DE112018004430T5

DE112018004430T5 - Schneidwerkzeug und verfahren zur herstellung eines maschinell bearbeiteten produkts

Info

Publication number: DE112018004430T5
Application number: DE112018004430.0T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Ando
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2020-05-20
Also published as: WO2019069924A1; JP7104055B2; JPWO2019069924A1; US11370032B2; CN111182987B; US20200230704A1; CN111182987A

Abstract

Ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen weist einen Hauptkörper mit einer Stangengestalt auf, der sich entlang einer Mittelachse von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt. Der Hauptkörper weist eine Schneidkante, einen ersten Strömungspfad, einen zweiten Strömungspfad, einen dritten und einen vierten Strömungspfad auf. Der erste Strömungspfad ist entlang der Mittelachse angeordnet und weist eine Einströmöffnung auf. Der zweite Strömungspfad ist entlang der Mittelachse angeordnet und weist einen kleineren Innendurchmesser auf als der erste Strömungspfad. Der dritte Strömungspfad ist mit dem ersten Strömungspfad verbunden und weist eine erste Ausströmöffnung auf. Der vierte Strömungspfad ist mit dem zweiten Strömungspfad verbunden und weist eine zweite Ausströmöffnung auf. Die erste Ausströmöffnung ist vom ersten Ende aus betrachtet von einer gedachten Ebene, die die Mittelachse und die Schneidkante aufweist, weiter entfernt angeordnet als die zweite Ausströmöffnung, wenn vom ersten Ende aus zum zweiten Ende hin entlang der Mittelachse betrachtet.

Description

QUERVERWEISAUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-195605 , die am 6. Oktober 2017 eingereicht wurde. Der Inhalt dieser Anmeldungen wird hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen Schneideinsätze zur Verwendung in einem Schneidvorgang, insbesondere Schneidwerkzeuge zur Verwendung bei der Bearbeitung von Innendurchmessern und insbesondere Bohreinsätze.
HINTERGRUND
Zum Beispiel sind ein in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2007-75933 (Patentdokument 1) beschriebener Bohreinsatz und ein in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2001-87906 (Patentdokument 2) beschriebenes Schneidwerkzeug als ein Schneidwerkzeug bekannt, das bei der Durchführung eines Schneidvorganges eines Innendurchmessers eines Werkstücks, wie beispielsweise Metall, verwendet wird.
Patentdokument 1 beschreibt das Schneidwerkzeug, bei dem eine Spritzöffnung eines in einem Schaft angeordneten Kühlmittellochs in einer Draufsicht zu einer Schneidkante hin geneigt ist. Das Patentdokument 2 beschreibt das Schneidwerkzeug mit einer ersten Düse zum Sprühen von Kühlflüssigkeit (Kühlmittel) in Richtung einer oberen Seitenfläche eines Einsatzes und einer zweiten Düse zum Sprühen des Kühlmittels in Richtung der Späne.
KURZERLÄUTERUNG
Ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen weist einen Hauptkörper mit einer Stangengestalt auf, der sich entlang einer Mittelachse von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt. Der Hauptkörper weist eine Schneidkante, einen ersten Strömungspfad, einen zweiten Strömungspfad, einen dritten Strömungspfad und einen vierten Strömungspfad auf. Die Schneidkante ist so angeordnet, dass sie seitlich an einer Seite eines ersten Endes des Hauptkörpers vorsteht. Der erste Strömungspfad ist entlang der Mittelachse angeordnet und weist eine Einströmöffnung auf. Der zweite Strömungspfad ist vom ersten Strömungspfad zum ersten Ende entlang der Mittelachse angeordnet und hat einen kleineren Innendurchmesser als der erste Strömungspfad. Der dritte Strömungspfad ist mit dem ersten Strömungspfad verbunden und weist eine erste Ausströmöffnung auf. Der vierte Strömungspfad ist mit dem zweiten Strömungspfad verbunden und weist eine zweite Ausströmöffnung auf. Die erste Ausströmöffnung ist von einer gedachten Ebene, die die Mittelachse und die Schneidkante aufweist, weiter entfernt angeordnet als die zweite Ausströmöffnung.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen zeigt,
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A1, der in 1 dargestellt ist,
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Strömungspfades im Schneidwerkzeug, das in 1 dargestellt ist,
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A2, der in 3 dargestellt ist,
5 ist eine Vorderansicht des in 1 dargestellten Schneidwerkzeugs, wenn in Richtung eines ersten Endes betrachtet,
6 ist eine Seitenansicht des in 5 dargestellten Schneidwerkzeugs, wenn aus einer B1-Richtung betrachtet,
7 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 6 dargestellten Bereichs A3,
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Strömungspfades im Schneidwerkzeug, das in 7 dargestellt ist,
9 ist eine Seitenansicht des in 5 dargestellten Schneidwerkzeugs, wenn aus einer B2-Richtung betrachtet,
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A4, der in 9 dargestellt ist,
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Strömungspfades im Schneidwerkzeug, das in 10 dargestellt ist,
12 ist eine Seitenansicht, die ein Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen zeigt,
13 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A5, der in 12 dargestellt ist,
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Strömungspfades im Schneidwerkzeug, das in 13 dargestellt ist,
15 ist eine Seitenansicht des in 12 dargestellten Schneidwerkzeugs, wenn aus einer anderen Richtung betrachtet,
16 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 15 dargestellten Bereichs A6,
17 ist eine perspektivische Ansicht eines Strömungspfades im Schneidwerkzeug, der in 16 dargestellt ist,
18 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte in einem Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in einer der Ausführungsformen zeigt,
19 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in der Ausführungsform zeigt, und
20 ist eine schematische Darstellung, die einen der Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in der Ausführungsform zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das in Patentdokument 2 beschriebene Schneidwerkzeug ist das Werkzeug, das zur Durchführung eines Schneidvorganges eines Außendurchmessers eines Werkstücks verwendet wird. Daher hat das im Patentdokument 2 beschriebene Schneidwerkzeug einen hohen Freiheitsgrad in Bezug auf die Position von Ausströmöffnungen in der ersten und zweiten Düse und in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Düse.
Das Werkzeug, das bei der Durchführung des Schneidvorganges des Innendurchmessers des Werkstücks verwendet wird, wie das in Patentdokument 1 beschriebene Schneidwerkzeug, wird in einem Zustand verwendet, in dem es in eine Bohrung des Werkstücks eingeführt wird. Daher hat das Werkzeug einen geringen Freiheitsgrad in Bezug auf die Position einer Ausströmöffnung eines Kühlmittellochs und in Bezug auf die Erstreckungsrichtung des Kühlmittellochs. Es ist daher schwierig, Späne in geeigneter Weise abzuführen und die Schneidkante durch Verwendung von Kühlmittel effizient zu kühlen.
Schneidwerkzeuge in einer Vielzahl von Ausführungsformen werden im Folgenden einzeln mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Zum Zwecke der Beschreibung sind in den nachfolgend genannten Zeichnungen jeweils nur die für die Beschreibung der Ausführungsformen erforderlichen Hauptelemente in vereinfachter Form dargestellt. Die Schneidwerkzeuge sind daher in der Lage, irgendein strukturelles Element aufzuweisen, das in den genannten Zeichnungen nicht abgebildet ist. Abmessungen der Elemente in jeder der Zeichnungen sind diejenigen, die weder die Abmessungen der tatsächlichen strukturellen Elemente noch die Abmessungsverhältnisse dieser Elemente getreu wiedergeben.
<Schneidwerkzeuge>
Als Schneidwerkzeug in einer der Ausführungsformen wird das Schneidwerkzeug 1a zur Verwendung in einem Innennutverfahren gezeigt und nachfolgend beschrieben. Das Schneidwerkzeug 1a in der in 1 dargestellten Ausführungsform weist einen Hauptkörper 3 mit einer Stangenform auf, der sich von einem ersten Ende 3a zu einem zweiten Ende 3b entlang einer Mittelachse X1 erstreckt. Im Allgemeinen wird das erste Ende 3a als „ein vorderes Ende“ und wird das zweite Ende 3b als „ein hinteres Ende“ bezeichnet. Der Hauptkörper 3 kann so eingerichtet sein, dass er sich vom ersten Ende 3a bis zum zweiten Ende 3b erstreckt, und kann beispielsweise eine säulenförmige oder prismatische Gestalt haben.
Der Hauptkörper 3 kann aus einem oder mehreren Elementen gebildet sein. Das Schneidwerkzeug 1a, das den Hauptkörper 3 aufweist, der aus einem einzigen Element gebildet ist, wird im Allgemeinen als „Vollmaterial-Typ“ bezeichnet. Der Hauptkörper 3 in der in 1 dargestellten Ausführungsform ist durch die Vielzahl der Elemente gebildet. Insbesondere der Hauptkörper 3 in der in 2 dargestellten Ausführungsform weist einen Halter 5, einen Einsatz 7 und ein Befestigungselement 9 auf.
Der Halter 5 kann eine Stangengestalt haben, die sich vom ersten Ende 3a bis zum zweiten Ende 3b entlang der Mittelachse X1 erstreckt, wie in der in 1 dargestellten Ausführungsform. Ein Außendurchmesser des Halters 5 kann konstant gehalten oder verändert werden. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Halter 5 aus einem Teil mit kleinem Durchmesser 5a und einem Teil mit großem Durchmesser 5b gebildet. Der Teil 5a mit kleinem Durchmesser ist an einer Seite des ersten Endes 3a angeordnet und hat einen relativ kleinen Außendurchmesser. Der Teil 5b mit großem Durchmesser ist näher an einer Seite des zweiten Endes 3b angeordnet als der Teil 5a mit kleinem Durchmesser und hat einen relativ großen Außendurchmesser.
Der Einsatz 7 kann an einer Seite des ersten Endes 3a im Halter 5 angeordnet sein. Der Einsatz 7 befindet sich mit einer Endfläche an der Seite des ersten Endes 3a im Halter 5 in der in 2 dargestellten Ausführungsform in Kontakt.
Zum Beispiel sind Stahl, Gusseisen und Aluminiumlegierung als Element verwendbar, das den Halter 5 bildet. Die Abmessungen des Halters 5 können entsprechend den Abmessungen eines Werkstücks passend festgelegt sein. Eine Länge des Halters 5 in einer Richtung entlang der Mittelachse X1 kann beispielsweise auf etwa 60 mm oder mehr, aber 200 mm oder weniger festgelegt sein. Eine Breite davon in einer Richtung orthogonal zur Mittelachse X1 ist beispielsweise auf etwa 6 mm oder mehr, aber 50 mm oder weniger festlegbar.
Eine Endfläche 7a und eine Fläche, die an einer der Endfläche 7a entgegengesetzten Seite im Einsatz 7 angeordnet ist, kann wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform annähernd eine Kreisscheibenform haben. Der Einsatz 7 kann ein Durchgangsloch 7b aufweisen, das in die Endfläche 7a sowie die Fläche an der der Endfläche 7a entgegengesetzten Seite mündet, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform.
Eine Gestalt des Einsatzes 7 ist nicht auf eine in 2 dargestellte Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel können die Endfläche 7a und die Fläche, die an der der Endfläche 7a entgegengesetzten Seite des Einsatzes 7 angeordnet ist, eine Polygonal-Plattengestalt mit annähernd einer Polygonalgestalt haben. Der Einsatz 7 kann eine Stangengestalt haben, die sich in einer Richtung orthogonal zur Mittelachse X1 des Halters 5 erstreckt. Der Einsatz 7 mit der Stangengestalt wird in einigen Fällen als „Hundeknochentyp“ bezeichnet.
Zum Beispiel ist Hartmetall oder Cermet als Material für ein Element verwendbar, das den Einsatz 7 bildet. Beispiele für die Zusammensetzung des Hartmetalls sind WC-Co, WC-TiC-Co und WC-TiC-TaC-Co. Das WC-Co wird durch Zugabe von Kobalt(Co)-Pulver zu Wolframcarbid (WC) und anschließend Sintern hergestellt. Das WC-TiC-Co wird durch Zugabe von Titancarbid (TiC) zu WC-Co hergestellt. Das WC-TiC-TaC-Co wird durch Zugabe von Tantalcarbid (TaC) zu WC-TiC-Co hergestellt.
Das Cermet ist ein gesintertes Verbundmaterial, das durch Zusammensetzen von Metall und einem keramischen Bestandteil erhältlich ist. Beispiele für das Cermet sind solche, die hauptsächlich aus einer Titanverbindung gebildet sind, wie beispielsweise Titancarbid (TiC) oder Titannitrid (TiN).
Das Befestigungselement 9 ist das Element zur Befestigung des Einsatzes 7 am Halter 5. Das Befestigungselement 9 ist in der in 2 dargestellten Ausführungsform eine Schraube 9. Das Befestigungselement 9 ist nicht auf die Schraube 9 beschränkt, sondern kann beispielsweise ein Klemmelement sein. Der Einsatz 7 weist das Durchgangsloch 7b wie oben beschrieben auf, und der Halter 5 weist ein Schraubenloch (nicht abgebildet) an einer Stelle auf, die dem Durchgangsloch 7b in der in 2 dargestellten Ausführungsform entspricht.
Der Einsatz 7 ist am Halter 5 befestigbar, indem die Schraube 9 in das Durchgangsloch 7b des Einsatzes 7 eingesetzt wird und die Schraube 9 in das Schraubenloch des Halters 5 eingeschraubt wird. Das Durchgangsloch 7b und das Schraubenloch sind in der in 2 dargestellten Ausführungsform in Richtung der Mittelachse X1 verlängert.
Der Hauptkörper 3 weist eine Schneidkante 11 auf, die so angeordnet ist, dass sie seitlich vom ersten Ende 3a hervorsteht. Ein Schneidvorgang kann durchgeführt werden, indem die Schneidkante 11 mit dem Werkstück in Kontakt gebracht wird. Die Schneidkante 11 ist am weitesten von der Mittelachse X1 an der Seite des ersten Endes 3a des Hauptkörpers 3 in einer in 5 dargestellten Ausführungsform entfernt angeordnet. Da die Schneidkante 11 seitlich vorsteht, ist es möglich, nur einen Bereich der Schneidkante 11 im Hauptkörper 3 in Kontakt mit dem Werkstück zu bringen. Der Einsatz 7 im Hauptkörper 3 weist die Schneidkante 11 in der in 5 dargestellten Ausführungsform auf.
Der Hauptkörper 3 weist auch einen darin angeordneten Strömungspfad 13 auf. Der Strömungspfad 13 ist in der Lage, als ein Teil zu dienen, der das Hindurchtreten von Kühlmittel während der Verwendung des Schneidwerkzeugs 1a ermöglicht. Der Halter 5 im Hauptkörper 3 weist in der in 3 dargestellten Ausführungsform den Strömungspfad 13 auf.
Der Strömungspfad 13 weist in der in 3 dargestellten Ausführungsform einen ersten Strömungspfad 15, einen zweiten Strömungspfad 17, einen dritten Strömungspfad 19 und einen vierten Strömungspfad 21 auf. Der erste Strömungspfad 15 ist entlang der Mittelachse X1 angeordnet und weist eine Einströmöffnung 23 für das Kühlmittel auf. Der erste Strömungspfad 15 ist an der Seite des zweiten Endes 3b im Hauptkörper 3 angeordnet und erstreckt sich in der in 3 dargestellten Ausführungsform geradlinig entlang der Mittelachse X1.
Die Einströmöffnung 23 für das Kühlmittel ist an der Endfläche an der Seite des zweiten Endes 3b im Hauptkörper 3 in der in 3 dargestellten Ausführungsform angeordnet. Eine Position der Einströmöffnung 23 für das Kühlmittel ist nicht auf die Endfläche beschränkt, sondern kann beispielsweise an einer äußeren Umfangsfläche des Hauptkörpers 3 angeordnet sein.
Der zweite Strömungspfad 17 erstreckt sich vom ersten Strömungspfad 15 in Richtung zum ersten Ende 3a und ist entlang der Mittelachse X1 angeordnet. In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist der zweite Strömungspfad 17 näher an der Seite des ersten Endes 3a im Hauptkörper 3 angeordnet als der erste Strömungspfad 15 und erstreckt sich in gerader Linie entlang der Mittelachse X1.
In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist ein Innendurchmesser des zweiten Strömungspfades 17 kleiner als ein Innendurchmesser des ersten Strömungspfades 15. Da der Innendurchmesser des zweiten Strömungspfades 17 kleiner ist als der Innendurchmesser des ersten Strömungspfades 15, ist es also möglich, einen Flüssigkeitsdruck des Kühlmittels zu erhöhen, das aus einer ersten Ausströmöffnung 25 und einer zweiten, später beschriebenen Ausströmöffnung 27 ausgestoßen wird.
Der dritte Strömungspfad 19 ist mit dem ersten Strömungspfad 15 verbunden und weist die erste Ausströmöffnung 25 auf. In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist die erste Ausströmöffnung 25 an einer Außenumfangsfläche des Hauptkörpers 3 angeordnet. Der dritte Strömungspfad 19 kann sich in gerader Linie erstrecken, wie in der in 4 dargestellten Ausführungsform. Die erste Ausströmöffnung 25 kann als Bereich zum Ausstoßen des Kühlmittels in Richtung der von der Schneidkante 11 erzeugten Späne dienen.
In den Fällen, in denen der Halter 5 aus dem Teil mit kleinem Durchmesser 5a und dem Teil mit großem Durchmesser 5b gebildet ist, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform, kann die erste Ausströmöffnung 25 so angeordnet sein, dass sie über den Teil mit kleinem Durchmesser 5a und den Teil mit großem Durchmesser 5b hinweg liegt.
Der vierte Strömungspfad 21 ist mit dem zweiten Strömungspfad 17 verbunden und weist die zweite Ausströmöffnung 27 auf. Die zweite Ausströmöffnung 27 ist an einer äußeren Umfangsfläche des Hauptkörpers 3 in der in 4 dargestellten Ausführungsform angeordnet. Wie in der in 4 dargestellten Ausführungsform kann sich der vierte Strömungspfad 21 in gerader Linie erstrecken. Die zweite Ausströmöffnung 27 kann als Bereich zum Ausstoßen des Kühlmittels in Richtung der von der Schneidkante 11 erzeugten Späne dienen.
Die erste Ausströmöffnung 25 liegt weiter von einer gedachten Ebene S, die die Mittelachse X1 und die Schneidkante 11 aufweist, entfernt als die zweite Ausströmöffnung 27. Die gedachte Ebene S bezeichnet die Ebene, die die Mittelachse X1 und die Schneidkante 11 aufweist, wie in 5 dargestellt. Die Mittelachse X1 ist mit der gedachten Ebene S in einem Zustand überlappt dargestellt, in dem die Schneidkante 11 mit der Mittelachse X1 überlappt ist, wie in 7 und 8 dargestellt.
Da die erste Ausströmöffnung 25 und die zweite Ausströmöffnung 27 die oben beschriebene Positionsbeziehung haben, können die Späne in geeigneter Weise ausgegeben und die Schneidkante 11 effizient gekühlt werden. Der Grund dafür ist, dass das aus der ersten Ausströmöffnung 25 ausgestoßene Kühlmittel weniger wahrscheinlich mit dem aus der zweiten Ausströmöffnung 27 ausgestoßenen Kühlmittel kollidiert, wenn das Kühlmittel aus der ersten Ausströmöffnung 25 in Richtung der Späne ausgestoßen wird, und wenn das Kühlmittel aus der zweiten Ausströmöffnung 27 in Richtung der Schneidkante 11 ausgestoßen wird.
Wenn insbesondere ein Teil der ersten Ausströmöffnung 25 in der gedachten Ebene S liegt, ist die Wahrscheinlichkeit, dass das aus der ersten Ausströmöffnung 25 ausgestoßene Kühlmittel mit dem aus der zweiten Ausströmöffnung 27 ausgestoßenen Kühlmittel kollidiert, wesentlich geringer.
Auch wenn die zweite Ausströmöffnung 27 in einer Vorderansicht aus einer Richtung orthogonal zur gedachten Ebene S weiter von der Mittelachse X1 entfernt ist als die erste Ausströmöffnung 25, ist es sehr viel unwahrscheinlicher, dass das aus der ersten Ausströmöffnung 25 ausgestoßene Kühlmittel mit dem aus der zweiten Ausströmöffnung 27 ausgestoßenen Kühlmittel kollidiert.
Das Kühlmittel wird von der Einlassöffnung 23 dem ersten Strömungspfad 15 zugeführt. Das dem ersten Strömungspfad 15 zugeführte Kühlmittel tritt durch den dritten Strömungspfad 19 und wird von der ersten Ausströmöffnung 25 ausgegeben. Das dem ersten Strömungspfad 15 zugeführte Kühlmittel tritt durch den vierten Strömungspfad 21 und wird von der zweiten Ausströmöffnung 27 ausgegeben.
Alternativ kann das Kühlmittel nicht nur über die Einströmöffnung 23, sondern auch über einen anderen Abschnitt als die Einströmöffnung 23 zugeführt werden. Das Kühlmittel kann nicht nur über die erste Ausströmöffnung 25 und die zweite Ausströmöffnung 27 zugeführt werden, sondern auch aus einem anderen Abschnitt als diese Ausströmöffnungen.
Das Kühlmittel ist beispielsweise aus wasserunlöslicher oder wasserlöslicher Schneidflüssigkeit gebildet und ist durch geeignete Wahl gemäß dem Material eines Werkstücks verwendbar. Beispiele für die wasserunlösliche Schneidflüssigkeit sind Schneidflüssigkeiten auf Ölbasis, inerte Schneidflüssigkeiten auf Extremdruckbasis und aktive Schneidflüssigkeiten auf Extremdruckbasis. Beispiele für wasserlösliche Schneidflüssigkeiten weisen Schneidflüssigkeiten vom Emulsionstyp, vom löslichen Typ und vom Lösungstyp auf. Alternativ kann das Kühlmittel aus Gasen, wie beispielsweise Inertgas, anstelle von Flüssigkeiten gebildet sein.
Eine Form des Strömungspfades 13 ist nicht besonders beschränkt, soweit sie den Durchgang des Kühlmittels zulässt. Der erste Strömungspfad 15, der zweite Strömungspfad 17, der dritte Strömungspfad 19 und der vierte Strömungspfad 21 haben in einer der Ausführungsformen eine kreisförmige Gestalt im Sinne eines Querschnitts orthogonal zu einer Strömungsrichtung des Kühlmittels. Die Form des Strömungspfades 13 im Querschnitt kann beispielsweise eine elliptische Form oder eine Polygonalform sein. Ein Innendurchmesser des Strömungspfades 13 kann beispielsweise 1 mm oder mehr, aber 10 mm oder weniger sein.
Der Strömungspfad 13 kann durch Durchführen einer Lochbohrung eines Elements, das als Hauptkörper 3 dient, mit Hilfe eines Bohrers oder ähnlichem gebildet werden. Ein Teil eines durch das Lochbohren erhaltenen Lochteils, der nicht als Strömungspfad 13 dient, kann durch ein Dichtungselement (nicht abgebildet) verschlossen werden, um ein Austreten des Kühlmittels zu vermeiden. Beispiele für das Dichtungselement sind Lot, Harzelemente und Schraubenelemente.
Im Strömungspfad 13 in der in 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Innendurchmesser des zweiten Strömungspfades 17 kleiner als ein Innendurchmesser des ersten Strömungspfades 15. Dadurch ist es einfacher sicherzustellen, dass die erste Ausströmöffnung 25 des dritten Strömungspfades 19, der mit dem ersten Strömungspfad 15 verbunden ist, von der gedachten Ebene S, die die Mittelachse X1 und die Schneidkante 11 aufweist, weiter entfernt ist als die zweite Ausströmöffnung 27 des vierten Strömungspfades 21, der mit dem zweiten Strömungspfad 17 verbunden ist. Dies führt zu einem hohen Freiheitsgrad in Bezug auf die Erstreckungsrichtung des dritten Strömungspfades 19 und des vierten Strömungspfades 21 und in Bezug auf die Position der ersten Ausströmöffnung 25 und der zweiten Ausströmöffnung 27.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Innendurchmesser des vierten Strömungspfades 21 kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Strömungspfades 17. Ein Ausstoßdruck des aus der zweiten Ausströmöffnung 27 ausgestoßenen Kühlmittels kann verbessert sein, wenn der Innendurchmesser des vierten Strömungspfades 21 kleiner ist als der Innendurchmesser des zweiten Strömungspfades 17.
In einer in 8 und 11 dargestellten Ausführungsform öffnet sich die zweite Ausströmöffnung 27 zur Schneidkante 11 hin, um ein Ausströmen des Kühlmittels zur Schneidkante 11 hin zu erreichen. Konkret schneidet sich eine gedachte Verlängerungslinie L1 des vierten Strömungspfades 21, die sich geradlinig erstreckt, mit der Schneidkante 11. In Fällen, in denen sich die gedachte Verlängerungslinie L1 des vierten Strömungspfades 21 mit der Schneidkante 11 schneidet, ist es möglich, die Schneidkante 11 effizienter zu kühlen.
Die erste Ausströmöffnung 25 öffnet sich in Richtung einer von der Schneidkante 11 entfernten Position auf der gedachten Ebene S, um in einer in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ein Ausströmen des Kühlmittels in Richtung der von der Schneidkante 11 erzeugten Späne zu erreichen. Konkret öffnet sich die erste Ausströmöffnung 25 in der in 7 und 8 dargestellten Ausführungsform in Richtung oberhalb der Schneidkante 11.
In Fällen, in denen die erste Ausströmöffnung 25 so angeordnet ist, ist es möglich, das aus der ersten Ausströmöffnung 25 ausgestoßene Kühlmittel stabil auf die von der Schneidkante 11 erzeugten und sich über die Schneidkante 11 erstreckenden Späne aufzubringen. Dies führt zu einer besseren Spanausgabe.
Obwohl in der in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsform die erste Ausströmöffnung 25 weiter von der gedachten Ebene S entfernt ist als die zweite Ausströmöffnung 27, kann der dritte Strömungspfad 19 weiter von der gedachten Ebene S entfernt sein als der vierte Strömungspfad 21. In den Fällen, in denen der dritte Strömungspfad 19 und der vierte Strömungspfad 21 die obige Positionsbeziehung haben, ist es möglich, einen höheren Freiheitsgrad in Bezug auf die Erstreckungsrichtung des dritten Strömungspfads 19 und des vierten Strömungspfads 21 und in Bezug auf die Position der ersten Ausströmöffnung 25 und der zweiten Ausströmöffnung 27 zu gewährleisten. Dies führt zu einer effizienteren Kühlung der Schneidkante 11 und einem besseren Abtransport der Späne.
Die Erstreckungsrichtung des dritten Strömungspfades 19 ist nicht auf eine bestimmte Richtung beschränkt. Zum Beispiel kann sich der dritte Strömungspfad 19 so erstrecken, dass er sich mit zunehmender Entfernung vom ersten Strömungspfad 15 von der gedachten Ebene S entfernt. Der dritte Strömungspfad 19 erstreckt sich aufwärts, so dass er sich in der in 8 dargestellten Ausführungsform mit zunehmender Entfernung vom ersten Strömungspfad 15 von der gedachten Ebene S entfernt.
Das Kühlmittel, das den dritten Strömungspfad 19 durchtritt, wird von der ersten Ausströmöffnung 25 in Richtung der von der Schneidkante 11 erzeugten Späne ausgestoßen. In Fällen, in denen sich der dritte Strömungspfad 19 so erstreckt, dass er sich mit zunehmender Entferndung vom ersten Strömungspfad 15 von der gedachten Ebene S entfernt, neigen die Späne dazu, durch das aus der ersten Ausströmöffnung 25 ausgestoßene Kühlmittel in eine Richtung weg von der Schneidkante 11 ausgegeben zu werden, wodurch die Spanausgabeleistung weiter verbessert wird.
Die Erstreckungsrichtung des vierten Strömungspfades 21 ist nicht besonders auf eine bestimmte Richtung beschränkt. Der vierte Strömungspfad 21 erstreckt sich beispielsweise parallel zur gedachten Ebene S. Der vierte Strömungspfad 21 kann sich entlang der gedachten Ebene S erstrecken, wie beim vierten Strömungspfad 21 in der in 8 dargestellten Ausführungsform.
Das Kühlmittel, das den vierten Strömungspfad 21 durchtritt, wird aus der zweiten Ausströmöffnung 27 in Richtung der Schneidkante 11 ausgestoßen. Wenn der vierte Strömungspfad 21 parallel zur gedachten Ebene S verläuft, wird eine Länge von der zweiten Ausströmöffnung 27 bis zur Schneidkante 11 kleiner. Dementsprechend kann das aus der zweiten Ausströmöffnung 27 ausgestoßene Kühlmittel effizient auf die Schneidkante 11 aufgebracht werden. Dies führt zu einer effizienteren Kühlung der Schneidkante 11.
Alternativ dazu kann die zweite Ausströmöffnung 27 näher an einer Seite des ersten Endes 3a als die erste Ausströmöffnung 25 angeordnet sein, wie in der in den 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform. Wenn die zweite Ausströmöffnung 27 relativ an der Seite des ersten Endes 3a angeordnet ist, kann die Länge der zweiten Ausströmöffnung 27 bis zur Schneidkante 11 verkleinert werden. Somit kann das aus der zweiten Ausströmöffnung 27 ausgestoßene Kühlmittel wie oben beschrieben effizient auf die Schneidkante 11 aufgebracht werden.
Wenn die erste Ausströmöffnung 25 relativ betrachtet an einer Seite des zweiten Endes 3b angeordnet ist, wird das aus der ersten Ausströmöffnung 25 ausgestoßene Kühlmittel über einen großen Bereich verteilt. Dies ermöglicht ein stabiles Ausgeben der von der Schneidkante 11 erzeugten Späne.
Ein Winkel, der durch den vierten Strömungspfad 21 und die zentrale Achse X1 (im Folgenden als zweiter Neigungswinkel □2 bezeichnet) gebildet ist, kann größer sein als ein Winkel, der durch den dritten Strömungspfad 19 und die zentrale Achse X1 (im Folgenden als erster Neigungswinkel □1 bezeichnet) gebildet ist, wie in einer in 11 dargestellten Ausführungsform.
Wenn der zweite Neigungswinkel □2 relativ groß ist, kann die Länge von der zweiten Ausströmöffnung 27 bis zur Schneidkante 11 weiter reduziert werden, während das Ausstoßen des Kühlmittels aus der zweiten Ausströmöffnung 27 zur Schneidkante 11 erleichtert wird. Wenn der erste Neigungswinkel □1 relativ klein ist, ist es möglich, den Flüssigkeitsdruckverlust zu reduzieren, wenn das Kühlmittel von dem ersten Strömungspfad 15 zum dritten Strömungspfad 19 strömt. Folglich neigen die Späne dazu, durch das aus der zweiten Ausströmöffnung 27 ausgestoßene Kühlmittel stabiler ausgegeben zu werden.
Das Schneidwerkzeug 1a für die Innendurchmesserbearbeitung ist nicht auf ein Schneidwerkzeug für das Innennutverfahren beschränkt. Beispiele für das Schneidwerkzeug für die Innendurchmesser-Bearbeitung sind Bohreinsätze. Ein Bohreinsatz für die Innendurchmesserbearbeitung ist im Folgenden als Schneidwerkzeug 1b in einer der Ausführungsformen dargestellt und beschrieben.
Das Schneidwerkzeug 1b in der Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 12 bis 17 beschrieben. 12 bis 17 sind Zeichnungen, die jeweilig den 6 bis 11 entsprechen. Die folgende Beschreibung des Schneidwerkzeugs 1b konzentriert sich hauptsächlich auf die Unterschiede zum Schneidwerkzeug 1a. Daher wird in einigen Fällen auf eine detaillierte Beschreibung einer Konfiguration ähnlich der des Schneidwerkzeugs 1a verzichtet.
Ähnlich wie das Schneidwerkzeug 1a weist das Schneidwerkzeug 1b, das in den 12 und 15 abgebildet ist, einen Hauptkörper 3 mit einer Stangengestalt auf, der sich entlang einer Mittelachse X1 von einem ersten Ende 3a zu einem zweiten Ende 3b erstreckt. Ähnlich wie der in 6 dargestellte Hauptkörper 3 ist der Hauptkörper 3 in einer in 12 dargestellten Ausführungsform aus einem Halter 5, einem Einsatz 7 und einem Befestigungselement 9 gebildet.
Eine Tasche ist an einer Seite des ersten Endes 3a im Halter 5 angeordnet. Der Halter 5 weist die Tasche in der in den 12 und 13 abgebildeten Ausführungsform auf. Ein konkaver Teil ist an einer Seite des ersten Endes 3a im Halter 5 angeordnet, und die Tasche ist aus dem konkaven Teil in der in 12 und 13 dargestellten Ausführungsform gebildet. Die Tasche ist ein Bereich, in dem der Einsatz 7 angeordnet ist.
Der Einsatz 7 hat die Scheibenform in der in 2 dargestellten Ausführungsform. Der Einsatz 7 hat die Form einer polygonalen Platte in der in 13 dargestellten Ausführungsform. Ähnlich wie der Einsatz 7 in der in 13 dargestellten Ausführungsform weist der Einsatz 7 in der in 2 dargestellten Ausführungsform das Durchgangsloch 7b auf. Das Durchgangsloch 7b und das Schraubenloch erstrecken sich in der in 2 dargestellten Ausführungsform in Richtung der Mittelachse X1. Das Durchgangsloch 7b und ein Schraubenloch erstrecken sich in einer Ausführungsform, die in 15 dargestellt ist, in einer Richtung orthogonal zur Mittelachse X1 im Einsatz 7.
Ähnlich wie das Schneidwerkzeug 1a in der in 7 dargestellten Ausführungsform weist das Schneidwerkzeug 1b in der in 13 dargestellten Ausführungsform als Strömungspfad 13 einen ersten Strömungspfad 15, einen zweiten Strömungspfad 17, einen dritten Strömungspfad 19 und einen vierten Strömungspfad 21 auf. Wie in 13 und 14 dargestellt, ist eine erste Ausströmöffnung 25 im dritten Strömungspfad 19 von einer gedachten Ebene S, welche die Mittelachse X1 und die Schneidkante 11 aufweist, weiter entfernt als eine zweite Ausströmöffnung 27 im vierten Strömungspfad 21. Daher ist es auch im Schneidwerkzeug 1b in der in den 15 bis 17 dargestellten Ausführungsform möglich, die Schneidkante 11 effizient zu kühlen und die Späne in geeigneter Weise abzuführen.
Obwohl eine detaillierte Beschreibung unterbleibt, ist die beschriebene Konfiguration des Schneidwerkzeugs 1a in geeigneter Weise auf das Schneidwerkzeug 1b anwendbar. So kann sich beispielsweise der dritte Strömungspfad 19 so erstrecken, dass er sich von der gedachten Ebene S mit zunehmender Entfernung vom ersten Strömungspfad 15 entfernt, und kann sich der vierte Strömungspfad 21 parallel zur gedachten Ebene S im Schneidwerkzeug 1b erstrecken, wie in 14 dargestellt.
<Verfahren zur Herstellung eines maschinell bzw. spanabhebend bearbeiteten Produkts>
Die Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts 103 in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Das Schneidwerkzeug 1a wird in einer in den 18 bis 20 dargestellten Ausführungsform verwendet, aber es ist nicht beabsichtigt, sich auf diese Ausführungsform zu beschränken. Zum Beispiel kann das Schneidwerkzeug 1b verwendet werden.
Die Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts 103 in einer der Ausführungsformen weist die folgenden Schritte (1) bis (4) auf.

(1) Vorbereiten eines Werkstücks 101 und des Schneidwerkzeugs 1a wie in 18 dargestellt,
(2) Drehen des Werkstücks 101,
(3) das Werkstück 101 und das Schneidwerkzeug 1a miteinander in Kontakt bringen, wie in 19 dargestellt, und
(4) das Werkstück 101 und das Schneidwerkzeug 1a voneinander trennen, wie in 20 dargestellt.

Konkret weisen Beispiele für ein Material des in Schritt (1) vorbereiteten Werkstücks 101 Kohlenstoffstahl, legierten Stahl, Edelstahl, Gusseisen und Nichteisenmetalle auf. Im Schritt (1) wird das Schneidwerkzeug 1a in der in 18 dargestellten Ausführungsform vorbereitet.
Im Schritt (2) wird das Werkstück 101 basierend auf einer Drehachse O davon gedreht, wie in 18 dargestellt.
Im Schritt (3) wird relativ das Schneidwerkzeug 1a nahe an das sich drehende Werkstück 101 gebracht, indem das Schneidwerkzeug 1a in einer Pfeilrichtung Y1 bewegt wird. Anschließend wird das Schneidwerkzeug 1a in Kontakt mit dem Werkstück 101 gebracht, das wie in 19 dargestellt gedreht wird. Das Werkstück 101 wird geschnitten, indem die Schneidkante des Schneidwerkzeugs 1a mit dem Werkstück 101 in der in 19 dargestellten Ausführungsform in Kontakt gebracht wird. Das Werkstück 101 kann geschnitten werden, während das Kühlmittel bedingt wird, aus der ersten und der zweiten Austrittsöffnung auszuströmen.
Im Schritt (4) wird das Schneidwerkzeug 1a weit vom Werkstück 101 entfernt gehalten, um das maschinell bearbeitete Produkt 103 zu erhalten, indem das Schneidwerkzeug 1a in einer Pfeilrichtung Y2 bewegt wird, wie in 20 dargestellt.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des maschinell bearbeiteten Produkts 103 in der Ausführungsform ermöglicht die Verwendung des Schneidwerkzeugs 1a eine effiziente Kühlung der Schneidkante und eine geeignete Spanausgabe.
Alternativ kann das Werkstück 101 im Schritt (3) in die Nähe des Schneidwerkzeugs 1a gebracht werden. Das Werkstück 101 kann im Schritt (4) vom Schneidwerkzeug 1a entfernt gehalten werden. Wenn ein Schneidvorgang fortgesetzt werden soll, kann der Schritt, bei dem die Schneidkante mit verschiedenen Teilen des Werkstücks 101 in Kontakt gebracht wird, wiederholt werden, während das Werkstück 101 weiter gedreht wird.
Während die Schneidwerkzeuge 1 und die Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben beispielhaft erläutert wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt. Es ist natürlich möglich, beliebige Ausführungsformen vorzunehmen, sofern sie nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen.
Bezugszeichenliste

1a, 1b: Schneidwerkzeug
3: Hauptkörper
3a: erstes Ende
3b: zweites Ende
5: Halter
7: Einsatz
9: Befestigungselement (Schraube)
11: Schneidkante
13: Strömungspfad
15: erster Strömungspfad
17: zweiter Strömungspfad
19: dritter Strömungspfad
21: vierter Strömungspfad
23: Einströmöffnung
25: erste Ausströmöffnung
27: zweite Ausströmöffnung
101: Werkstück
103: maschinell bearbeitetes Produkt

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 2017195605 [0001]
JP 200775933 [0003]
JP 200187906 [0003]

Claims

Ein Schneidwerkzeug, aufweisend: einen Hauptkörper mit einer Stangengestalt, der sich entlang einer Mittelachse von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt, wobei der Hauptkörper aufweist eine Schneidkante, die angeordnet ist, um seitlich aus dem ersten Ende vorzustehen, einen ersten Strömungspfad, der entlang der Mittelachse angeordnet ist und eine Einströmöffnung aufweist, einen zweiten Strömungspfad, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der des ersten Strömungspfads, wobei der zweite Strömungspfad vom ersten Strömungspfad zum ersten Ende entlang der Mittelachse angeordnet ist, einen dritten Strömungspfad, der mit dem ersten Strömungspfad verbunden ist und eine erste Ausströmöffnung aufweist, und einen vierten Strömungspfad, der mit dem zweiten Strömungspfad verbunden ist und eine zweite Ausströmöffnung aufweist, und die erste Ausströmöffnung von einer gedachten Ebene, die die Mittelachse und die Schneidkante aufweist, weiter entfernt ist als die zweite Ausströmöffnung.
Das Schneidwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei ein Teil der ersten Ausströmöffnung in der gedachten Ebene enthalten ist.
Das Schneidwerkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der dritte Strömungspfad weiter von der gedachten Ebene entfernt angeordnet ist als der vierte Strömungspfad.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die zweite Ausströmöffnung zur Schneidkante hin öffnet.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der dritte Strömungspfad so erstreckt, um sich mit zunehmender Entfernung vom ersten Strömungspfad von der gedachten Ebene zu entfernen.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich der vierte Strömungspfad parallel zur gedachten Ebene erstreckt.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Ausströmöffnung näher an einer Seite des ersten Endes angeordnet ist als die erste Ausströmöffnung.
Das Schneidwerkzeug gemäß Anspruch 7, wobei ein Winkel, der durch den vierten Strömungspfad und die Mittelachse gebildet ist, größer ist als ein Winkel, der durch den dritten Strömungspfad und die Mittelachse gebildet ist.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Ausströmöffnung in einer Vorderansicht aus einer Richtung orthogonal zur gedachten Ebene weiter von der Mittelachse entfernt angeordnet ist als die erste Ausströmöffnung.
Das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Innendurchmesser des vierten Strömungspfades kleiner ist als ein Innendurchmesser des zweiten Strömungspfades.
Ein Verfahren zur Herstellung eines maschinell bearbeiteten Produkts, aufweisend: Drehen eines Werkstücks, das Schneidwerkzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10 mit dem sich drehenden Werkstück in Kontakt bringen, und das Schneidwerkzeug vom Werkstück wegbewegen.