-deformierende Wirkung nicht erzielt werden. Wenn Wa größer als 2W/3 ist, ist die Festigkeit der Stirn-Schneidkante an den entgegengesetzten Endabschnitten davon gesenkt. Ferner ist es vorzuziehen, dass D_a < D_b ist, wobei D_b die maximale Tiefe der kugelförmigen Vertiefung ist. Dies ist zur Senkung des Schneidwiderstands und zur Senkung der Bildung von Schnittgraten wirksam. Ferner ist es vorzuziehen, dass W_a < W_b ist, wobei W_b die maximale Breite der kugelförmigen Vertiefung ist. Dies ist zum Senken des Schneidwiderstands und zur Unterdrückung der Bildung von Schnittgraten wirksam.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Wendeschneidplatte gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform und eine vergrößerte Ansicht eines wichtigen Abschnitts davon;
die 2 ist eine Draufsicht des wichtigen Abschnitts der Wendeschneidplatte von der 1, wenn sie von der Spanflächenseite beobachtet wird;
die 3 ist eine vergrößerte Seitenaufrissansicht des wichtigen Abschnitts der Wendeschneidplatte von der 1, wenn sie von einer vorderen Endflankenseite beobachtet wird;
die 4 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie IV–IV in der 2 entnommen ist;
die 5 ist eine Seitenaufrissansicht des wichtigen Abschnitts der Wendeschneidplatte von der 1, wenn sie von einer Seitenflankenseite beobachtet wird;
die 6 ist eine perspektivische Ansicht eines wichtigen Abschnitts einer Wendeschneidplatte gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;
die 7 ist eine vergrößerte Seitenaufrissansicht des wichtigen Abschnitts der Wendeschneidplatte von der 6, wenn sie von einer Seitenflankenseite beobachtet wird; und
die 8 ist eine Draufsicht eines wichtigen Abschnitts einer Stand-der-Technik-Wendeschneidplatte zum Abschneiden.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Mit Bezug zuerst zu den 1 bis einschließlich 5 wird eine Wendeschneidplatte gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform allgemein durch 1 bezeichnet und wird aus einem gesinterten Körper einer Superlegierung, einer Metallkeramik oder einer Keramik hergestellt. Die Wendeschneidplatte 1 weist die Form eines Parallelogrammblocks auf, wenn sie in einer Seitenaufrissansicht davon beobachtet wird und ist ein Zweieckentyp, der ein Paar von scharfen winkligen Enden 12, 12 aufweist, die jeweils eine Stirn-Schnittkante 15 aufweisen. Somit wird in Bezug auf eine erste Ecke die Beschreibung gemacht. In dieser Ausführungsform sind dreieckige Abschnitte 13, 13, die die scharfwinkligen Enden 12, 12 aufweisen, dünner ausgebildet, und ein restlicher dickerer Abschnitt 14 weist ein zentral fixierendes Loch 14a auf, das zum Klemmen der Wendeschneidplatte 1 in einem (nicht gezeigten) Halter verwendet wird.
Die Stirn-Schneidkante 15 an der ersten Ecke ist bei einer Verbindung einer Spanfläche 16 und einer vorderen Endflanke 17 ausgebildet. Die Spanfläche 16, wenn sie von oben beobachtet wird (d. h. wenn sie in der Draufsicht beobachtet wird), weist ein Paar von gegenüberliegenden Seiten 16a, 16a auf, die sich geradlinig oder linear rückwärts von den gegenüberliegenden Enden der Stirn-Schneidkante 15 so erstrecken, um ein Profilgefälle von 2 Grad bereitzustellen, d. h. um rückwärts verjüngt zu sein. Die Spanfläche 16 neigt sich abwärts und rückwärts so von geraden Schneidkantenabschnitten 15a, 15a der Stirn-Schneidkante 15, um einen positiven Bahnwinkel von 6 Grad bereitzustellen und beim rückwärtigen Ende davon eine Spanbrecherwand 18 aufzuweisen, die aus einer gekrümmten Fläche hergestellt ist. Ferner wird die Frontendflanke 17 mit einem Endreliefwinkel von 6 Grad bereitgestellt und eine Seitenflanke 19 wird mit einem Seitenreliefwinkel von 3 Grad bereitgestellt. Zwischenzeitlich wird die Stirn-Schneid-kante 15 mit einem Anschnittwinkel θ von 5 Grad bereitgestellt, wenn sie in der Draufsicht beobachtet wird.
Die Spanfläche 16 ist mit einer kugelförmigen Vertiefung 26 ausgebildet. Insbesondere ist die Vertiefung 26 eine sphäroidische Vertiefung. Durch die sphäroidische Vertiefung 26 wird die Stirn-Schneidkante 15 mit einem konkaven Kantenabschnitt 15b ausgebildet, der zwischen den geraden Kantenabschnitten 15a, 15a angeordnet ist. Die sphäroidische Vertiefung 26 hat eine gekrümmte Umfangsfläche, die einen Abschnitt eines Sphäroids bildet, dessen Hauptachsen sich rückwärts vom konkaven Kantenabschnitt 15b erstrecken, und ist beim Mittelpunkt der Breite der Spanfläche 16 angeordnet. Die sphäroidische Vertiefung 26 weist einen rückwärtigen Endabschnitt, der in der Spanbrecherwand 18 ausgebildet ist, und eine Niederhalterfläche 29 zum Klemmen der Wendeschneidplatte 1 auf.
Die Breite W der Stirn-Schneidkante 15 ist zum Beispiel etwa 1,8 mm und die Breite W_a des konkaven Kantenabschnitts 15b, der daran ausgebildet ist, ist etwa 0,9 mm. Bei Beobachtung im Seitenaufriss von der vorderen Seite der Endflanke 17 ist der konkave Kantenabschnitt 15b in der Form eines Kreisbogens des Radius R von etwa 1,5 mm. Ferner ist die maximale Breite Wb der sphäroidischen Vertiefung 26, wenn sie in der Richtung parallel zur Stirn-Schneidkante 15 gemessen wird, 1,2 mm und ist somit größer gesetzt, als die Breite Wa des konkaven Kantenabschnitts 15b. Durch dies kann der Schneidwiderstand reduziert werden und der Span kann weitaus stabiler entfernt wer den. Die maximale Tiefe Da des konkaven Kantenabschnitts 15b ist 0,15 mm. Jedoch ist die maximale Tiefe Db der sphäroidischen Vertiefung 26 mit Bezug zur Spanfläche 16 etwa 0,25 mm, und die sphäroidische Vertiefung 26 wird tiefer, wenn sie sich rückwärts vom konkaven Kantenabschnitt 15b erstreckt. Ferner durch D_a < D_b kann der Schneidwiderstand reduziert werden und die Bildung von Schnittgraten kann weitaus wirksamer unterdrückt werden. Zwischenzeitlich können der konkave Kantenabschnitt 15b der Stirn-Schneidkante 15 und die sphäroidische Vertiefung 26 zusammen beim gleichen den gesinterten Körper bildenden Verfahren der Wendeschneidplatte 1 ausgebildet werden. Anderenfalls wird eine Wendeschneidplatte, die nicht mit solch einem konkaven Kantenabschnitt 15b und einer sphäroidischen Vertiefung 26 bereitgestellt wird, zuerst ausgebildet und gesintert, und danach werden der konkave Kantenabschnitt 15b und die sphäroidische Vertiefung 26 durch Schleifen unter Verwendung eines Diamantschleifers, der eine äußere Fläche, entsprechend in der Form zum konkaven Kantenabschnitt 15b und der sphäroidischen Vertiefung 26 aufweist, ausgebildet.
Die Wendeschneidplatte 1 dieser Erfindung, die wie oben strukturiert ist, wird verwendet, um ein Werkstück in der Form einer Stange in der folgenden Weise abzuschneiden. Die Wendeschneidplatte 1 ist in einen Halter, um ein Schneidwerkzeug zu bilden, geklemmt. Beim Abschneiden wird ein Span nach der Form der Stirn-Schneidkante 15 deformiert und hat solch eine Krümmung oder einen Kreisbogen-geformten Querschnitt, dass er nach unten hervorsteht. Der Span wird rückwärts von der Stirn-Schneidkante 15 nach dem Passieren durch das Innere der sphäroidischen Vertiefung 26 entfernt. Namentlich wird der Span rückwärts, nachdem er gebeugt und in der Breite so reduziert wird, entfernt, um eine hohe Steifigkeit aufzuweisen. In dieser Verbindung wird solch eine Deformation durch die Vorsprünge, gegen welche der Span wie bei der Stand-der-Technik- Schneidplatte gedrückt wird, nicht erreicht, sondern kann durch den konkaven Kantenabschnitt 15b der Stirn-Schneidkante 15 selbst und die nachfolgend angeordnete sphäroidische Vertiefung 26 erreicht werden.
Entsprechend ist der Schneidwiderstand klein und die Deformation des Spans kann unabhängig von der longitudinalen Zustellgeschwindigkeit der Schneidplatte erzielt werden, somit ist es möglich gemacht, eine stabile Span-deformierende Wirkung zu erzielen. Namentlich wird die Deformation des Spans durch die Stirn-Schneidkante 15 erzielt, wenn der Span innerhalb des Maximaltemperaturbereichs liegt, somit wird es möglich gemacht, den Widerstand zur Deformation des Spans zu reduzieren. Außerdem, da es nicht irgendeinen Vorsprung gibt, der die Deformation des Spans verursacht, kann der Schneidwiderstand kleiner gemacht werden. Somit kann im Fall des Abschneidens eines Werkstücks in der Form einer Stange der Mittelpunktsvorsprung, der an der Endfläche des Werkstücks verursacht wurde, kleiner gemacht werden. Im Fall des Abschneidens eines Werkstücks in der Form eines Rohrs können die Schnittgrate am inneren Kreisumfang davon kleiner gemacht werden.
Vergleichende Beispiele wurden vorbereitet, die eine sphäroidische Vertiefung aufwiesen, die einen Abschnitt des gleichen Sphäroids wie die sphäroidische Vertiefung 26 bilden, aber in der maximalen Tiefe D_a des konkaven Kantenabschnitts 15b der Stirn-Schneidkante 15 differierten, d. h. die vergleichenden Beispiele wurden vorbereitet, so dass die maximalen Tiefen D_a innerhalb des Bereichs von 0 bis 0,3 mm variierten. Die vergleichenden Beispiele wurden zum Abschneiden eines Werkstücks in der Form einer Stange verwendet und mit Bezug zum Durchmesser und der Hervorhebung (Höhe) des Mittelpunktsvorsprungs bei der Abschnittsfläche des Werkstücks verglichen. Jedoch ist der Radius des konkaven Kantenabschnitts 15b, wenn er im Seitenaufriss von der Frontseite der Endflanke 17 beobachtet wird, etwa 1,5 mm und die Breite W der Stirn-Schneidkante 15 der Schneidplatte 1 ist 1,8 mm. Das Schneiden wurde bei der Spindelgeschwindigkeit von 2000 Umdrehungen pro Minute und bei der Zustellung von 0,03 mm/Umdrehung und unter trockener Bedingung durchgeführt. Das Werkstück wurde aus SUS 303 gemäß JIS und aus dem Außendurchmesser von 12 mm hergestellt. Das Ergebnis ist in der Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1

Die Markierung * zeigt an, dass das Beispiel ein vergleichendes Beispiel ist.
D_a ist der Maximaldurchmesser des konkaven Kantenabschnitts.
D_b ist der Durchmesser eines Mittelpunktsvorsprungs, der bei einer Abschnittsfläche eines Werkstücks ausgebildet wird.
h_B ist der Betrag der Hervorhebung (Höhe) des Mittelpunktsvorsprungs.

Die numerischen Werte in der Tabelle sind Durchschnittswerte, die aus einem 10-maligen Abschneiden resultieren. In der Zwischenzeit weist ein vergleichendes Beispiel einer Wendeschneidplatte (Beispiel Ni. 1) keinen konkaven Kantenabschnitt und keine sphäroidische Vertiefung auf, sondern eine vollständig gerade Stirn-Schneidkante, und wird mit einem Paar von Vorsprüngen bereitgestellt, die an den gegenüberliegenden Enden der Stirn-Schneidkante benachbart sind.
Wie in der Tabelle 1 gezeigt, waren beim Abschneiden unter Verwendung der Wendeschneidplatte 1 dieser Ausführungsform die Durchmesser d_B und der Betrag h_B der Hervorhebung beinahe kleiner im Vergleich zum vergleichenden Beispiel (Beispiel Nr. 1). Dies bedeutet, dass im Fall des Abschneidens unter Verwendung der Schneidplatte von dieser Ausführungsform die Schneidplatte näher zum Mittelpunkt der Endfläche des Werkstücks zugestellt war, bevor das Werkstück vom Rest getrennt wurde, im Vergleich zum vergleichenden Beispiel. Ferner wird verstanden, dass die maximale Tiefe des konkaven Kantenabschnitts, der 0,05 mm ist, ausreichend zum Erhalten einer guten Deformation des Spans ist. Beim Abschneiden durch das vergleichende Beispiel war die Lebensdauer der Schneidplatte lang, aber die Deformation wurde nicht veranlasst. Dies wird infolge der Tatsache betrachtet, dass die Zustellgeschwindigkeit zu klein war. Ferner wurde die Lebensdauer der Schneidplatte kurz, wenn die Maximaltiefe des konkaven Kantenabschnitts 0,3 mm war. Aus dem Obigen ist es vorzuziehen, eine sphäroidische Vertiefung in der Spanfläche auszubilden, so dass die maximale Tiefe des konkaven Kantenabschnitts innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,25 mm ist. Ferner kann durch Setzen der maximalen Tiefe des konkaven Kantenabschnitts auf 0,2 mm oder kleiner eine stabile Entfernung des Spans erreicht werden. Dies wird infolge der Tatsache betrachtet, dass der Widerstand zur Deformation des Spans groß wird, wenn die maximale Tiefe des konkaven Kantenabschnitts sich über 0,2 mm erstreckt. Aus diesem ist es weitaus mehr bevorzugt, dass die maximale Tiefe des konkaven Kantenabschnitts innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 mm ist.
Dann wurden die Späne der Beispiele Nr. 1 bis 3 verwendet, die von einem Werkstück in der Form eines Rohrs von 12 mm im Außendurchmesser und einem Innendurchmesser von 8 mm abgeschnitten wurden, und ein Vergleich wurde zur Dicke der Schnittgrade im Innendurchmesser der Abschnittsfläche des Werkstücks und der Betrag der Hervorhebung vom gleichen wurde gemacht. Das Ergebnis ist in der Tabelle 2 gezeigt.
Wie in der Tabelle 2 gezeigt, waren die Schnittgrate am inneren Umfang beim Abschneiden durch die Schneidplatte von dieser Ausführungsform in der Dicke und dem Betrag der Hervorstehung kleiner, verglichen mit denen beim Abschneiden durch die Schneidplatte des vergleichenden Beispiels. Dies wird infolge der Tatsache betrachtet, dass der Widerstand zum Abschneiden durch die erfindungsgemäße Schneidplatte kleiner als verglichen mit der Schneidplatte des vergleichenden Beispiels war.
Tabelle 2
Dann wurden die Beispiele vorbereitet, bei welchen die Maximaltiefe Da des konkaven Abschnitts der Stirn-Schneidkante konstant war, d. h. konstant 0,15 mm und die Form des Sphäroids so variiert wurde, dass die Breite W_a der sphäroidischen Vertiefung innerhalb des Bereichs von 0,3 bis 1,5 mm variierte. Unter Verwendung der Beispiele wurde der Abschneidtest eines Werkstücks in der Form einer Stange so hergestellt, um die Deformation des Spans und die Lebensdauer der Schneidplatte (Festigkeit der Schneidplatte bei den gegenüberliegenden Enden der Stirn-Schneidkante) zu untersuchen. Jedoch war die Breite W der Stirn-Schneidkante konstant 1,8 mm. Das Ergebnis des Tests wurde in der Tabelle 3 gezeigt.
Wie in der Tabelle 3 gezeigt, wenn die Breite Wa des konkaven Kantenabschnitts kleiner als W/2 ist, wie beispielsweise die Beispiele Nr. 1 und 2, war die Deformation des Spans klein. Wenn Wa größer als 2W/3 ist, wie beispielsweise das Beispiel Nr. 5, wurde eine gute Deformation des Spans erhalten, aber die Lebensdauer der Schneidkante war kurz. Aus diesem wird verstanden, dass die Breite W der Stirn-Schneidkante 15 und die Breite Wa vorzugsweise so bestimmt sind, um W/2 ≤ W_a ≤ 2W/3 zu genügen.
Tabelle 3
Mit Bezug zu den 6 und 7 wird eine Wendeschneidplatte 31 gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Bei der mit Bezug zu den 1 bis 5 beschriebenen ersten Ausführungsform ist die maximale Tiefe Db der sphäroidischen Vertiefung 26 größer als die maximale Tiefe Da des konkaven Kantenabschnitts 15b der Stirn-Schneidkante 15. Im Gegensatz zu diesem wird bei dieser Ausführungsform die sphäroidische Vertiefung 326, die in der Spanfläche 16 ausgebildet ist, in der Tiefe kleiner als der konkave Kantenabschnitt 15b, wie wenn er sich rückwärts von dem konkaven Kantenabschnitt 15b erhöht erstreckt. Mit Ausnahme des Obigen ist diese Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich zur ersten Ausführungsform. Somit sind ähnliche Abschnitte durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung davon wird weggelassen.
Aus dem Vorhergehenden wird verstanden, dass beim Abschneiden durch die Wendeschneidplatte dieser Erfindung der Span nach dem Beugen in der Breite entfernt wird und dadurch eine konkav gekrümmte Form ausgebildet wird, d. h. nach dem derartigen Deformieren, um eine hohe Steifigkeit aufzuweisen. Solch eine Deformation des Spans wird nicht durch die Vorsprünge, die auf der Spanfläche bei den Orten rückwärts von der Stirn-Schneidkante angeordnet sind, wie bei der Stand-der-Technik-Schneidkante erreicht, sondern durch den konkaven Kantenabschnitt der Stirn-Schneidkante selbst und die sphäroidische Vertiefung, die sich fortwährend vom konkaven Kantenabschnitt erstreckt. Entsprechend ist der Schneidwiderstand klein. Ferner wird solch eine Deformation des Spans unabhängig von der longitudinalen Zustellgeschwindigkeit erreicht, die durch die Schneidplatte hergestellte Span-deformierende Wirkung kann stabil sein. Ferner wird der Span in einer gerollten oder gewickelten Form stabil deformiert, er kann mit Effizienz entfernt werden und deshalb wird es möglich, die Span-bearbeitende Fläche des Werkstücks vor Beeinträchtigungen oder Beschädigungen wirksam zu schützen, somit wird es möglich, die Oberflächenrauhheit des Werkstücks zu verbessern.
Ferner, da die Schneidplatte dieser Erfindung nicht mit Vorsprüngen zur Deformation des Spans bereitgestellt ist, ist der resultierende Schneidwiderstand klein und deshalb wird es möglich, den Mittelpunktsvorsprung oder die inneren Umfangsschnittgrate, die an der Abschnittsfläche des Werkstücks zur Zeit bei ihrem Abschneiden ausgebildet werden, klein herzustellen. Ferner kann durch den kleineren Schneidwiderstand der Schneidkantenverschleiß der Schneidplatte reduziert werden und eine Verlängerung der Lebensdauer der Schneidplatte beim Abschneiden oder Auskehlen kann erwartet werden.
Obwohl die obige Erfindung durch Bezug zu bestimmten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden dem Fachmann im Licht der obigen Lehre offensichtlich sein.
Die Vertiefung kann eine gekrümmte Umfangsfläche aufweisen, die einen Abschnitt eines Sphäroids oder einer echten Kugel bildet, und kann variabel konstruiert sein, abhängig von der Größe der Spanfläche, der Breite der Stirn-Schneidkante und den Schneidbedingungen. Ferner ist die Wendeschneidplatte der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Zweieckentyp beschränkt, d. h. der Typ, der ein Paar von Stirn-Schneidkanten aufweist, sondern kann auf verschiedene Arten wie beispielsweise dem Dreieckentyp, d. h. ein dreieckiger vertikaler Typ einer Wendeschneidplatte, die drei Schneidkanten zwischen den benachbarten zwei Seitenflächen aufweist, angewendet werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Wendeschneidplatte beschränkt, sondern kann auf verschiedene Schneidwerkzeuge, wie beispielsweise ein festes Werkzeug und andere, angewendet werden, die eine erfindungsgemäße Wendeschneidplatte aufweisen. Ferner kann die Wendeschneidplatte dieser Erfindung zum Auskehlen verwendet werden. Der Schutzbereich der Erfindung wird mit Bezug der folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Wendeschneidplatte (1, 31), die umfasst: eine Stirn-Schneidkante (15) an einem Ende einer Spanfläche (16); eine kugelförmige Vertiefung (26, 326), die in der Spanfläche (16) ausgebildet ist, um einen konkaven Kantenabschnitt (15b) in der Stirn-Schneidkante (15) auszubilden; wobei die Spanfläche (16) an einem hinteren Abschnitt derselben eine Spanbrecherwand (18) hat; wobei W_a < W_b, wenn Wa die Breite des konkaven Kantenabschnitts (15b) der Stirn-Schneidkante (15) ist, und Wb die maximale Breite der kugelförmigen Vertiefung (26, 326) ist; dadurch gekennzeichnet, dass: die kugelförmige Vertiefung (26, 32) eine gekrümmte kugelförmige Fläche hat, die ein Abschnitt einer Kugel oder eines Sphäroids ist; und die kugelförmige Vertiefung (26, 326) einen hinteren Endabschnitt hat, der in der Spanbrecherwand (18) ausgebildet ist.
Wendeschneidplatte (1, 31) nach Anspruch 1, wobei die kugelförmige Vertiefung (26, 326) eine gekrümmte kugelförmige Fläche hat, die ein Abschnitt einer Kugel oder eines Sphäroids ist.
Wendeschneidplatte (1, 31) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der konkave Kantenabschnitt (15b) sich nahe an einer Mitte der Stirn-Schneidkante (15) befindet.
Wendeschneidplatte (1, 31) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine maximale Tiefe Da des konkaven Kantenabschnitts (15b) in dem Bereich zwischen 0,05 und 0,25 mm liegt.
Wendeschneidplatte (1, 31) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die maximale Tiefe D_a des konkaven Kantenabschnitts (15b) im Bereich zwischen 0,05 bis 0,2 mm liegt.
Wendeschneidplatte (1, 31) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei W/2 ≤ W_a ≤ 2W/3, wenn W die Breite der Stirn-Schneidkante (15) ist, und Wa die Breite des konkaven Kantenabschnitts (15b) der Stirn-Schneidkante (15) ist.
Wendeschneidplatte (1, 31) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei D_a < D_b, wenn D_a die maximale Tiefe des konkaven Kantenabschnitts (15) ist und Db die maximale Tiefe der Vertiefung (26, 326) ist.
Wendeschneidplatte (1, 31) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spanfläche (16) an einem Endabschnitt gegenüber dem Ende, an dem die Stirn-Schneidkante (15) vorhanden ist, eine Spanbrecherwand (18) hat, in der die kugelförmige Vertiefung (26, 326) teilweise ausgebildet ist.
Schneidwerkzeug mit einer Wendeschneidplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8.