DE60113369T2

DE60113369T2 - Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE60113369T2
Application number: DE60113369T
Authority: DE
Inventors: Tatsuji Nogoya-shi Kinukawa; Minoru Nogoya-shi Koide
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: KR100492201B1; US6761510B2; EP1226892A3; US20020127068A1; JP2002192407A; KR20020052963A; DE60113369D1; EP1226892A2; EP1226892B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Schneidwerkzeuge gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2, die aus US 4 065 223 bekannt sind, zur spanenden Formung, und insbesondere Wendeschneidplatten (Einweg-Spitzen), die zum Schlichtfräsen durch Drehen verwendet werden.
10 zeigt, von der Seite der Spanfläche 7 gesehen, eine Positionsbeziehung zwischen einem Schneidwerkzeug 1 (wird anschließend auch als Wendeschneidplatte oder einfach als Einsatz bezeichnet), das zum Schlichtfräsen oder zur Fertigbearbeitung eines Werkstoffes mit großer Härte und eines dadurch fertig zu bearbeitenden Werkstücks 100 verwendet wird. Durch den schraffierten Teil wird die Querschnittsform eines Spans angegeben. Die Wendeschneidplatte 1 weist in Draufsicht an deren Schneidenecke 2 eine kreisförmige oder gekrümmte Schneidkante 3 auf. Die Wendeschneidplatte 1, die zum Schlichtfräsen in dieser Art verwendet wird, wird im Allgemeinen mit einer relativ kleinen Schnitttiefe h verwendet, die kleiner oder gleich dem halben Radius der Schneidenecke ist (d. h. der Radius der gekrümmten Schneidkante 3 an der Schneidenecke 2). Folglich wird der Span normalerweise an einem Abschnitt am dünnsten, der durch einen dem vorderen Endabschnitt M zum Hinterarbeiten benachbarten Schneidkantenteil geschnitten wird, und an einem Abschnitt am dicksten, der durch einen dem seitlichen Endabschnitt Y zum Hinterarbeiten benachbarten Schneidkantenteil geschnitten wird.
Bei diesem Schneiden ist die auf die Schneidkante des Schneidwerkzeugs aufgebrachte Kraft der Dicke des Spans umgekehrt proportional. Da das Schneidwerkzeug an oder neben dem seitlichen Endabschnitt Y zum Hinterarbeiten einer großen Schneidkraft ausgesetzt ist, kann eine Absplitterung oder ein Bruch der Schneidkante an oder neben dem seitlichen Endabschnitt Y zum Hinterarbeiten auftreten. So wird das für diese Art von Schneiden verwendete Schneidwerkzeug in vielen Fällen durch eine Schneidkantenbehandlung wie zum Beispiel Abfasen und Honen bearbeitet. Es ist übliche Praxis, dass dieses Abfasen, längs der Schneidkante von der Seite der Spanfläche gesehen, eine gleichmäßige Breite aufweist. Die Breite der Fase wird hier verwendet, um die Breite (Größe) der Fase in Draufsicht von der Seite der Spanfläche anzugeben.
ABRISS DER ERFINDUNG
In dem Fall, dass Schlichtfräsen mit einem solchen Schneidwerkzeug nach dem Stand der Technik durchgeführt wird, d. h. ein Werkzeug, das längs der Schneidkante eine gleichmäßige Fase aufweist, treten die folgenden Probleme auf. Schlichtfräsen erfolgt nämlich in der Regel nur an der Schneidenecke, d. h. durch die gekrümmte Schneidkante an der Schneidenecke. Ein solches Schneidwerkzeug besitzt an dem seitlichen Endabschnitt zum Hinterarbeiten keine Fase der Breite, die der Dicke des Spans entspricht, womit das Problem verursacht wird, dass eine Absplitterung oder ein Bruch des Schneidwerkzeugs auftreten kann. Obwohl das Schlichtfräsen durch die gekrümmte Schneidkante an der Schneidenecke erfolgt, verändert sich die Schnitttiefe jederzeit. So verursacht bei konstanter Fasenbreite eine Zunahme der Schnitttiefe an dem seitlichen Endabschnitt zum Hinterarbeiten dort eine relative Abnahme der Fasenbreite, was folglich eine Abnahme der Festigkeit verursacht. Andererseits wird, wenn die Schnitttiefe h zu sehr verkleinert ist, die Breite der Fase an einem dem vorderen Endabschnitt zum Hinterarbeiten benachbarten Schneidkantenteil zu groß, womit die Rauhigkeit der fertig bearbeiteten Oberfläche verschlechtert wird.
Unter diesen Umständen wurde ein Schneidwerkzeug vorgeschlagen, das an der Schneidkante eine Fase aufweist, die zunimmt, wenn sie sich von der Schneidenecke entfernt, wie es in der Japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung, Nr. 53-122790, offenbart ist. Jedoch ist die Fasenbreite an der Schneidenecke dieses Schneidwerkzeugs (d. h. an der gekrümmten Schneidkante) gleichmäßig und so ausgelegt, dass die Breite an den Seiten des Schneidwerkzeugs (d. h. an den geraden Schneidkanten) stufenweise zunimmt. Das Schneidwerkzeug ist zum Vorschneiden beabsichtigt, wobei die Schnitttiefe größer ist als der Radius der Schneidenecke. Des Weiteren wurde ein Schneidwerkzeug vorgeschlagen, das eine Fase im gesamten Schneideneckenabschnitt aufweist. Jedoch ist diese Fase, wenn man sie von der Seite der Spanfläche betrachtet, zu einer nahezu halbkreisförmigen Form ausgebildet. So verändert sich die Fasenbreite der Schneidkante längs der Schneidenecke so weitgehend, dass folglich ein Problem verursacht wird, dass die Rauhigkeit der fertig bearbeiteten Oberfläche verschlechtert wird.
Von der US 4 065 223 ist ein Schneidwerkzeug bekannt, das eine Schneidwerkzeug-Wendeschneidplatte aus Karbid aufweist. Dieser Einsatz umfasst seitliche Schneidkantenteile, zwischen denen jeweils ein Schneidenecken-Schneidkantenteil vorgesehen ist. Jeder Schneidkanten-Freiwinkel des Einsatzes weist einen Winkel von 90° auf, um eine mechanisch starke Schneidkante bereitzustellen.
Der Einsatz besitzt Spanbrecheinrichtungen, die in den Befestigungsflächen abgestufte Versetzungen aufweisen, um Spanbrecher zu bilden, die sich über jedem mit dem Schneidkantenteil der Schneidenecke übereinstimmenden Schneidenecken-Radiusabschnitt erstrecken. Die Spanbrecheinrichtungen umfassen ferner seitliche schneidende Spanbrecher, die sich entlang jeder der mit den seitlichen Schneidkantenteilen übereinstimmenden Seitenwände erstrecken. In jedem Radius der Schneidenecke ist ein Paar von Schneidflächen ausgebildet, die ein Paar beanstandeter Schneidflächen bewirken.
EP 0 489 702 A2 offenbart eine Wendeschneidplatte für ein Fräswerkzeug. In einer ersten Ausführung umfasst jede Schneidkante des Einsatzes einen Hauptschneidkantenabschnitt, einen sekundären Kantenabschnitt und einen Eckenkantenabschnitt. Der Hauptschneidkantenabschnitt erstreckt sich von dem dazugehörigen sekundären Kantenabschnitt mit sehr kleinem Winkel etwas nach innen. Der sekundäre Kantenabschnitt erstreckt sich in den glatt abgerundeten Eckenschneidkantenabschnitt. Wenn der Einsatz bei einem Fräsvorgang in einer Zuführrichtung durch ein Werkstück schneidet, ist die sekundäre Schneidkante parallel zu der Zuführrichtung und somit auch parallel zur Ebene des in dem Werkstück vorzunehmenden Schnittes ausgerichtet. Der sekundäre Kantenabschnitt erzeugt somit die endgültige Fläche im Werkstück längs dieser Ebene.
Der Einsatz weist an einer oberen Seite eine obere Stirnfläche in einer oberen Ebene auf. In dieser oberen Ebene umfasst der Einsatz sowohl einen oberen verstärkenden Steg als auch vier erhöhte Flächenabschnitte. Zwischen jedem Paar erhöhter Flächenabschnitte weist der Einsatz im Abstand von der jeweiligen Schneidkante einen ausgenommenen Flächenbereich auf, dessen Querschnitt konkav ist. Mit Hilfe des Steges wird von dem Werkstück ein Span abgetrennt. Der bereits abgetrennte Span wird in einer Kurvenbahn durch den ausgenommenen Flächenbereich geführt und an dem dazugehörigen erhöhten Flächenabschnitt gebrochen. Darin erstreckt sich jeder der erhöhten Flächenabschnitte, beginnend an dem Bereich des jeweiligen dazugehörigen sekundären Kantenabschnitts von der jeweiligen Kante in Richtung eines oberen Endes einer zentralen Öffnung.
In EP 0 489 702 A2 wird gezeigt, dass der Steg außer an der Ecke, wo er sich erweitert, eine gleich bleibende Breite oder eine stetig zunehmende Breite aufweisen kann. Der Abschnitt des sich entlang der bogenförmigen Ecke erstreckenden Steges ist mit einem lokalen Maximum im Bereich eines Mittelpunktes der Ecke dargestellt. In einer zweiten Ausführung umfasst der Einsatz einen Stegbereich, der längs der bogenförmigen Ecke eine gleich bleibende Breite aufweist.
US 5 725 334 offenbart eine Anzahl von Gewindeschneideinsätzen mit einer geraden Hauptschneidkante, die durch zwei Schneidecken, von denen sich entsprechende sekundäre Schneidkanten erstrecken, verbunden ist. Unmittelbar an die Hauptschneidkante und die sekundäre Schneidkante angrenzend befindet sich ein Schneidsteg. Im Abstand zu der Hauptschneidkante besitzt der Einsatz eine ausgenommene Schneidfläche mit einem Spanformer.
Der Span wird anfänglich mit Hilfe des Steges vom Werkstück abgetrennt. Der bereits abgetrennte Span wird anschließend durch die ausgenommene Schneidfläche geführt und durch den Spanformer geformt.
Der Schneidsteg besitzt an den Schneidecken die größte Breite. Alternativ dazu kann die Hauptschneidkante abgerundet sein und geht glatt in die sekundären Schneidkanten über, wobei der Schneidflächensteg im Bereich der Hauptschneidkante eine gleich bleibende Dicke aufweist. Für einen Gewindeschneideinsatz gilt das gleiche entsprechend wie es oben in groben Zügen hinsichtlich des Gewindeschneideinsatzes mit gerader Hauptschneidkante dargestellt ist. Ein weiterer Schneideinsatz umfasst eine geschlossene, kreisförmige Schneidkante mit einem Schneidflächensteg veränderlicher Breite.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Schneidwerkzeugs, das mit einer Schnitttiefe verwendet wird, die bewirkt, dass nur eine gekrümmte Schneidkante oder ein Abschnitt davon zum Schneiden verwendet wird, und das eine verlängerte Lebensdauer erreichen kann, ohne eine Abnahme der Oberflächenrauhigkeit hinnehmen zu müssen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe sowohl durch ein Schneidwerkzeug, das die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist, als auch durch ein Schneidwerkzeug gelöst, das die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 2 aufweist.
In einem ersten Fall kann ein Schneidwerkzeug mit einer gekrümmten Schneidkante an einer Schneidenecke, einem Paar gerader Schneidkanten, zwischen denen die Schneidenecke angeordnet ist, und einer entlang der gekrümmten Schneidkante und den geraden Schneidkanten sich erstreckenden Fase bereitgestellt werden, wobei ein Teil der sich entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckenden Fase an einer Verbindungsstelle mit einer Spanfläche eine bogenförmige Schneise bildet, und von einer Stelle, die sich in Draufsicht an oder benachbart von einer Verbindungsstelle der gekrümmten Schneidkante und jeder der geraden Schneidkanten befindet, zu einer Stelle, die sich an oder benachbart von einem Mittelpunkt der gekrümmten Schneidkante befindet, in der Breite zunimmt.
Mit dem wie oben aufgebauten Schneidwerkzeug wird es möglich, eine solche Fasenbreite zu erreichen, die im Verhältnis zu der Spandicke, die sich ihrerseits abhängig von einer Veränderung der Schnitttiefe und des Vorschubs ändert, verändert werden kann, und es folglich möglich macht, eine optimale Fasenbreite an jeder Schnittstelle zu erzielen. Beim Schlichtfräsen durch Drehen wird nämlich die Schnitttiefe so gewählt, dass das Schneiden durch einen Teil des Schneidwerkzeugs ausgeführt wird, der sich innerhalb der gekrümmten Schneidkante an der Schneidenecke befindet. Dadurch, dass das Schneidwerkzeug wie oben aufgebaut ist, wird es möglich, das Schneiden auszuführen, indem ein kreisförmiger oder gekrümmter Schneidkantenteil, dessen Fasenbreite an der vorderen Endseite zum Hinterarbeiten kleiner ist, und ein gekrümmter Schneidkantenteil, dessen Fasenbreite an der seitlichen Endseite zum Hinterarbeiten größer ist, positioniert werden, was es somit möglich macht, die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs zu verlängern, ohne eine Abnahme der Oberflächenrauhigkeit hinnehmen zu müssen. Inzwischen wird, während die Fasenbreite vom Mittelpunkt der gekrümmten Schneidkante zu der Verbindungsstelle der gekrümmten Schneidkante und jeder der geraden Schneidkanten stufenweise abnimmt, nicht wirklich eine Abnahme der Festigkeit der Schneidkante verursacht, da die Schnitttiefe beim Schlichtfräsen meistens dem halben Radius der Schneidenecke entspricht.
In einem zweiten Fall kann ein Schneidwerkzeug mit einer gekrümmten Schneidkante an einer Schneidenecke, einem Paar gerader Schneidkanten, zwischen denen die Schneidenecke angeordnet ist, und einer Fase, die sich in Draufsicht entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt, vorgesehen sein, wobei die Fasenbreite von einer Stelle, die sich an der Verbindungsstelle der gekrümmten Schneidkante und einer der geraden Schneidkanten oder benachbart dazu befindet, zu der anderen der geraden Schneidkanten zunimmt.
Wie oben beschrieben, nimmt die Fasenbreite des Schneidwerkzeugs nach dem ersten Fall zum Mittelpunkt der gekrümmten Schneidkante hin zu, so dass der Unterschied in der Zuführrichtung keinen Unterschied in der Wirkung des Schneidwerkzeugs bewirkt. Im Gegensatz dazu erzeugt das Schneidwerkzeug nach dem zweiten Fall unterschiedliche Wirkungen, die von der Zuführrichtung abhängig sind. Da die Fase des Schneidwerkzeugs nach dem zweiten Fall jedoch eine zunehmende Breite entsprechend einer Zunahme der Dicke des Spans haben kann, da die Fasenbreite des Schneidwerkzeugs so angepasst ist, dass sie von einer geraden Schneidkante zu der anderen geraden Schneidkante stufenweise zunimmt, wird es somit möglich gemacht, eine optimale Fasenbreite an jeder Schnittstelle zu erzielen.
Nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Schneidwerkzeug mit einer gekrümmten Schneidkante an einer Schneidenecke, einem Paar gerader Schneidkanten, zwischen denen die Schneidenecke angeordnet ist, einem Paar Spanabstreifkanten, die zwischen der gekrümmten Schneidkante und den jeweiligen geraden Schneidkanten angeordnet ist, und einer Fase, die sich entlang der gekrümmten Schneidkante und den Spanabstreifkanten erstreckt, wobei ein Abschnitt der sich entlang der Spanabstreifkanten erstreckenden Fase, in Draufsicht, eine kleinere Breite hat als ein Abschnitt der Fase, der sich entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt, wobei der Abschnitt der Fase, der sich in Draufsicht entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt, in der Breite von einer Verbindungsstelle der gekrümmten Schneidkante und jeder der Spanabstreifkanten zu einem Mittelpunkt der gekrümmten Schneidkante zunimmt.
Bei dem Schneidwerkzeug mit den Spanabstreifkanten zwischen der gekrümmten Schneidkante und den jeweiligen geraden Schneidkanten kann die Rauhigkeit (Oberflächenqualität) der fertig bearbeiteten Oberfläche verbessert werden, wenn das Schlichtfräsen dadurch ausgeführt wird, dass die Spanabstreifkante verwendet wird. Andererseits ist es notwendig, die Breite der Fase grundsätzlich kleiner zu machen, da sich aus dem Schneiden durch Verwendung der Spanabstreifkante eine große Schubkraft ergibt. Wenn jedoch die Breite durchgehend über die gesamte Fase kleiner gemacht wird, wird die Breite der Fase am seitlichen Endabschnitt zum Hinterarbeiten nicht ausreichend, so dass ein Bruch des Schneidwerkzeugs auftreten kann. In diesem Zusammenhang kann mit veränderlicher Fasenbreite die Oberflächenrauhigkeit verbessert werden, ohne die Festigkeit zu schwächen.
Nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Schneidwerkzeug mit einer gekrümmten Schneidkante an einer Schneidenecke, einem Paar gerader Schneidkanten, zwischen denen die Schneidkante angeordnet ist, einer Spanabstreifkante, die zwischen der gekrümmten Schneidkante und einer der geraden Schneidkanten angeordnet ist, und einer Fase, die sich entlang der gekrümmten Schneidkante und der Spanabstreifkante erstreckt, vorgesehen, wobei in Draufsicht ein Abschnitt der Fase, der sich entlang der Spanabstreifkante erstreckt, in der Breite kleiner ist als ein Abschnitt der Fase, der sich entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt, und bei der der Abschnitt der Fase, der sich entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt, von einer Stelle, die an oder benachbart von einer Verbindungsstelle der gekrümmten Schneidkante und der Spanabstreifkante angeordnet ist, zu der anderen der geraden Schneidkanten in der Breite zunimmt.
Das Schneidwerkzeug nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die gleiche Wirkung unabhängig von der Zuführrichtung erzeugen. Im Gegensatz dazu erzeugt das Schneidwerkzeugs nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Auswirkungen, die von der Zuführrichtung abhängig sind. Das Schneidwerkzeug nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung macht es jedoch möglich, eine optimale Fasenbreite an jeder Schnittstelle zu erzielen.
Inzwischen ist die Spanabstreifkante vorzugsweise nach außen abgerundet und hat in Draufsicht die Form eines Kreisbogens mit einem Radius, der größer ist als der Radius der Schneidenecke, oder die Form einer geraden Linie. Des Weiteren ist die Spanabstreifkante, wenn sie die Form einer geraden Linie aufweist, vorzugsweise parallel zu der durch Drehen fertig zu bearbeitenden Oberfläche angeordnet (d. h. im Fall eines zylindrischen Schnitts, parallel mit einer Erzeugenden der zu schneidenden Fläche). Wenn die Spanabstreifkante die Form eines Kreisbogens aufweist, ist der Radius des Kreisbogens vorzugsweise 2 mm oder größer. Ferner ist die Spanabstreifkante, wenn sie die Form einer geraden Linie aufweist und das Schneidwerkzeug seitwärts entlang des Werkstücks bewegt wird, vorzugsweise nahezu parallel mit der Zuführrichtung oder mit einer Durchmesserverjüngung angeordnet ist, so dass sich die Spanabstreifkante von einer zu der Zuführrichtung parallelen Linie wegbewegt, wenn sie sich von der Schneidenecke entfernt. Der Winkel der Durchmesserverjüngung ist vorzugsweise 3 Grad oder kleiner.
Inzwischen ist die minimale Breite der Fase vorzugsweise 0,2 mm oder kleiner, und das Maximum liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm.
Ferner ist es vorzuziehen, dass die Breite der Fase so festgelegt wird, damit sie W2/W1 ≥ 1,5 erfüllt, wobei W1 die minimale Fasenbreite und W2 die maximale Breite der Fase ist.
Ferner liegt der Winkel θ1 der Fase in Bezug auf die Spanfläche und an der Stelle, wo die Breite der Fase minimal ist, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 30 Grad, und der Winkel θ2 der Fase in Bezug auf die Spanfläche und an der Stelle, wo die Breite der Fase ein Maximum aufweist, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 45 Grad. Insbesondere ist es besser, dass θ1 ≤ θ2 erfüllt wird. In diesem Zusammenhang ist es beabsichtigt, dass der Fasenwinkel in Bezug auf die Spanfläche den Winkel zwischen der Fase und der Spanfläche angibt, wenn die Spanfläche flach ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Draufsicht eines Schneidwerkzeugs, das von der Seite einer Spanfläche betrachtet wird, und eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Schneidwerkzeugs;
2 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie II-II von 1 verläuft;
3 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie III-III von 1 verläuft;
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines anderen Schneidwerkzeugs;
5 ist die Draufsicht eines weiteren Schneidwerkzeugs, das von der Seite einer Spanfläche betrachtet wird, und eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Schneidwerkzeugs;
6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils eines anderen Schneidwerkzeugs;
7 ist eine Draufsicht eines Schneidwerkzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, das von einer Seite der Spanfläche betrachtet wird, und eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Schneidwerkzeugs;
8 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Schneideneckenteils eines Schneidwerkzeugs nach einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Schneideneckenteils eines Schneidwerkzeugs nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
10 ist eine Draufsicht eines Schneidwerkzeugs nach dem Stand der Technik, das von einer Seite der Spanfläche betrachtet wird, und eine vergrößerte Ansicht eines Schneideneckenteils des Schneidwerkzeugs.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Mit Bezug zuerst auf die 1 bis 3 ist ein im Allgemeinen durch 10 bezeichnetes Schneidwerkzeug so angepasst, dass es eine rhombische Wendeschneidplatte bildet. Das Schneidwerkzeug 10 ist gemäß CNGA120412 gebildet, speziell festgelegt in ISO (d. h. ein rhombischer Einsatz vom Typ mit negativer Neigung mit einer zylindrischen Befestigungsöffnung, einem Winkel an der Spitze von 80 Grad und einem Schneideneckenradius von 1,2 mm) und aus Keramik (Al₂O₃) hergestellt.
Das Schneidwerkzeug 10 gemäß 1 umfasst eine kreisförmige oder gekrümmte Schneidkante 13 an einer Schneidenecke 12 und ein Paar gerader Schneidkanten 14, 14, zwischen denen die Schneidenecke 12 angeordnet ist. Das Schneidwerkzeug 10 weist ferner eine Fase 15 auf, die sich entlang der gekrümmten Schneidkante 13 und den geraden Schneidkanten 14, 14 erstreckt. Die Fase 15 ist so geformt, dass sie eine minimale Breite W1 (0,05 mm) an einer Verbindungsstelle P1 (die durch Linie II-II angegebene Stelle) der gekrümmten Schneidkante 13 und jeder der geraden Schneidkanten 14 sowie eine maximale Breite W2 an einem Mittelpunkt Q der gekrümmten Schneidkante 13, d. h. an einer Halbierenden (Linie III-III) eines Schneideneckenwinkels (Winkel an der Spitze) aufweist. Jedoch ist in dieser Ausführung die Fase 15 so ausgebildet, dass sie von der Verbindungsstelle P1 zum Mittelpunkt Q stufenweise zunimmt, und die maximale Breite W2 auf 0,2 mm eingestellt ist. Eine Kante oder der Grat 15a an der Verbindungsstelle der Fase 15 erstreckt sich entlang der gekrümmten Schneidkante 13, wobei eine Spanfläche 17 in Draufsicht die Form eines Kreisbogens oder einer gekrümmten Linie hat. An einem Abschnitt, der sich entlang jeder der geraden Schneidkante den 14, 14 erstreckt, ist die Fase 15 konstant 0,05 mm breit. Des Weiteren ist der Winkel θ1 der Fase 15 in Bezug auf die Spanfläche 17 und an der Stelle des Abschnitts minimaler Breite W1 und der Winkel θ2 der Fase in Bezug auf die Spanfläche 17 und an der Stelle des Abschnitts maximaler Breite W2 beide auf 20 Grad eingestellt.
Ein solches Schneidwerkzeug (Probe Nr. 1) dieser Ausführung wurde auf seine Lebensdauer durch Vergleich mit den folgenden zwei Beispielen geprüft. Das Schneidwerkzeug nach dieser Ausführung wurde nämlich in einer Haltevorrichtung (nicht dargestellt) festgeklemmt und verwendet, um eine zylindrische Oberfläche einer Anzahl von Prüfstücken oder Werkstücken zu schneiden, bis eine vorbestimmte Rauhigkeit (R_z 6,3 μm nach JIS [Japanese Industrial Standard] einer fertig bearbeiteten Oberfläche nicht aufrecht erhalten werden konnte. Die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs wurde bestimmt auf der Basis der Anzahl der Prüfstücke, die geschnitten wurden, bevor die vorbestimmte Rauhigkeit einer fertig bearbeiteten Oberfläche nicht aufrechterhalten werden konnte. Das Ergebnis wurde in Tabelle 1 dargestellt. Inzwischen war ein Vergleichsbeispiel 1 (Probe Nr. 2) derart, dass die Breite der Fase an der gekrümmten Schneidkante 3 kon stant 0,2 mm betrug. Ein Vergleichsbeispiel 2 (Probe Nr. 3) war so, dass die Breite der Fase an der gekrümmten Schneidkante 3 konstant 0,05 mm betrug. Ferner war das Prüfwerkstück (Prüfstück) aus SCM415 gemäß JIS hergestellt (d. h. ein Rundstab von 50 mm Durchmesser und 25 mm Länge), der so einsatzgehärtet wurde, dass er eine Rockwellhärte C 62 aufweist. Das Schneiden wurde unter den Bedingungen durchgeführt, wo die Schnitttiefe 3 mm, der Vorschub 0,12 mm/Umdrehung und die Schneidgeschwindigkeit 120 m/min betrug.
Gemäß Tabelle 1 konnte das Schneidwerkzeug (Probe Nr. 1) dieser Ausführung 150 Prüfstücke schneiden, indem eine Schneidenecke verwendet wurde. Im Gegensatz dazu wurde im Fall der Probe Nr. 2 (Vergleichsbeispiel 1) starkes Vibrieren beim Schneiden des 70. Prüfstückes und danach verursacht, wobei eine vorbestimmte Rauhigkeit der fertig bearbeiteten Oberfläche beim Schneiden des 81. Prüfstücks und danach nicht erzielt werden konnte. Das Schneidwerkzeug von Probe Nr. 2 weist eine Fase auf, die konstant und verhältnismäßig groß, d. h. 0,2 mm, ist und so eine relativ hohe Festigkeit im Vergleich zum Schneidwerkzeug von Probe Nr. 3 aufweist. Es wird berücksichtigt, dass auf Grund von großem Schneidwiderstand und hohem Verschleiß der Schneidkante die Rauhigkeit der durch das Schneidwerkzeug von Probe Nr. 2 fertig bearbeiteten Oberfläche gesenkt wurde, wenn die Anzahl von Prüfstücken, die durch das Schneidwerkzeug geschnitten wurde, kleiner war als die im Falle des Schneidwerkzeugs von Probe Nr. 1. Ferner wurde im Fall von Probe Nr. 3 (Vergleichsbeispiel 2) Absplitterung oder Buch beim Schneiden des 21. Prüfstücks verursacht. Es wird berücksichtigt, dass die Breite der Fase des Schneidwerkzeugs von Probe Nr. 3 (Vergleichsbeispiel 2) klein war, d. h. 0,05 mm, so dass die Festigkeit erheblich gesenkt wurde, obwohl die vorbestimmte Rauhigkeit der fertig bearbeiteten Oberfläche bis zum 20. Prüfstück beibehalten wurde.
Tabelle 1
Das Zeichen * gibt an, dass die Probe ein Vergleichsbeispiel ist.
Ein solches Ergebnis zeugt von dem Einfluss dieser Version des Schneidwerkzeugs aus dem folgenden Grund. Die Breite der Fase des Schneidwerkzeugs dieser Ausführung ist nämlich kleiner an oder neben dem vorderen Endabschnitt zum Hinterarbeiten. Auf Grund dessen ist der Schneidwiderstand klein, so dass man keine Abnahme der Rauhigkeit der fertig bearbeiteten Oberfläche hinnehmen muss. Darüber hinaus erhöht sich die Breite der Fase, wenn sie sich von einem dem vorderen Endabschnitt zum Hinterarbeiten benachbarten Abschnitt zu dem seitlichen Endabschnitt zum Hinterarbeiten entfernt, bei dem ein Span mit größerer Dicke gebildet wird, so dass die Festigkeit der Schneidkante erhöht und deshalb die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs verlängert ist. Inzwischen ist in dieser Ausführung die Breite der Fase an dem Mittelpunkt der gekrümmten Schneidkante am größten. In diesem Zusammenhang ist, wenn der Schneidkantenwinkel 95 Grad und die Schnitttiefe 0,3 mm betragen, während der Radius der Schneidenecke 1,2 mm beträgt, der seitliche Endabschnitt zum Hinterarbeiten neben dem Mittelpunkt der gekrümmten Schneidkante angeordnet.
Im Vorerwähnten hat der Grat 15a an der Verbindungsstelle der Fase 15 und der Spanfläche 17 in Draufsicht die Form eines Kreisbogens oder einer gekrümmten Linie, um dadurch die Fase 15 so auszubilden, dass sie von jeder der Verbindungsstellen P1, wo sich die gekrümmte Schneidkante 13 mit den beiden geraden Schneidkanten 14, zwischen denen die Schneidenecke 12 nahezu an dem Mittelpunkt Q der gekrümmten Schneidkante 13 angeordnet ist, verbindet, in der Breite stufenweise zunimmt. Ein solcher Grat kann zu einem geraden Grat 25a gemäß 4 ausgebildet sein. Das Schneidwerkzeug 20 umfasst nach einer anderen Ausführung nämlich eine Fase 25 mit einem geraden Grat 25a an der Verbindungsstelle der Fase 25 und der Spanfläche 17. Mit Ausnahme des geraden Grates 25a ist das Schneidwerkzeug 20 nach einer anderen Ausführung im Wesentlichen der vorhergehenden Ausführung von 1 bis 3 ähnlich, so dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden und eine wiederholte Beschreibung dazu weggelassen wird.
5 zeigt ein Schneidwerkzeug 30 nach einer weiteren Ausführung. Das Schneidwerkzeug 30 ist gemäß SPGN120416 gebildet, speziell festgelegt in ISO (d. h. quadratischer Einsatz mit einem Winkel von 90 Grad an der Spitze, einem positiven Spanwinkel von 11 Grad, einem Radius der Schneidenecke von 1,6 mm und ohne Befestigungsöffnung). Eine Probe (Probe Nr. 4) des Schneidwerkzeugs 30 wurde vorbereitet und einem Schneidtest ähnlich der vorhergehenden Ausführung unterzogen und mit einem Vergleichsbeispiel (Probe Nr. 5) verglichen. Das Prüfergebnis ist in Tabelle 2 dargestellt.
Inzwischen ist das Schneidwerkzeug 30 aus Keramik (Al₂O₃) hergestellt und so ausgebildet, dass es eine Fase 35 der Breite aufweist, die minimal, d. h. 0,03 mm an den Verbindungsstellen P1, an denen die gekrümmte Schneidkante 33 mit den entsprechenden geraden Schneidkanten 34, 34 verbunden ist, und maximal, d. h. 0,1 mm am Mittelpunkt der gekrümmten Schneidkante 33 ist. Die Breite der Fase 35 nimmt von jeder Verbindungsstelle P1 zum Mittelpunkt Q stufenweise zu. In dieser Ausführung ist der Grat 35a an der Verbindungsstelle der Fase 35, die sich entlang der gekrümmten Schneidkante 33 und der Spanfläche 37 erstreckt, ebenfalls zu einem Kreisbogen oder einer gekrümmten Linie ausgebildet. Des Weiteren besitzt das Vergleichsbeispiel (Probe Nr. 5) an der gekrümmten Schneidkante eine Fase, die eine konstante Breite, d. h. 0,03 mm, aufweist. Das Prüfwerkstück (Prüfstück) ist aus Gusseisen (Brinell-Härte 220) hergestellt. Das Prüfschneiden ist das maschinelle Bearbeiten einer Stirnfläche des Prüfstücks. Das Schneiden wurde unter Bedingungen ausgeführt, bei denen die Schnitttiefe 0,5 mm, der Vorschub 0,4 mm/Umdrehung und die Schneidgeschwindigkeit durch Drehen 750 m/min betrug.
Tabelle 2
Das Zeichen * gibt an, dass die Probe ein Vergleichsbeispiel ist.
Gemäß Tabelle 2 konnte das Schneidwerkzeug (Probe Nr. 4) dieser Ausführung 20 Prüfstücke schneiden, ohne dass eine Senkung der Oberflächenrauhigkeit hingenommen werden muss. Im Gegensatz dazu trat im Fall des Vergleichsbeispiels (Probe Nr. 5) beim Schneiden des B. Prüfstücks ein Bruch der Schneidkante auf.
6 zeigt ein Schneidwerkzeug 40 nach einer weiteren Ausführung. Das Schneidwerkzeug 40 weist eine Spanfläche 47 und eine Schneidenecke 43 mit einer gekrümmten Schneidkante 43 auf. Die gekrümmte Schneidkante 43 besitzt eine Fase 45 der Breite, die von einer Verbindungsstelle P1 der gekrümmten Schneidkante 43 und einer der beiden geraden Schneidkanten 44, 44, zwischen denen die Schneidenecke 42 angeordnet ist, d. h. die gerade Schneidkante 44 auf der vorderen Seite des Endabschnitts zum Hinterarbeiten zu der anderen der geraden Schneidkanten 44, 44 hin, stufenweise zunimmt. Die Breite der Fase 15 des Schneidwerkzeugs 10 der mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebenen Ausführung nimmt zum Mittelpunkt der gekrümmten Schneidkante 13 hin zu, so dass der Unterschied in der Zuführrichtung keinen Unterschied in der Wirkung des Schneidwerkzeugs 10 verursacht. Im Gegensatz dazu erzeugt das Schneidwerkzeug 40 dieser Ausführung unterschiedliche Wirkungen in Abhängigkeit von der Zuführrichtung. Da die Fase 45 des Schneidwerkzeugs 40 dieser Ausführung jedoch eine zunehmende Breite entsprechend einer Dickenzunahme des Spans haben kann, weil die Breite der Fase 45 des Schneidwerkzeugs 40 so ausgelegt ist, dass sie von einer geraden Schneidkante 44 zu der anderen geraden Schneidkante 44 stufenweise zunimmt, wird es somit möglich gemacht, eine größere Wirkung zu erzielen.
Mit Bezug jetzt auf 7 wird ein Schneidwerkzeug 50 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Schneidwerkzeug 50 hat die Form eines dreieckigen Einsatzes mit einem Winkel an der Spitze von 60 Grad und weist eine Schneidenecke 52, eine gekrümmte Schneidkante 53 und ein Paar gerader Schneidkanten 54, 54 auf. Das Schneidwerkzeug 50 besitzt ferner eine Fase 55, die sich entlang der gekrümmten Schneidkante 53 und der geraden Schneidkanten 54, 54 erstreckt. An der Verbindungsstelle der Fase 54 und einer Spanfläche 57 ist ein Grat 25a ausgebildet. Das Schneidwerkzeug 50 weist ein Paar von Spannabstreifkanten 56, 56 in Form einer geraden Kante zwischen der gekrümmten Schneidkante 53 und jeder der geraden Schneidkanten 54, 54 auf. Eine Probe (Probe Nr. 6) des Schneidwerkzeugs 50 wurde vorbereitet und einem Schneidtest unter Bedingungen ausgesetzt, die denen der vorherigen Ausführungen ähnlich sind, und mit einem Vergleichsbeispiel (Probe Nr. 7) verglichen. Inzwischen sind die Spanabstreifkanten 56, 56 so ausgebildet, dass eine der Spanabstreifkanten 56, 56 parallel zu der Schneidfläche liegt (d. h. die Rotationsachse des Werkstücks), wenn der Schneidkantenwinkel K 91 Grad beträgt. Ferner ist die Breite der Fase 55 an jeder Spanabstreifkante 56 in Draufsicht von der Seite der Spanfläche 47 kleiner als die an der gekrümmten Schneidkante 53. In dieser Ausführung (Probe Nr. 6) beträgt die Breite der Fase 55 0,03 mm an jeder Spanabstreifkante 56, 0,03 mm an der Verbindungsstelle P2 der gekrümmten Schneidkante 53 und jeder Spanabstreifkante 56, 0,10 mm am Mittelpunkt Q der gekrümmten Schneidkante 53 und nimmt von der Verbindungsstelle P2 zum Mittelpunkt Q stufenweise zu. Inzwischen ist im Vergleichsbeispiel (Probe Nr. 7) die Breite der Fase an der gekrümmten Schneidkante konstant und 0,05 mm. Ferner wird das Schneiden mit dem Schneidkantenwinkel von 91 Grad so ausgeführt, dass das Schneidwerkzeug 50 gegen das Prüfstück (Werkstück) mit einer Spanabstreifkante 56, die parallel zur Schneidfläche (d. h. die Achse des Prüfstücks) gehalten wird, gedrückt wird. Das Prüfergebnis ist in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3
Das Zeichen * gibt an, dass die Probe ein Vergleichsbeispiel ist
Gemäß Tabelle 3 konnte das Schneidwerkzeug 50 (Probe Nr. 6) nach dieser Ausführung 120 Prüfstücke schneiden, ohne eine Abnahme der Oberflächenrauhigkeit hinnehmen zu müssen. Im Gegensatz dazu trat beim Schneiden des 41. Prüfstücks im Fall des Vergleichsbeispiels (Probe Nr. 7) ein Bruch der Schneidkante auf. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs durch die Spanabstreifkanten erheblich erhöht werden könnte.
8 stellt ein Schneidwerkzeug 60 nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung dar. Das Schneidwerkzeug 60 besitzt nur eine Spanabstreifkante 66 zwischen der gekrümmten Schneidkante 63 und einer der geraden Schneidkanten 64, 64. Das Schneidwerkzeug 60 weist eine Fase 65 entlang der gekrümmten Schneidkante 63, der Spanabstreifkante 66 und der geraden Schneidkanten 64, 64 auf. Die Breite der Fase 65 an der Spanabstreifkante 66 ist kleiner als die an der gekrümmten Schneidkante 63, wobei die Breite der Fase 65 an der gekrümmten Schneidkante 63 von der Verbindungsstelle P2 der gekrümmten Schneidkante 63 und der Spanabstreifkante 66 zu der anderen der geraden Schneidkanten 64, 64 stufenweise zunimmt. Durch 67 ist eine Spanfläche und durch K ein Schneidkantenwinkel angegeben. Mit Ausnahme des oben Erwähnten ist diese Ausführung der vorherigen Ausführung von 7 im Wesentlichen ähnlich. Dadurch, dass die Breite der Fase 65 stufenweise zunehmend zu der anderen der geraden Schneidkanten 64, 64 gemacht ist, kann eine größere Wirkung erzielt werden.
9 zeigt ein Schneidwerkzeug 70 nach einer weiteren Ausführung. In dieser Ausführung ist eine Spanabstreifkante 76 zu einem Kreisbogen oder einer gekrümmten Linie ausgebildet. In diesem Zusammenhang ist der Radius RS des die Spanabstreifkante 76 bildenden Kreisbogens vorzugsweise auf einen größtmöglichen Wert und auf 2 mm oder größer eingestellt.
Obwohl die Erfindung oben durch Bezug auf bestimmte Ausführungen nach der Erfindung beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt. Dem Fachmann werden sich angesichts der technischen Lehre Modifizierungen und Veränderungen der oben beschriebenen Ausführungen erschließen. Zum Beispiel können minimale Breite und maximale Breite der Fase, deren Verhältnis und der Winkel der Fase entsprechend einem Schneidwerkzeug geeignet eingestellt werden. Des Weiteren ist das Schneidwerkzeug nach dieser Erfindung nicht auf eine Wendeschneidplatte beschränkt, sondern kann von der Art sein, die durch Neuformung verwendet werden kann. Ferner kann, obwohl es keine Beschränkung für das Material des Schneidwerkzeugs nach dieser Erfindung gibt, ein großer Einfluss auf die Verlängerung der Lebensdauer erzielt werden, wenn ein Schneidwerkzeugwerkstoff, der eine geringe Zähigkeit besitzt wie zum Beispiel Keramik, metallkeramischer Werkstoff, CBN (anorganischer Diamant mit kubischem System) und Diamant verwendet wird. Der Umfang der Erfindung wird mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Schneidwerkzeug (50), das umfasst: eine gekrümmte Schneidkante (53) an einer Schneidenecke (52); ein Paar gerader Schneidkanten (54, 54), zwischen denen sich die Schneidenecke befindet; ein Paar Spanabstreifkanten (56, 56), die zwischen der gekrümmten Schneidkante und den jeweiligen geraden Schneidkanten angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug des Weiteren umfasst: eine Fase (55), die sich entlang der gekrümmten Schneidkante und der Spanabstreifkanten erstreckt; wobei ein Abschnitt der Fase, der sich entlang der Spanabstreifkanten erstreckt, in Draufsicht geringere Breite hat als ein Abschnitt der Fase, der sich entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt; und wobei die Breite des Abschnitts der Fase, der sich entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt, von einer Stelle an eine Verbindung (P2) der gekrümmten Schneidkante und jeder der Spanabstreifkanten angrenzend zu einer Stelle an einen Mittelpunkt (Q) der gekrümmten Schneidkante angrenzend zunimmt.
Schneidwerkzeug (60; 70), das umfasst: eine gekrümmte Schneidkante (63) an einer Schneidenecke (62); ein Paar gerader Scheidkanten ((64, 64), zwischen denen sich die Schneidenecke befindet; eine Spanabstreifkante (66; 76), die zwischen der gekrümmten Schneidkante und einer der geraden Schneidkanten angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug des Weiteren umfasst: eine Fase (65), die sich entlang der gekrümmten Schneidkante und der Spanabstreifkante erstreckt; wobei ein Abschnitt der Fase, der sich entlang der Spanabstreifkante erstreckt, in Draufsicht eine geringere Breite hat als ein Abschnitt der Fase, der sich entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt; und wobei die Breite des Abschnitts der Fase, der sich entlang der gekrümmten Schneidkante erstreckt, von einer Stelle an eine Verbindung (P2) der gekrümmten Schneidkante und der Spanabstreifkante angrenzend zu der anderen der geraden Schneidkanten zunimmt.
Schneidwerkzeug (50; 60; 70) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Spanabstreifkanten (56, 56) oder die Spanabstreifkante (66) die Form einer geraden Linie hat oder die Spanabstreifkante (76) nach außen gerundet und in Form eines Kreisbogens mit einem Radius vorhanden ist, der größer als ein Schneidenecken-Radius ist.
Schneidwerkzeug (70) nach Anspruch 3, wobei der Radius (RS) des Kreisbogens 2 mm oder mehr beträgt.
Schneidwerkzeug (50; 60; 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein minimaler Wert der Breite der Fase (55; 65) 0,2 mm oder weniger beträgt und eine maximaler Wert der Breite der Fase zwischen 0,05 mm und 0,5 mm beträgt.
Schneidwerkzeug (50; 60; 70) nach Anspruch 5, wobei W2/W1 ≧ 1,5, wobei W1 ein minimaler Wert der Breite der Fase (55; 56) ist und W2 ein maximaler Wert der Breite der Fase ist.
Schneidwerkzeug (50; 60; 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Winkel θ1 der Fase (55; 65) in Bezug auf eine Spanfläche (57; 67) und an einer Stelle, an der die Breite der Fase minimal ist, zwischen 5 und 30° liegt, und ein Winkel θ2 der Fase in Bezug auf die Spanfläche und an einer Stelle, an der die Breite der Fase maximal ist, zwischen 15 und 45° liegt.
Schneidwerkzeug (50; 60; 70) nach Anspruch 7, wobei θ1 ≤ θ2.
Schneidwerkzeug (50, 60, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Fase (55, 65) sich weiter entlang der geraden Schneidkanten (54, 64; 64, 64) erstreckt.
Schneidwerkzeug (50, 60, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Abschnitt der Fase (55, 65), der sich entlang der gekrümmten Schneidkante (53, 63) erstreckt, einen gekrümmten Steg (55a, 65a) an einer Verbindung mit einer Spanfläche (57, 67) bildet.