DE102020002866A1

DE102020002866A1 - Drehschneidwerkzeug mit Spanraum im Verhältnis zum Vorschub-pro-Zahn

Info

Publication number: DE102020002866A1
Application number: DE102020002866.7A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Volokh; Young Koon Park; Hyung Suk Kim; Hyun Seok Oh
Original assignee: YG-1 Co Ltd; YG 1 Co Ltd
Current assignee: YG-1 Co Ltd; YG 1 Co Ltd
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2021-10-28
Also published as: FR3109545A1; US11554426B2; FR3109545B1; CN113560645A; RU2743703C1; KR102208022B1; US20210331257A1

Abstract

Es wird ein Drehschneidwerkzeug vorgeschlagen, das einen Spanraum im Verhältnis zu einem Vorschub pro Zahn implementiert. Das Drehschneidwerkzeug enthält ein Schneidteil, in dem eine Vielzahl von Schneidzähnen und Spannuten abwechselnd ausgebildet sind, wobei ein Querschnitt des Schneidteils senkrecht zu einer Mittelachse in eine Vielzahl von Schneidzahnlücken unterteilt ist, die einen Abschnitt zwischen den Schneidkanten benachbarter Schneidzähne auf der Basis der Mittelachse definieren, so dass alle Schneidzahnlücken in unterschiedlichen Größen ausgelegt sind, oder einige der Vielzahl von Schneidzahnlücken in unterschiedlichen Größen von den anderen Schneidzahnlücken festgelegt sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Drehschneidwerkzeug, das einen Spanraum im Verhältnis zum tatsächlichen Vorschub-pro-Zahn realisiert, indem die Breite und Tiefe jeder Spannut im Verhältnis zum tatsächlichen Vorschub-pro-Zahn festgelegt werden.
Beschreibung des Standes der Technik
Zu den rotierenden Schneidwerkzeugen gehören Schaftfräser, Bohrer, Reibahlen und dergleichen. Solche Drehschneidwerkzeuge wie Schaftfräser oder Bohrer werden häufig für die präzise Metallbearbeitung eingesetzt. Ein Drehschneidwerkzeug wie z.B. ein Schaftfräser ist ein Werkzeug mit einem Schneidteil, das ein vorderes Ende und ein OD-Schneidteil mit Zähnen entlang einer Mittelachse als Drehachse, und einem Schaftteil umfasst, der an einem hinteren Ende ausgebildet ist und sich von dem Schneidteil aus erstreckt. Der OD-Schneidteil (Außenkanten), der auf der Seite der Schneidzähne vorgesehen ist, wird verwendet, um die Seite eines Werkstücks zu schneiden, und das vordere Ende mit der Unterkante wird verwendet, um die „Bodenflächen“ eines Werkstücks zu schneiden. Der Schneidteil hat einen Kern, der entlang der Mittelachse angeordnet ist, und Schneidzähne und Spannuten sind abwechselnd auf dem Außenumfang (OD) des Kerns angeordnet.
Werkstoffe solcher rotierenden Schneidwerkzeuge können Schnellarbeitsstahl, Vollhartmetall, kubisches Bornitrid, polykristalliner Diamant, Cermets, Keramiken und Kombinationen daraus umfassen. Diese Werkstoffe werden nach der Formbearbeitung mit verschiedenen Materialien beschichtet, um die Standzeit der Schaftfräser zu verlängern.
Derartige Drehschneidwerkzeuge können für eine Vielzahl von maschinellen Bearbeitungen eingesetzt werden und müssen daher in verschiedenen Formen passend zur jeweiligen Bearbeitung konstruiert werden, da sich die Bearbeitungseigenschaften für die jeweilige maschinelle Bearbeitung voneinander unterscheiden. Zum Beispiel werden Schaftfräser für Nutenfräsbearbeitungen mit unterschiedlicher Geometrie im Vergleich zu Schlichtfräsern konstruiert. Schlitz- und Schrupp-Seitenschneidebearbeitungen müssen Metall mit maximaler Abtragsleistung abtragen, und Schlicht-Seitenschneiden wird für Präzisionsschlichten verwendet, das eine relativ glatte Oberflächengüte in der Nähe der Zielabmessungen ermöglicht. Für die verschiedenen Bearbeitungsstufen sind in der Regel unterschiedliche Werkzeuge erforderlich, und der Werkzeugwechsel beansprucht Zeit für neue Einstellungen.
Die Werkzeugeigenschaften für das Nutfräsen, Schruppen und Schlichten des Seitenschneidens hängen mit dem „Kerndurchmesserverhältnis“ zusammen, d.h. dem Verhältnis von Kerndurchmesser d zu Werkzeugdurchmesser D, sowie mit der Anzahl der Spannuten. Die Werkzeugeigenschaften sind sehr wichtige Parameter, die mit den individuellen Bearbeitungseigenschaften, der Werkzeugsteifigkeit und der Spanabfuhr zusammenhängen. Grundsätzlich setzt sich der Durchmesser D des gesamten Werkzeugs aus dem Kerndurchmesser bzw. der Tiefe der Spannutentiefe zusammen.
Da die Tiefen der Spannuten konstant sind, kann der Querschnitt des Kerns so spezifiziert werden, dass er eine kreisförmige Form besitzt, so dass der Kerndurchmesser als der Abstand zwischen den Böden der Spannuten auf beiden Seiten des Kerns für eine gerade #(Zahl) von Zähnen und OD -2 H der Zähne für eine ungerade #(Zahl) von Zähnen definiert ist. Tiefschneidezähne erzeugen einen guten Spänefreiraum, so dass Schmiermittel dort leicht zugeführt werden kann, jedoch verschlechtert sich die Werkzeugsteifigkeit.
Zum Beispiel beträgt das Kerndurchmesserverhältnis beim Schlitzen bzw. Nutfräsen für einen zweischneidigen oder dreischneidigen Schaftfräser je nach Werkstoff eines Werkstücks vorzugsweise etwa 40% bis 55% und das Kerndurchmesserverhältnis beim Schrupp-Seitenschneiden für einen vierschneidigen Schaftfräser vorzugsweise etwa 50% bis 65%. Beim Schlichten mit einem Schaftfräsers mit 4~8 Schneiden beträgt das Kerndurchmesserverhältnis beim Schlicht-Seitenschneiden vorzugsweise etwa 60% bis 85%.
Wie in 1 dargestellt ist, können, wenn der Kernbereich für mehrere Abschnitte ausgelegt ist, eine Schlitzbearbeitung, eine Schrupp-Seitenschneidebearbeitung und eine Schlichtbearbeitung in einem einzigen Schaftfräser kombiniert werden.
Der Kernabschnitt kann auch so gestaltet werden, dass er anstelle des mehrstufigen Abschnitts eine konische, konvexe oder konkave Form aufweist, bei der der Kerndurchmesser vom vorderen Ende des Schneidteils zum Schaftteil hin allmählich zunimmt, was zur Verstärkung der Werkzeugsteifigkeit und der Schwingungsdämpfung beiträgt.
Es wurden Werkzeuge untersucht, die alle Funktionen des Nutenschneidens, des Schrupp-Seitenschneidens und des Schlicht-Seitenschneidens ausführen können. Zum Beispiel in US Pat. Nr. 6,742,968 (Milling Cutter) oder 9,333,565 (Rotary cutter) kann das Nutfräsen, Schrupp-Seitenschneiden und Schlicht-Seitenschneiden mit einem einzigen Werkzeug durchgeführt werden.
Im US-Patent Nr. 6,742,968 nimmt die Gesamtquerschnittsfläche bei Betrachtung in Richtung senkrecht zu einer Fräserachse, insbesondere der Kerndurchmesser, vom vorderen Ende des Schneidteils zum Schaftteil hin allmählich zu. Diese Konstruktion bietet einen Fräser mit ausreichendem Spanraum kombiniert mit einer verbesserten Steifigkeit.
Im US-Patent Nr. 9,333,565 ist der Kern so gestaltet, dass er eine Form hat, in der eine Vielzahl von Abschnitten in verschiedene Formen unterteilt ist. 1 zeigt einen Rotationsschneider des US-Patents Nr. 9,333,565 . Bei dem Rotationsschneider von 1 ist der Gesamtaußendurchmesser D des Schneidwerkzeugs zwar konstant, aber der Schneidteil 24 ist in vier Abschnitte 28, 30, 32 und 34 unterteilt. Jeder Abschnitt hat seine eigene Kernform und Länge. Es ist zu erkennen, dass der Kerndurchmesser so ausgelegt ist, dass er vom ersten Unterabschnitt 28 bis zum vierten Unterabschnitt 34 zunimmt, obwohl der Gesamtaußendurchmesser D konstant ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme gemacht, die im Stand der Technik auftreten, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Drehschneidwerkzeug bereitzustellen, bei dem ein Spanraum jeder Spannut entlang der Schnittlänge im Verhältnis zum tatsächlichen Vorschub-pro-Zahn und zum Abschnitt der Schnittlänge implementiert wird, indem die Breite und Tiefe jeder Spannut auf unterschiedliche Weise eingestellt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drehschneidwerkzeug bereitzustellen, das dafür ausgelegt ist, durch Optimierung der Spannutengeometrie mit einem einzigen Schaftfräser sowohl Nutfräsen, Schrupp-Seitenschneiden bzw. -fräsen als auch Schlicht-Seitenschneiden bzw. -fräsen durchzuführen.
Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, ist nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Drehschneidwerkzeug mit einem Schneidteil vorgesehen, bei dem eine Vielzahl von Schneidzähnen und Spannuten abwechselnd ausgebildet sind. Hierbei ist ein Querschnitt des Schneidteils senkrecht zu einer Mittelachse in eine Vielzahl von „Schneidzahnlücken‟ (Sektoren) unterteilt, die einen Abschnitt zwischen den Schneidkanten benachbarter Schneidzähne auf der Basis der Mittelachse definieren, so dass alle Schneidzahnlücken in unterschiedlichen Größen ausgelegt sind, oder einige der Vielzahl von Schneidzahnlücken im Vergleich zu den anderen Schneidzahnlücken in unterschiedlichen Größen festgelegt sind, so dass die Größe der Spannutenlücke im Verhältnis zur Größe der Schneidzahnlücke größer ausgebildet ist, wodurch ein Spanraum im Verhältnis zum wirkenden Vorschub für jeden Schneidzahn zur Optimierung der Schneidleistung in einem ausreichendem Maße gewährleistet ist. Andererseits kann das Drehschneidwerkzeug, falls erforderlich, ein Schaftteil am hinteren Ende des Schneidteils enthalten.
Nach einer Ausführungsform kann es so ausgestaltet sein, dass die Spannut der Schneidezahnlücke umso breiter ist, je größer die Schneidezahnlücke ist. Darüber hinaus kann es auch so konstruiert sein, dass die Tiefe der Spannut der Schneidzahnlücke umso tiefer ist, je größer die Schneidzahnlücke ist. Und die Tiefe und Breite der Spannut kann im Verhältnis zum tatsächlichen Vorschub pro Zahn in der Schneidzahnlücke tiefer und breiter sein.
Unterteilung des Kerns
Nach einer Ausführungsform kann ein Spannutenprofil jeder Spannut des Schneidteils aufgrund der Veränderung der Kerndicken in mehrere Profilabschnitte entlang der Mittelachse unterteilt werden. Dabei wird die Dicke des Kerns als Abstand des Spannutengrundes in der Schneidzahnlücke von der Mittelachse gemessen.
Hierbei kann die Vielzahl der Spannutenprofilabschnitte einen Nutfräs- bzw. Schlitzzielabschnitt, einen Schrupp-Seitenschneide-Zielabschnitt und einen Schlicht-Seitenschneide-Zielabschnitt umfassen, die nacheinander vom vorderen Ende zum hinteren Ende des Schneidteils angeordnet sind. Die Spannutenprofilabschnitte können auch einen Verbindungsabschnitt umfassen, der den seitlichen Fräsabschnitt mit dem hinteren Ende des Schneidteils verbindet. Zusätzlich kann mindestens ein aus der Vielzahl von Abschnitten ausgewählter Abschnitt in eine konische Form oder andere Formen maschinell bearbeitet werden, z.B. konkave oder konvexe Formen, bei denen die Kerndicke zum hinteren Ende hin allmählich zu- oder abnimmt.
Nach einer anderen Ausführungsform kann zusätzlich zur Bildung der Spannut der Schneidzahnlücke, die im Verhältnis zur Größe der Schneidzahnlücke tiefer ist, auch die Länge aller Profilabschnitte mit Ausnahme des Abschnitts, der mit dem hinteren Ende des Schneidteils verbunden ist, festgelegt werden, um im Verhältnis zur Tiefe der Spannut länger zu sein.
Wenn das Drehschneidwerkzeug in Querschnitten entlang der Mittelachse in mehrere Schneidzahnlücken unterteilt wird, wird die Spannut im Verhältnis zu der Größe der Schneidzahnlücke breiter und tiefer ausgebildet, wodurch ein ausreichender Spanraum im Verhältnis zur Größe des tatsächlichen Vorschubs pro Zahn für jeden Schneidzahn gewährleistet und somit die Schnittleistung optimiert wird.
Darüber hinaus ist das Drehschneidwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgelegt, dass es alle Bearbeitungseigenschaften des Nutenschneidens, des Schrupp-Seitenschneidens und des Schlicht-Seitenschneidens erfüllt, wodurch sowohl das Nutenschneiden, das Schrupp-Seitenschneiden und das Schlicht-Seitenschneiden mit einem einzigen Schaftfräser durchgeführt werden kann.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer ersichtlich, bei denen:

1 eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht ist, die einen bekannten Schaftfräser darstellt;
2 eine Ansicht ist, die eine Seitenansicht eines Drehschneidwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' von 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' von 2 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
5 eine Ansicht ist, die konzeptionell die Form eines Schneidkerns des Drehschneidwerkzeugs von 3 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst ein Drehschneidwerkzeug 200 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schneidteil 210, das entlang einer Mittelachse 11 ausgebildet ist, und ein Schaftteil 230, der am hinteren Ende des Schneidteils 210 vorgesehen ist. Das Drehschneidwerkzeug entspricht einem Schaftfräser, einem Bohrer oder dergleichen. Obwohl das Drehschneidwerkzeug 200 von 2 einen konventionellen Schaftfräser aus Vollmaterial darstellt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen beschränkt, sondern kann auch auf verschiedene Arten von Drehschneidwerkzeugen angewendet werden, wie z.B. einen Kopfteilungsfräser oder einen Hartlötfräser. Darüber hinaus können einige Drehschneidwerkzeuge eine Schraubennut im Kern am hinteren Ende des Schneidteils haben, anstatt den Schaftteil 230, wie in 2 dargestellt, und die vorliegende Erfindung wird auch auf diese Art von Drehschneidwerkzeugen angewandt. Die folgende Beschreibung wird jedoch auf der Grundlage von 2 mit dem Schaftteil 230 beschrieben. Im Falle des Drehschneidwerkzeugs ohne den Schaftteil kann der Schaftteil einem „hinteren Ende des Schneidteils“ entsprechen.
Obwohl 2 ein quadratisches Drehschneidwerkzeug 200 illustriert, bei dem ein vorderes Ende 201 des Schneidteils 210 flach ist, kann die vorliegende Erfindung auf einige der in der Technik bekannten rotierenden Schneidwerkzeuge angewandt werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf alle kugelförmigen Bullennasen-Schneiden angewendet werden, die entsprechend der Form des Schneidteils 210 und des vorderen Endes 201 klassifiziert sind und einen konstanten Außendurchmesser OD und eine ungleiche Spannutenraumaufteilung aufweisen. Darüber hinaus kann das Schaftteil 230 in jede Form maschinell bearbeitet werden, einschließlich eines geraden, flachen, kombinierten oder konischen Schaftes.
Das Drehschneidwerkzeug 200, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, sollte mindestens eine Vielzahl von Seitenzähnen 206 aufweisen. Am Beispiel des in 2 dargestellten Schaftfräsers weist das Schneidteil 210 abwechselnd Schneidzähne 203 und Spannuten 204 über das Stirnende 201 und eine Umfangsfläche 202 auf. Der Schneidzahn 203 umfasst einen unteren Zahn 205, der am vorderen Ende 201 vorgesehen ist, und einen Seitenzahn 206, der auf der Umfangsfläche ausgebildet ist und sich vom unteren Zahn 205 aus erstreckt. Der Schneidzahn ist spiralförmig oder gerade entlang eines Kerns des Schneidteils angeordnet, der entlang der Mittelachse 11 angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung optimiert jedoch die Schneidleistung des rotierenden Schneidwerkzeugs, indem der Spanraum der Spannut entsprechend dem tatsächlichen Vorschub pro Zahn für jeden Schneidzahn optimiert wird. In Anbetracht der Tatsache, dass der Vorschub-pro-Zahn in Abhängigkeit von einem zentralen Winkel der einzelnen Zahnlücke bestimmt wird, ist das Drehschneidwerkzeug der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zahnlücken festgelegt sind, um eine unterschiedliche Größe aufzuweisen. Die Schneidzahnlücke bezieht sich dabei auf eine Lücke (oder einen Winkel davon), die der Schneidzahn in einem Querschnitt senkrecht zur Mittelachse 11 des Drehschneidwerkzeugs 200 in Bezug auf die Mittelachse 11 einnimmt. Die Schneidzahnlücke wird durch einen Sektor zwischen den benachbarten Schneidkanten definiert. Daher sind der Querschnitt des Drehschneidwerkzeugs mit vier Schneidzähnen in vier Schneidzahnlücken und der Querschnitt des Drehschneidwerkzeugs mit fünf Schneidkanten in fünf Schneidzahnlücken unterteilt. Da in der vorliegenden Erfindung die Schneidezahnlücken nicht gleich groß eingestellt sind, können alle Schneidezahnlücken unterschiedlich sein, oder aber einige der Schneidezahnlücken können gleich, die anderen können unterschiedlich sein.
3 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem vier Schneidzähne 301, 303, 305 und 307 und vier Spannuten 311, 313, 315 und 317 so geformt sind, dass der Querschnitt des Drehschneidwerkzeugs in vier verschiedene Schneidzahnlücken unterteilt ist. Unter Bezugnahme auf 3 sind die Schneidzahnlücken wie in Gleichung 1 unten so angeordnet, dass eine erste Schneidzahnlücke #11 größer als eine zweite Schneidzahnlücke #12 ist, eine dritte Schneidzahnlücke #13 kleiner als eine vierte Schneidzahnlücke #14 ist, und die zweite Schneidzahnlücke #12 und die vierte Schneidzahnlücke #14 die gleiche Größe aufweisen. $# 11 > # 12 = # 14 > # 13$
Da die Schneidzahnlücke aus Abschnitten besteht, die von den Stegen des Schneidzahns und einem Abschnitt, der von der Spannut besetzt ist, eingenommen werden, können, wenn die Schneidzahnlücken im Drehschneidwerkzeug 200 nicht gleich groß sind, die Stege der Schneidzähne eine unterschiedliche Größe haben, die Spannuten eine unterschiedliche Breite haben oder sowohl die Größe der Stege als auch die Breite der Spannuten unterschiedlich sein. In Anbetracht der Tatsache, dass der Vorschub pro Zahn im Verhältnis zu der Größe der Schneidzahnlücke zunimmt, ist es jedoch vorzuziehen, den Spanraum ausreichend sicherzustellen, indem die Spannutlücke im Verhältnis zur Größe der Schneidzahnlücke größer gestaltet wird. Mit anderen Worten, es ist vorzuziehen, die Spannut im Verhältnis zur Größe der Schneidzahnlücke breiter und tiefer auszubilden.
3 zeigt ein Beispiel, bei dem die Spannutenbreiten nicht gleich groß sind, so dass die Spannutenbreiten im Verhältnis zur Größe der Schneidzahnlücke variieren. So sind die Spannutenbreiten so angeordnet, dass eine erste Spannutenbreite w11 breiter ist als eine zweite Spannutenbreite w12, eine dritte Spannutenbreite w13 schmaler ist als eine vierte Spannutenbreite w14 und die zweite Spannutenbreite w12 und die vierte Spannutenbreite w14 die gleiche Größe aufweisen. Entsprechend dieser Konfiguration, bei der die Schneidzahnlücken unterschiedlich groß sind und sich der Spanraum der Spannut mit zunehmender Schneidzahnlücke vergrößert, wird der Spanraum der Spannut in Abhängigkeit vom Vorschub-pro-Zahn optimiert.
Darüber hinaus können nach einer Ausführungsform, wie in 3 dargestellt, die Tiefen der Spannuten im Verhältnis zur Größe der Schneidzahnlücke unterschiedlich eingestellt werden. So sind die Spannuttiefen so angeordnet, dass eine erste Spannuttiefe H11 tiefer ist als eine zweite Spannuttiefe H12, eine dritte Spannuttiefe H13 flacher ist als eine vierte Spannuttiefe H14, und die zweite Spannuttiefe H12 und die vierte Spannuttiefe H14 die gleiche Größe aufweisen. Entsprechend dieser Konfiguration, bei der der Spanraum der Spannut mit zunehmender Schneidzahnlücke vergrößert wird, wird der Spanraum der Spannut in Abhängigkeit vom Vorschub-pro-Zahn optimiert. Der Vorschub-pro-Zahn in Abhängigkeit von der Tiefe und Breite der Spannut ist in den nachfolgenden Gleichungen 2 bis 5 dargestellt. Dabei ist Ft1 ein tatsächlicher Vorschub pro Zahn eines ersten Schneidzahns, Ft2 ein tatsächlicher Vorschub pro Zahn eines zweiten Schneidzahns, Ft3 ein tatsächlicher Vorschub pro Zahn eines dritten Schneidzahns und Ft4 ein tatsächlicher Vorschub pro Zahn eines vierten Schneidzahns. $\frac{H 11}{H 12} \approx \frac{F t 1}{F t 2}$
$\frac{W 11}{W 12} \approx \frac{F t 1}{F t 2}$
$\frac{H 12}{H 13} \approx \frac{F t 2}{F t 3}$
$\frac{W 12}{W 13} \approx \frac{F t 2}{F t 3}$
Andererseits ist es bevorzugt, dass die Breite und die Tiefe der Spannut so gestaltet werden, dass sie entsprechend dem tatsächlichen Vorschub-pro-Zahn miteinander korrelieren. Daher gilt wie in 3, je breiter die Spannut, desto tiefer ist die Spannut, und umgekehrt, je schmaler die Spannut, desto flacher ist die Spannut. Während der Konstruktion des Schaftfräsers sind die Breite und Tiefe der Spannuten möglicherweise nicht direkt proportional zum tatsächlichen Vorschub pro Zahn und hängen von der Stegbreite des Schneidzahns ab.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Schneidzahnlücke nicht gleich ist, und diese relativ groß festzulegende Schneidzahnlücke wird nach dem Konstruktionszweck des entsprechenden Drehschneidwerkzeugs 200 bestimmt. Obwohl wie in 3 die erste Schneidzahnlücke #11 grösser ist als die zweite Schneidzahnlücke #12, die dritte Schneidzahnlücke #13 kleiner ist als die vierte Schneidzahnlücke #14, und die zweite Schneidzahnlücke #12 und die vierte Schneidzahnlücke #14 die gleiche Größe aufweisen, was nur ein Beispiel ist, kann die vorliegende Erfindung, abhängig von den Konstruktionsspezifikationen des Drehschneidwerkzeugs, entsprechend andere Anordnungen verwirklichen.
Darüber hinaus ist im Beispiel von 3 die Stegbreite der ersten Schneidkante 301 so ausgelegt, dass sie relativ am schmalsten ist, während die erste Schneidzahnlücke #11 so geformt ist, dass sie die größte Abmessung aufweist. Diese Konstruktion ist jedoch nur eine Option. Mit anderen Worten, die Stegbreite des Schneidezahns ist in der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung und kann selektiv nach der Stärke des Schneidzahns und/oder den maximalen Schnittkräften bestimmt werden.
4 zeigt ein Beispiel, bei dem fünf Schneidzähne und fünf Spannuten so ausgebildet sind, dass eine erste Schneidzahnlücke #21 größer als eine zweite Schneidzahnlücke #22 ist, die zweite Schneidzahnlücke #22 größer als eine dritte Schneidzahnlücke #23 ist, eine vierte Schneidzahnlücke #24 gleich groß wie die zweite Schneidzahnlücke #22 ist, und eine fünfte Schneidzahnlücke #25 die gleiche Größe wie die dritte Schneidzahnlücke #23 aufweist.
Je nach Größe der Schneidzahnlücke ist eine erste Spannuttiefe H21 tiefer als eine zweite Spannuttiefe H22, die zweite Spannuttiefe H22 tiefer als eine dritte Spannuttiefe H23, eine vierte Spannuttiefe H24 gleich groß wie die zweite Spannuttiefe H22, und eine fünfte Spannuttiefe H25 gleich groß wie die dritte Spannuttiefe H23. In Verbindung mit den Spannuttiefen ist eine erste Spannutbreite w21 breiter als eine zweite Spannutbreite w22, die zweite Spannutbreite w22 ist breiter als eine dritte Spannutbreite w23, eine vierte Spannutbreite w24 hat die gleiche Größe wie die zweite Spannutbreite w22, und eine fünfte Spannutbreite w25 hat die gleiche Größe wie die dritte Spannutbreite w23.
Wie in den 3 und 4 ist die Querschnittsgeometrie der Spannut entsprechend den Konstruktionsspezifikationen des Drehschneidwerkzeugs optional. Daher kann die Querschnittsgeometrie der Spannut unter Berücksichtigung der Festigkeit, Reliefform und dergleichen des Schneidzahns ausgelegt werden.
Da die Nuttiefen in den 3 und 4 nicht gleich sind, ist der Kern des Schneidteils 210 nicht kreisförmig. Daher ist es nicht möglich, den Kerndurchmesser im Drehschneidwerkzeug gemäß den 3 und 4 zu definieren. Es ist möglich, die Zahntiefe und das Spannutenprofil entlang der Mittelachse zu definieren. In Bezug auf die Mittelachse 11 ist jedoch der Abstand von der maximalen Spannuttiefe zur Mittelachse in jedem Querschnitt umso geringer, je tiefer die Spannut ausgebildet ist.
Ausführungsform (FIG. 5)
Unterdessen kann das Drehschneidwerkzeug 200 gemäß der vorliegenden Erfindung auch so konstruiert werden, dass es das gesamte Schlitzen, Schrupp-Seitenschneiden und Schlicht-Seitenschneiden durch Unterteilen des Kerns 500 des Schneidteils 210 in eine Vielzahl von Abschnitten ausführen kann, indem jedes Spannutenprofil entlang der Mittelachse in Abschnitte unterteilt wird.
Es ist zu beachten, dass, da das Drehschneidwerkzeug 200 so konfiguriert ist, dass die Spannuten mit unterschiedlichen Tiefen den Kern 500 spiralförmig umlaufen, die Querschnittsform des Kerns 500 senkrecht zur Mittelachse 11 entlang der Mittelachse nicht konstant ist. Wenn daher gesagt wird, dass der Abstand von der maximalen Spannuttiefe zur Mittelachse des Kerns 500 in einigen Abschnitten allmählich zunimmt, gleich ist oder abnimmt, muss der Abstand von der maximalen Spannuttiefe zur Mittelachse des Kerns durch die Höhe des Bodens der einzelnen Spannut in Bezug auf die Mittelachse 11 gemessen werden. Mit anderen Worten, die Konstante des Abstands von der maximalen Spannuttiefe zur Mittelachse des Kerns im Abschnitt bedeutet, dass, obwohl sich die Bodenhöhe der mehreren Spannuten von der Mittelachse 11 voneinander unterscheidet, sich die Bodenhöhe der mehreren Spannuten in einem bestimmten Abschnitt nicht ändert, und der zunehmende Abstand von der maximalen Spannuttiefe zur Mittelachse in einem Abschnitt bedeutet, dass die verschiedenen Bodenhöhen der mehreren Spannuten in dem bestimmten Abschnitt allmählich zunehmen.
5 veranschaulicht konzeptionell das Spannutenprofil eines Kerns 500 des Schneidteils 210 des Drehschneidwerkzeugs aus 3 entlang einer einzelnen Spannut. 5 ist jedoch keine seitliche Querschnittsansicht des Schneidteils 210, das über eine einzelne, durch die Mittelachse 11 verlaufende Fläche geschnitten wurde. 5A veranschaulicht das Spannutenprofil eines Kerns oder eine Spannutenhöhenänderung des Kerns entlang des Bodens der ersten Spannut 311, 5B veranschaulicht das Spannutenprofil eines Kerns oder eine Spannutenhöhenänderung des Kerns entlang der Böden der zweiten Spannut 313 und der vierten Spannut 317, und 5C veranschaulicht das Spannutenprofil eines Kerns oder eine Spannutenhöhenänderung des Kerns entlang des Bodens der dritten Spannut 315. Unter Bezugnahme auf 5 ist wie in 3 die Tiefe der Spannut so ausgelegt, dass die erste Spannuttiefe H11 tiefer ist als die zweite Spannuttiefe H12, die dritte Spannuttiefe H13 flacher ist als die vierte Spannuttiefe H14, und die vierte Spannuttiefe H14 die gleiche Größe wie die zweite Spannuttiefe H12 aufweist. Zusätzlich ist der Kern 500 so vorgesehen, dass die Böden der vier Spannuten 311, 313, 315 und 317 so maschinell bearbeitet werden, dass ein Schlitz-Zielbereich, ein Schrupp-Seitenschneiden-Zielbereich und ein Schlicht-Seitenschneiden-Zielbereich aufeinanderfolgend vom vorderen Ende des Schneidteils 201 zum Schaftteil 230 hin angeordnet sind, und schließlich ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Schlicht-Seitenschneiden-Zielbereich und dem Schaftteil 230 angeordnet ist.
In 5 ist der Abstand von der maximalen Spannuttiefe zur Mittelachse des Kerns 500 so ausgelegt, dass der Abstand von der maximalen Spannuttiefe zur Mittelachse des Kerns 500 in den Schlitz- und Schrupp-Seitenschneidebereichen konstant gehalten wird, während der Abstand von der maximalen Spannuttiefe zur Mittelachse des Kerns im Schlicht-Seitenschneidebereich in einer konischen Form allmählich zunimmt. Im Schlicht-Seitenschneidebereich werden die Tiefen der ersten Spannut 311, der zweiten Spannut 313, der dritten Spannut 315 und der vierten Spannut 317 ebenfalls proportional reduziert, um sich der konischen Form anzupassen.
Darüber hinaus wird die Ausführungsform von 5 so umgesetzt, dass sich neben der Breite und Tiefe der Spannut, die sich proportional zur Größe der Schneidzahnlücke ändern, auch die Längen des Zielbereichs des Schlitzens, des Zielbereichs des Schrupp-Seitenschneidens und des Zielbereichs des Schlicht-Seitenschneidens proportional zur Größe der Schneidzahnlücke ändern. Daher ist es so konfiguriert, dass der Schlitz-Zielbereich S#1 der ersten Spannut 311 länger als der Schlitz-Zielbereich S#2 der zweiten Spannut 313 ist, der Schlitz-Zielbereich S#3 der dritten Spannut 315 kürzer als der Schlitz-Zielbereich S#4 der vierten Spannut 317 ist, und der Schlitz-Zielbereich S#4 der vierten Spannut 317 die gleiche Länge wie der Schlitz-Zielbereich S#2 der zweiten Spannut 313 aufweist. In ähnlicher Weise ist es so konfiguriert, dass der Zielbereich R#1 für das Schrupp-Seitenschneiden der ersten Spannut 311 länger als der Zielbereich R#2 für das Schrupp-Seitenschneiden der zweiten Spannut 313 ist, der Zielbereich R#3 für das Schrupp-Seitenschneiden der dritten Spannut 315 kürzer als der Zielbereich R#4 für das Schrupp-Seitenschneiden der vierten Spannut 317 ist, und der Zielbereich R#4 für das Schrupp-Seitenschneiden der vierten Spannut 317 die gleiche Länge wie der Zielbereich R#2 für das Schrupp-Seitenschneiden der zweiten Spannut 313 aufweist. Ferner ist es so konfiguriert, dass der Zielbereich F#1 für das Schlicht-Seitenschneiden der ersten Spannut 311 länger als der Zielbereich F#2 für das Schlicht-Seitenschneiden der zweiten Spannut 313 ist, der Zielbereich F#3 für das Schlicht-Seitenschneiden der dritten Spannut 315 kürzer als der Zielbereich F#4 für das Schlicht-Seitenschneiden der vierten Spannut 317 ist, und der Zielbereich F#4 für das Schlicht-Seitenschneiden der vierten Spannut 317 die gleiche Länge wie der Zielbereich F#2 für das Schlicht-Seitenschneiden der zweiten Spannut 313 aufweist.
Durch diese Ausführung ist es möglich, die Steifigkeit des Kerns zu gewährleisten und Vibrationen in den Seitenschneidebereichen zu minimieren und gleichzeitig einen ausreichenden Spanraum im Schlitz-Zielbereich zu gewährleisten.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurde, beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsformen, sondern es ist offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen von den Fachleuten auf dem Gebiet der Technik, dem die Erfindung angehört, vorgenommen werden können, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Gehalt der Erfindung abzuweichen, und diese Modifikationen sollten nicht individuell vom technischen Gehalt oder Umfang der vorliegenden Erfindung verstanden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6742968 [0010, 0011]
US 9333565 [0010, 0012]

Claims

Drehschneidwerkzeug aufweisend: ein Schneidteil, in dem eine Vielzahl von Schneidzähnen und Spannuten abwechselnd ausgebildet ist, wobei ein Querschnitt des Schneidteils senkrecht zu einer Mittelachse in eine Vielzahl von Schneidzahnlücken unterteilt ist, die einen Bereich zwischen nahen Schneidkanten benachbarter Schneidzähne auf der Basis der Mittelachse definieren, so dass alle Schneidzahnlücken in unterschiedlichen Größen gestaltet sind, oder einige der Vielzahl von Schneidzahnlücken in unterschiedlichen Größen von den anderen Schneidzahnlücken festgelegt sind, wobei eine Spannutraum in jeder Schneidzahnlücke proportional zur Größe der Schneidzahnlücke ausgebildet ist.
Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 1, bei dem eine Breite der Spannut in der Schneidzahnlücke größer als die Schneidzahnlücke ist.
Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 1, bei dem eine Tiefe der Spannut in der Schneidzahnlücke tiefer ist, je größer die Schneidzahnlücke ist.
Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Tiefe und Breite der Spannut tiefer und breiter ist, je größer die Schneidzahnlücke ist.
Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 1, bei dem die Tiefe der Spannut in der Schneidzahnlücke tiefer ist, wenn die Schneidzahnlücke im Verhältnis zum tatsächlichen Vorschub pro Zahn in der Schneidzahnlücke größer ist.
Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 1, bei dem die Breite der Spannut in der Schneidzahnlücke im Verhältnis zum tatsächlichen Vorschub pro Zahn breiter ist.
Drehschneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein Spannutenprofil jeder Spannut des Schneidteils auf der Grundlage einer Abstandsänderung vom Boden jeder Spannut zur Mittelachse in eine Vielzahl von Abschnitten entlang der Mittelachse unterteilt ist.
Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 7, bei dem die Spannuttiefe im Verhältnis zur Größe der Schneidzahnlücke und die Länge des Spannutenprofilquerschnitts im Verhältnis zur Spannuttiefe ausgebildet sind.
Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 7, bei dem die Vielzahl der Spannutenprofilabschnitte einen Schlitzabschnitt, einen Schrupp-Seitenschneideabschnitt, einen Schlicht-Seitenschneideabschnitt und einen Verbindungsabschnitt umfasst, die aufeinanderfolgend von einem vorderen Ende zu einem hinteren Ende des Schneidteils angeordnet sind.
Drehschneidwerkzeug nach Anspruch 9, bei dem mindestens ein Abschnitt, der aus dem Schlitz-Zielabschnitt, dem Schrupp-Seitenschneide-Zielabschnitt und dem Schlicht-Seitenschneide-Zielabschnitt ausgewählt ist, eine Form hat, bei der der Abstand vom Boden der Spannut zur Mittelachse allmählich abnimmt, wenn er sich zum hinteren Ende hin verlängert.