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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schneiden einer baumförmigen Nut und auf ein sich drehendes Schneidwerkzeug, und insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zum Schneiden einer baumförmigen Nut zum Anbringen einer Turbinenschaufel an einen Außenumfang eines Rotors, und auf ein sich drehendes Schneidwerkzeug, das für das Schneidverfahren verwendet wird.
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Herkömmlicherweise ist es erforderlich, eine Nut, in die ein Basisabschnitt einer Turbinenschaufel einzufügen ist, in einer Welle eines Rotors auszubilden, falls der Turbinenrotor für einen Generator hergestellt wird. Normalerweise hat die Nut eine tannenbaumförmige Kontur oder eine weihnachtsbaumförmige Kontur, und sie wird mit einer Vielzahl an Unterschneidungen versehen. Diese Art einer baumförmigen Nut ist im Allgemeinen hinsichtlich einer Mitte der Nut bilateral symmetrisch, sie ist derart bearbeitet, dass sich die Nut in einer Nuttiefenrichtung in Gestalt eines umgedrehten Weihnachtsbaums allmählich so verengt, dass sich die Nutenbreite vergrößert und verkleinert, und enge Abschnitte, an denen die Nutbreite kleiner ist, wechseln sich mit breiten Abschnitten ab, an denen die Nutbreite größer ist. Um diese Art einer baumförmigen Nut in einem einzigen Verarbeitungsschritt zu bearbeiten, kann zum Beispiel ein Weihnachtsbaumschneider verwendet werden (z. B. mit Bezug auf Patentdruckschrift 1). Da jedoch eine komplexe Nut in einem einzigen Verarbeitungsschritt ausgebildet wird, wird eine große Last auf den Weihnachtsbaumschneider aufgebracht, und eine ausreichende Haltbarkeit ist erforderlich. Daher ist ein Verfahren bekannt, bei dem die baumförmige Nut nicht in einem einzigen Verarbeitungsschritt ausgebildet wird, sondern in einer Vielzahl an Prozessen.
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Zum Beispiel haben die bekannten Prozesse zum Ausbilden einer baumförmigen Nut, wie sie in der 12 gezeigt sind, vier Prozesse eines ”Prozesses einer abgeschrägten Nut”, eines ”Prozesses eines T-Schlitzes”, eines ”Halbfertigbearbeitungsprozesses” und eines ”Endbearbeitungsprozesses”. Zunächst wird bei dem Prozess der abgeschrägten Nut eine abgeschrägte Nut in ein Arbeitsmaterial 1 durch ein Schrägungswerkzeug 110 geschnitten. Als nächstes wird bei dem Prozess des T-Schlitzes ein T-Schlitzabschnitt in den Boden der abgeschrägten Nut durch ein T-Schlitzwerkzeug 111 geschnitten. Dann wird die baumförmige Nut durch ein Halbfertigbearbeitungswerkzeug 112 derart geschnitten, dass ein spezifiziertes Schneidaufmaß in Bezug auf eine endgültig geplante Nutform belassen wird. Schließlich wird das Schneidaufmaß, das belassen wurde, durch ein Endbearbeitungswerkzeug 113 ein einziges Mal geschnitten, und die Bearbeitung wird entlang der Endbearbeitungsform durchgeführt. Auf diese Art und Weise wird die baumförmige Nut in dem Arbeitsmaterial 1 ausgebildet.
- Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2001 71210
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Bei den bekannten Prozessen zum Schneiden der baumförmigen Nut, wie sie in der 12 gezeigt sind, werden bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess enge Abschnitte in der endbearbeiteten Form jeweils durch Abschnitte mit reduziertem Durchmesser des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 112 ausgebildet, die in einer radial nach innen gerichteten Richtung enger werden; jedoch kann eine Last auf die Abschnitte mit reduziertem Durchmesser während des Schneidens aufgebracht werden, da die Abschnitte mit reduziertem Durchmesser einen reduzierten Durchmesser haben, und die Abschnitte mit reduziertem Durchmesser können brechen. Um zu verhindern, dass eine Last auf die Abschnitte mit reduziertem Durchmesser aufgebracht wird, bestand ein Problem dahingehend, dass der Schneidvorschub nicht schneller gemacht werden konnte, wodurch die baumförmige Nut nicht schnell geschnitten wird. Des Weiteren bestand außerdem ein Problem, dass die vier Prozesse zum Ausbilden einer einzigen baumförmigen Nut durchgeführt werden mussten, was zeitaufwendig und ineffizient sein kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme geschaffen, und es ist ihre Aufgabe, ein Verfahren zum Schneiden einer baumförmigen Nut und ein sich drehendes Schneidwerkzeug vorzusehen, die eine baumförmige Nut effizient schneiden können.
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Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Schneiden einer baumförmigen Nut vor, die eine Nut zum Anbringen einer Turbinenschaufel an einen Außenumfang eines Rotors ist, wobei die baumförmige Nut derart bearbeitet wird, dass die baumförmige Nut hinsichtlich einer Mitte der Nut bilateral symmetrisch ist und dass die baumförmige Nut in einer Nuttiefenrichtung in Gestalt eines umgedrehten Weihnachtsbaums allmählich derart enger wird, dass sich die Nutbreite erhöht und verringert, und wobei die baumförmige Nut abwechselnd einen engen Abschnitt, an dem die Nutbreite enger ist, und einen breiten Abschnitt aufweist, an dem die Nutbreite breiter ist, wobei das Verfahren durch Folgendes gekennzeichnet ist: falls eine geplante Form der auszubildenden, baumförmigen Nut in einem Querschnitt entlang der Nuttiefenrichtung betrachtet wird, einen Grobschneidschritt zum Schneiden einer abgeschrägten Form, bei der sich die Nutbreite in der Nuttiefenrichtung verengt, während ein spezifiziertes Schneidaufmaß für jenen Abschnitt belassen wird, der der enge Abschnitt wird, und einen Halbfertigbearbeitungsschritt zum Durchführen eines Schneidens derart, dass ein spezifiziertes Schneidaufmaß für jenen Abschnitt belassen wird, der der breite Abschnitt wird, während jener Abschnitt vermieden wird, der der enge Abschnitt wird, für den das Schneidaufmaß belassen wurde, und einen Endbearbeitungsschritt zum Schneiden des Schneidaufmaßes, das für jenen Abschnitt belassen wurde, der der enge Abschnitt wird, und des Schneidaufmaßes, das für jenen Abschnitt belassen wurde, der der breite Abschnitt wird.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer baumförmigen Nut 5.
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2 zeigt ein Flussdiagramm von Prozessen zum Schneiden einer baumförmigen Nut.
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3 zeigt eine erläuternde Darstellung, die den Inhalt eines Grobschneidprozesses zeigt.
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4 zeigt eine Seitenansicht eines Grobschneidwerkzeugs 20.
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5 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts, der durch eine Strichpunktlinie 51 umschlossen ist, die in der 3 gezeigt ist.
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6 zeigt eine erläuternde Ansicht, die den Inhalt eines Halbfertigbearbeitungsprozesses zeigt.
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7 zeigt eine Seitenansicht eines Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30.
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8 zeigt eine Ansicht des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 bei Betrachtung von einer Spitzenendseite in einer axialen Richtung.
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9 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts, der durch eine Strichpunktlinie 52 umschlossen ist, die in der 6 gezeigt ist.
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10 zeigt eine erläuternde Ansicht, die den Inhalt eines Endbearbeitungsprozesses zeigt.
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11 zeigt eine grafische Darstellung, die Ergebnisse eines Auswerttestes zeigt.
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12 zeigt ein Flussdiagramm von bekannten Prozessen zum Schneiden einer baumförmigen Nut.
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Nachfolgend werden ein Verfahren zum Schneiden einer baumförmigen Nut 5 und verschiedene Arten von sich drehenden Schneidwerkzeugen (20, 30), die für das Schneidverfahren verwendet werden, welche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind, in dieser Reihenfolge unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die baumförmige 5, die in der 1 gezeigt ist, ist eine Nut, die zum Anbringen einer Turbinenschaufel an einen Außenumfang eines Rotors verwendet wird, der als ein Generator verwendet wird.
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Zuerst wird die Form der baumförmigen beschrieben. Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist die baumförmige Nut 5, die in einem Arbeitsmaterial 1 ausgebildet hinsichtlich einer Mitte der Nut bilaterial symmetrisch, und sie ist derart ausgebildet, dass sich eine Nutbreite in einer Nuttiefenrichtung in einer umgedrehten Weihnachtsbaumform allmählich derart verengt, dass sich die Nutbreite vergrößert und verringert. An einer Innenumfangsfläche der baumförmigen Nut 5 sind ein erster enger Abschnitt 11, ein zweiter enger Abschnitt 12 und ein dritter enger Abschnitt 13 mit Intervallen wischen den engen Abschnitten in der Nuttiefenrichtung de ausgebildet, dass sich die Nutbreiten der engen Abschnitt allmählich verringern. Zusätzlich wird ein erster breiter Abschnitt 15 zwischen dem ersten engen Abschnitt 11 und dem zweiten engen Abschnitt 12 ausgebildet, und ein zweiter breiter Abschnitt 16 wird zwischen dem zweiten engen Abschnitt 12 und dem dritten engen Abschnitt 13 ausgebildet. Die Nutbreite des zweiten breiten Abschnitts 16 ist enger als die Nutbreite des ersten breiten Abschnitts 15. Des Weiteren wird ein T-Schlitzabschnitt 18, der in einer Flanschform in einer Richtung vorsteht, orthogonal zu der Nuttiefenrichtung ist, und der mit einer umgedrehten T-Form ausgebildet wird, in einen Nutboden der baumförmigen Nut 5 ausgebildet.
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Als nächstes werden Schneidprozesse der baumförmigen Nut 5 mit der vorstehend beschriebenen Form beschrieben. Wie dies in der 2 gezeigt ist, beinhalten die Prozesse zum Schneiden der baumförmigen Nut einen Grobschneidprozess (S10), einen Halbfertigbearbeitungsprozess (S11) und einen Endbearbeitungsprozess (S12). Nachfolgend werden die Inhalte von diesen drei Prozessen in der Reihenfolge im Einzelnen beschrieben.
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Zuerst wird der Grobschneidprozess (S10) beschrieben. Wie dies in der 3 gezeigt ist, falls angenommen wird, dass eine geplante Nutform 10 (durch eine Strichpunktlinie angegeben) schließlich in dem Arbeitsmaterial 1 ausgebildet wird, wird zuerst eine abgeschrägte Nut 2 durch ein Grobschneidwerkzeug 20 geschnitten. Die abgeschrägte Nut 2 wird mit einer abgeschrägten Form derart geschnitten, dass sich die abgeschrägte Nut 2 zu ihrer Spitzenendseite in der Nuttiefenrichtung der geplanten Nutform 10 allmählich verringert, und dass eine hintere Endseite gerade geschnitten wird. Das Schneiden wird in dem engen Abschnitt 11, dem zweiten engen Abschnitt 12 und dem dritten engen Abschnitt 13 der geplanten Nutform 10 derart durchgeführt, dass ein spezifiziertes Schneidaufmaß 50 belassen wird (mit Bezug auf die 5).
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Verglichen mit den bekannten Prozessen, die in der 12 gezeigt sind, wird hierbei bei einem bekannten Prozess zum Abschrägen der Nut nur eine abgeschrägte Nut in dem Arbeitsmaterial 1 ausgebildet, und das Schneiden wird für die engen Abschnitte der geplanten Nutform nicht durchgeführt, und in einem folgenden Halbfertigbearbeitungsprozess wird das Schneiden für die engen Abschnitte und die breiten Abschnitte durchgeführt. Andererseits hat der Grobschneidprozess des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels ein Merkmal, das Abschnitte, die zu dem ersten engen Abschnitt 11, dem zweiten engen Abschnitt 12, und dem dritten engen Abschnitt 13 werden, im Voraus durch Schneiden der abgeschrägten Nut 2 geschnitten werden.
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Als nächstes wird die Konfiguration des Grobschneidwerkzeugs 20 beschrieben. Wie dies in der 4 gezeigt ist, ist das Grobschneidwerkzeug 20 aus einem säulenförmigen Schaftabschnitt 21 und einem Schneidkantenabschnitt 22 konfiguriert, der an einem Spitzenendabschnitt in einer axialen Richtung des Schaftabschnitts 21 vorgesehen ist, und der im Wesentlichen mit einer Konusform ausgebildet ist, bei dem sich der Durchmesser zu der Spitzenendseite abgeschrägt verjüngt. Der Schneidkantenabschnitt 22 ist durch einen abgeschrägten Abschnitt 24, der an einer Spitzenendseite in der axialen Richtung ausgebildet ist, und durch einen geraden Abschnitt 25 konfiguriert, der an einer hinteren Endseite in der axialen Richtung ausgebildet ist.
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Als nächstes wird eine Beziehung zwischen den Abschnitten des Grobschneidwerkzeugs 20 und der Schneidform der abgeschrägten Nut 2 beschrieben. Wie dies vorstehend bei dem Grobschneidprozess beschrieben ist, der in der 3 gezeigt ist, wird das Schneiden bei dem ersten engen Abschnitt 11, dem zweiten engen Abschnitt 12 und dem dritten engen Abschnitt 13 der geplanten Nutform 10 derart durchgeführt, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird. Wie dies in der 5 gezeigt ist, wird insbesondere auch beim Ausbilden der abgeschrägten Nut 2 das Schneiden derart durchgeführt, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 an drei Punkten des ersten engen Abschnitts 11, des zweiten engen Abschnitts 12 und des dritten engen Abschnitts 13 belassen wird. Falls in diesem Fall die drei Punkte durch eine einzige Schräge verbunden sind, ist es möglich, das Schneiden unter Verwendung eines bekannten, normalen Schrägungswerkzeuges (ein Schrägschaftfräser) 110 durchzuführen (mit Bezug auf 12). Da jedoch tatsächlich die Nutbreite des dritten engen Abschnitts 13 breiter als erforderlich wird, ist es nicht möglich, das Schneiden ein einziges Mal derart durchzuführen, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 an den vorstehend beschriebenen drei Punkten belassen wird.
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Bei dem Grobschneidwerkzeug 20 des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels ist der Schneidkantenabschnitt 22 durch den abgeschrägten Abschnitt 24 und den geraden Abschnitt 25 ausgebildet, wie dies in der 4 gezeigt ist. Auch wenn zum Beispiel die vorstehend beschriebenen drei Punkte nicht durch eine einzige Schräge verbunden werden können, können zwei Punkte von den drei Punkten durch eine einzige Schräge verbunden werden. Falls insbesondere der erste enge Abschnitt 11 der geplanten Nutform 10 durch den geraden Abschnitt 25 derart geschnitten wird, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird, können der zweite enge Abschnitt 12 und der dritte enge Abschnitt 13 durch den abgeschrägten Abschnitt 24 so geschnitten werden, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird.
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Wenn zum Beispiel das Grobschneidwerkzeug 20 von der Seite betrachtet wird, wird angenommen, dass ein Außenumfangsabschnitt des Spitzenendes ein Punkt A ist, dass ein Außenumfangsabschnitt eines Grenzbereiches zwischen dem abgeschrägten Abschnitt 24 und dem geraden Abschnitt 25 ein Punkt B ist, und dass ein Außenumfangsabschnitt eines Grenzbereiches zwischen dem Schaftabschnitt 21 und dem Schneidkantenabschnitt 22 ein Punkt C ist. In diesem Fall wird das Schneiden durch einen geraden Abschnitt durchgeführt, der den Punkt C und den Punkt B derart verbindet, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 für den ersten engen Abschnitt 11 belassen wird, wie dies in der 5 gezeigt ist. Dementsprechend kann das Schneiden durch einen abgeschrägten, geraden Abschnitt durchgeführt werden, der den Punkt A und den Punkt B derart verbindet, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 für den zweiten engen Abschnitt 12 und den dritten engen Abschnitt 13 belassen wird. Bei dem Grobschneidprozess kann somit unter Verwendung des Grobschneidwerkzeugs 20 die abgeschrägte Nut 2 in einem einzigen Verarbeitungsschritt ausgebildet werden, während das spezifizierte Schneidaufmaß 50 an den drei Punkten des ersten engen Abschnitts 11, des zweiten engen Abschnitts 12 und des dritten engen Abschnitts 13 belassen wird.
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Als nächstes wird der Halbfertigbearbeitungsprozess (S11) beschrieben. Wie dies in der 6 gezeigt ist, falls angenommen wird, dass die geplante Nutform 10 (durch eine Zweipunktstrichlinie angegeben) schließlich in dem Arbeitsmaterial 1 ausgebildet wird, in dem die abgeschrägte Nut 2 (siehe 3) bei dem Grobschneidprozess (S10) ausgebildet wurde, wird eine vorläufig endbearbeitete Nut 3 durch ein Halbfertigbearbeitungswerkzeug 30 (siehe 7) geschnitten, das in Gestalt eines umgedrehten Weihnachtsbaums ausgebildet ist. Die vorläufig endbearbeitete Nut 3 ist eine Nut, die eine Form eines umgedrehten Weihnachtsbaums hat, bei der das spezifizierte Schneidaufmaß 50 für alle Abschnitte der geplanten Nutform 10 belassen wird.
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Als nächstes wir die Konfiguration des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 beschrieben. Wie dies in der 7 gezeigt ist, ist das Halbfertigbearbeitungswerkzeug 30 durch einen säulenförmigen Schaftabschnitt 31, einen säulenförmigen Körperabschnitt 32, der an einem Spitzenendabschnitt in einer axialen Richtung des Schaftabschnitts 31 vorgesehen ist und der einen Durchmesser hat, der größer ist als jener des Schaftabschnitts 31, und durch einen Schneidkantenabschnitt 33 konfiguriert, der an einem Spitzenendabschnitt in einer axialen Richtung des Körperabschnitts 32 vorgesehen ist und vier Schneidkanten hat, die derart ausgebildet sind, dass sich die Schneidkanten zu einer Spitzenendseite in Gestalt eines umgedrehten Weihnachtsbaums allmählich verjüngen, in der sich die Breite vergrößert und verringert. Ein Flanschabschnitt 35, der sich derart radial nach außen erstreckt, dass der Flanschabschnitt 35 mit einem offenen Ende eines Einfügungslochs eines Werkzeughalters (in den Zeichnungen nicht gezeigt) in Kontakt und in Eingriff gelangt, ist zwischen dem Schaftabschnitt 31 und dem Körperabschnitt 32 vorgesehen.
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Wie dies in den 7 und 8 gezeigt ist, hat der Schneidkantenabschnitt 33 vier Schneidkanteneinheiten 71–74. Die Schneidkanteneinheiten 71–74 sind jeweils so ausgebildet, dass die Schneidkanteneinheiten 71–74 von einer hinteren Endseite zu einer Spitzenendseite in einer axialen Richtung allmählich kleiner werden, während sich ihre Durchmesser vergrößern und verringern. Wie dies in der 7 gezeigt ist, sind an den Schneidkanteneinheiten 71–74 ein erster Abschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser, ein zweiter Abschnitt 42 mit reduziertem Durchmesser und ein dritter Abschnitt 43 mit reduziertem Durchmesser mit Intervallen zwischen den Abschnitten mit reduziertem Durchmesser von der hinteren Endseite zu der Spitzenendseite in der axialen Richtung derart ausgebildet, dass sich ihre Durchmesser allmählich verringern. Des weiteren ist ein erster Abschnitt 45 mit vergrößertem Durchmesser zwischen dem ersten Abschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 42 mit reduziertem Durchmesser vorgesehen, ein zweiter Abschnitt 46 mit vergrößertem Durchmesser ist zwischen dem zweiten Abschnitt 42 mit reduziertem Durchmesser und dem dritten Abschnitt 43 mit reduziertem Durchmesser vorgesehen, und ihre Durchmesser verringern sich allmählich.
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Wie dies des Weiteren in der 7 gezeigt ist, ist ein runder vorstehender Abschnitt 48, der in einer Richtung vorsteht, die orthogonal zu der axialen Richtung ist, an dem Spitzenende des Schneidkantenabschnitts 33 vorgesehen. Nuten 67 (siehe 7 und 8), die mit einer L-Form ausgebildet sind, wenn der Schneidkantenabschnitt 33 von der Spitzenendseite in der axialen Richtung betrachtet wird, sind jeweils zwischen den Schneidkantenabschnitten 71 und 72, zwischen den Schneidkanteneinheiten 71 und 72, zwischen den Schneidkanteneinheiten 72 und 73, zwischen den Schneidkanteneinheiten 73 und 74 und zwischen den Schneidkanteneinheiten 74 und 71 derart vorgesehen, dass die Nuten 67 parallel zu der axialen Richtung sind.
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Wie dies des Weiteren in der 7 gezeigt ist, sind viele Kerben 61, die abgestuft ausgebildet sind, um eine Kontaktreibung mit dem Arbeitsmaterial 1 zu reduzieren und um das Entfernen der Späne zu verbessern, an dem ersten Abschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser, dem ersten Abschnitt 45 mit vergrößertem Durchmesser, dem zweiten Abschnitt 46 mit vergrößertem Durchmesser und dem vorstehenden Abschnitt 48 derart ausgebildet, dass die vielen Kerben 61 parallel zueinander sind. Der zweite Abschnitt 42 mit reduziertem Durchmesser und der dritte Abschnitt 43 mit reduziertem Durchmesser werden davon abgehalten, mit dem Arbeitsmaterial 1 in Kontakt zu gelangen, indem ihr Durchmesser in der radialen Richtung nach innen reduziert ist, so dass an ihnen keine Kerben 61 ausgebildet sind.
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Als nächstes wird eine Beziehung zwischen den Abschnitten des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 und der Schneidform der vorläufig endbearbeiteten Nut 3 beschrieben. Wie dies in der 6 gezeigt ist, wird bei dem vorstehend beschriebenen Halbfertigbearbeitungsprozess das Schneiden in einem einzigen Verarbeitungsschritt derart durchgeführt, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 für alle Abschnitte der geplanten Nutform 10 belassen wird. Bei der abgeschrägten Nut 2 (siehe 3 und 5), die bei dem Grobschneidprozess (S10) ausgebildet wurde, wurde das Schneiden dabei bereits durch das Grobschneidwerkzeug 20 in dem ersten engen Abschnitt 11, dem zweiten engen Abschnitt 12 und dem dritten engen Abschnitt 13 von allen Abschnitten der geplanten Nutform 10 derart durchgeführt, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird. Anders gesagt besteht bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess kein Bedarf, den ersten engen Abschnitt 11, den zweiten engen Abschnitt 12 und den dritten engen Abschnitt 13 zu schneiden, die bereits geschnitten wurden. Daher können ausschließlich der erste breite Abschnitt 15, der zweite breite Abschnitt 16 und der T-Schlitzabschnitt 18 derart geschnitten werden, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird.
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Falls das Schneiden durch das Halbfertigbearbeitungswerkzeug 30 durchgeführt wird, wie dies in der 9 gezeigt ist, entspricht der erste Abschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser dem ersten engen Abschnitt 11 der geplanten Nutform 10, der zweite Abschnitt 42 mir reduziertem Durchmesser entspricht dem zweiten engen Abschnitt 12 der geplanten Nutform 10, und der dritte Abschnitt 43 mit reduziertem Durchmesser entspricht dem dritten engen Abschnitt 13 der geplanten Nutform 10. Des Weiteren entspricht der erste Abschnitt 45 mit vergrößertem Durchmesser dem ersten breiten Abschnitt 15 der geplanten Nutform 10, der zweite Abschnitt 46 mit vergrößertem Durchmesser entspricht dem zweiten breiten Abschnitt 16 der geplanten Nutform 10, und der vorstehende Abschnitt 48 entspricht dem T-Schlitzabschnitt 18 der geplanten Nutform 10.
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Dementsprechend wird der erste breite Abschnitt 15 der geplanten Nutform 10 durch den ersten Abschnitt 45 mit vergrößertem Durchmesser des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 derart geschnitten, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird, der zweite breite Abschnitt 16 der geplanten Nutform 10 wird durch den zweiten Abschnitt 46 mit vergrößertem Durchmesser derart geschnitten, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird, und der T-Schlitzabschnitt 18 der geplanten Nutform 10 wird durch den vorstehenden Abschnitt 48 derart geschnitten, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird. Der erste enge Abschnitt 11, der zweite enge Abschnitt 12 und der dritte enge Abschnitt 13 der geplanten Nutform 10 wurden bereits derart geschnitten, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wurde.
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Daher gelangen der erste Abschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser, der zweite Abschnitt 42 mit reduziertem Durchmesser und der dritte Abschnitt 43 mit reduziertem Durchmesser des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 mit dem Arbeitsmaterial 1 nicht in Kontakt. Infolge dessen wird keine Last auf den ersten Abschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser, den zweiten Abschnitt 42 mit reduziertem Durchmesser und den dritten Abschnitt 43 mit reduziertem Durchmesser aufgebracht, die gegenüber einem Stoß relativ schwach sind, und zwar von allen Abschnitten des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30. Dementsprechend können Klappergeräusche und Schwingungen, die während der Bearbeitung auftreten, unterdrückt werden, und es muss nicht bedacht werden, dass das Halbfertigbearbeitungswerkzeug 30 während des Schneidens brechen kann. Da des Weiteren das Schneiden durch den ersten Abschnitt 45 mit vergrößertem Durchmesser, den zweiten Abschnitt 46 mit vergrößertem Durchmesser und den vorstehenden Abschnitt 48 durchgeführt wird, die gegenüber Stößen relativ stark sind, kann der Schneidvorschub durch das Halbfertigbearbeitungswerkzeug 30 schneller sein. Daher kann die Arbeit des Halbfertigbearbeitungsprozesses effizient durchgeführt werden.
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Als nächstes wird der Endbearbeitungsprozess (S12) beschrieben. Wie dies in der 10 gezeigt ist, wird das Schneiden entlang der geplanten Nutform 10 durch ein Endbearbeitungswerkzeug 40 durchgeführt, das in Gestalt eines umgedrehten Weihnachts ausgebildet ist, und zwar für das Arbeitsmaterial 1, in dem die vorläufig endbearbeitete Nut 3 bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess (S11) ausgebildet wurde, so dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 ein einziges Mal ausgeschnitten wird. Auf diese Art und Weise enden die Schneidprozesse der baumförmigen Nut 5.
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Wie dies bei den Schneidprozessen der baumförmigen Nut 5 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel vorstehend beschrieben ist, wird das Schneiden bei dem Grobschneidprozess (S10) unter Verwendung des Grobschneidwerkzeugs 20 ebenso wie das Schneiden der abgeschrägten Nut 2 in dem ersten engen Abschnitt 11, dem zweiten engen Abschnitt 12 und dem dritten engen Abschnitt 13 der geplanten Nutform 10 so durchgeführt, dass das spezifizierte Aufmaß 50 belassen wird. Dementsprechend können bei dem nachfolgenden Halbfertigbearbeitungsprozess (S11) unter Verwendung des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 die Abschnitte außer dem ersten engen Abschnitt 11, dem zweiten engen Abschnitt 12 und dem dritten engen Abschnitt 13 geschnitten werden, die bereits geschnitten wurden. Anders gesagt gelangen der bereits geschnittene erste enge Abschnitt 11, der zweite enge Abschnitt 12 und der dritte enge Abschnitt 13 mit den Abschnitten mit reduziertem Durchmesser des ersten Abschnitts 41 mit reduziertem Durchmesser, des zweiten Abschnitts 42 mit reduziertem Durchmesser und des dritten Abschnitts 43 mit reduziertem Durchmesser des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 nicht in Kontakt, das in Gestalt eines umgedrehten Weihnachtsbaums ausgebildet ist, so dass Spannungskonzentrationen an dem ersten Abschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser, dem zweiten Abschnitt 42 mit reduziertem Durchmesser und dem dritten Abschnitt 43 mit reduziertem Durchmesser reduziert werden, die von allen Abschnitten des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 gegenüber Stößen relativ schwach sind, und an den Abschnitten mit reduziertem Durchmesser wird keine Last aufgebracht. Infolge dessen kann ein Grat auf ein Minimum reduziert werden, der Bruchwiderstand kann verbessert werden, und eine stabile Bearbeitung kann durchgeführt werden. Zusätzlich ist es möglich, die Werkzeuglebensdauer des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 zu verlängern. Des Weiteren ist es auch möglich, Klappergeräusche und Schwingungen zu unterdrücken, die während der Bearbeitung auftreten.
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Da des Weiteren das Schneiden durch den ersten Abschnitt 45 mit vergrößertem Durchmesser, den zweiten Abschnitt 46 mit vergrößertem Durchmesser und den vorstehenden Abschnitt 48 durchgeführt wird, die gegenüber Stößen relativ stark sind, kann der Schneidvorschub durch das Halbfertigbearbeitungswerkzeug schneller sein. Daher kann die Arbeit des Halbfertigbearbeitungsprozesses effizient durchgeführt werden, und somit kann das Schneiden der baumförmigen Nut 5 effizient durchgeführt werden. Des Weiteren wird das Schneiden des ersten engen Abschnitts 11, des zweiten engen Abschnitts 12 und des dritten engen Abschnitts 13, das bei dem Stand der Technik bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess durchgeführt wird (siehe 12), bei dem Grobschneidprozess (S10) durchgeführt, und das Schneiden des T-Schlitzabschnitts 18, das bei dem Stand der Technik bei dem T-Schlitzprozess durchgeführt wird (siehe 12), wird bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess (S11) durchgeführt, so dass es möglich ist, die Anzahl der Prozesse von vier bei dem Stand der Technik auf drei zu reduzieren. Infolge dessen kann das Schneiden der baumförmigen Nut 5 effizient durchgeführt werden.
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Um die Schneidprozesse der baumförmigen Nut gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel auszuwerten, wird als nächstes bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess zwischen einem neuen Verfahren, bei dem das Halbfertigbearbeitungswerkzeug
30 (das Produkt der vorliegenden Erfindung) verwendet wurde, und einem bekannten Verfahren verglichen, bei dem ein Halbfertigbearbeitungswerkzeug
112 (ein bekanntes Produkt) verwendet wurde. Bei dem Vergleichstest wurden jeweils ein Schneidvorschub in einem Fall, bei dem das Halbfertigbearbeitungswerkzeug
30 bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess des neuen Verfahrens verwendet wurde, und ein Schneidvorschub in einem Fall gemessen, bei dem das Halbfertigbearbeitungswerkzeug
112 bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess des bekannten Verfahrens verwendet wurde. Die Bedingungen für jedes Werkzeug (der Durchmesser, die Anzahl der Schneidkanten) und die Schneidbedingungen (die Schneidgeschwindigkeit, der Vorschub pro Schneidkante, die Drehzahl) sind in der Tabelle 1 nachfolgend gezeigt. [Tabelle 1]
| | Durchmesser | Anzahl der Schneidkanten | Schneidgeschwindigkeit | Vorschub pro Schneidkante | Drehzahl | Schneidgeschwindigkeit |
| Einheit | mm | Anzahl | mm/min | mm/Kante | min–1 | mm/min |
| Produkt der vorliegenden Erfindung | 20,5 | 4 | 20 | 0,03 | 310,6 | 37,3 |
| Bekanntes Produkt | 20,5 | 4 | 20 | 0,02 | 310,6 | 24,8 |
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Insbesondere die Festlegungen für das Produkt der vorliegenden Erfindung waren dergestalt, dass der Durchmesser 20,5 mm beträgt, die Anzahl der Schneidkanten vier Schneidkanten ist, die Schneidgeschwindigkeit 20 mm pro Minute beträgt, der Vorschub pro Schneidkante 0,03 mm pro Kante beträgt, und die Drehzahl 310,6 min–1 beträgt. Andererseits waren die Festlegungen für das bekannte Produkt dergestalt, dass der Durchmesser 20,5 mm beträgt, die Anzahl der Schneidkanten vier Kanten ist, die Schneidgeschwindigkeit 20 mm pro Minute beträgt, der Vorschub pro Schneidkante 0,02 mm pro Kante beträgt, und die Drehzahl 310,6 min–1 beträgt.
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Wie dies in der 11 und in der Tabelle 1 gezeigt ist, beträgt der Schneidvorschub (mm/min) 37,3 mm pro Minute, falls das Produkt der vorliegenden Erfindung verwendet wird, während der Schneidvorschub (mm/min) 24,8 mm pro Minute bei dem bekannten Produkt beträgt. Bei dem Verfahren, bei dem das bekannte Produkt verwendet wird, muss die baumförmige Nut bei dem Halbfertigbearbeitungsprozess durch das Halbfertigbearbeitungswerkzeug 112 derart geschnitten werden, dass ein spezifiziertes Schneidaufmaß für alle Abschnitte der endgültig geplanten Nutform belassen wird. Da die Abschnitte mit reduziertem Durchmesser des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 112 einen reduzierten Durchmesser haben, kann eine Last auf die Abschnitte mit reduziertem Durchmesser während des Schneidens aufgebracht werden. Um zu verhindern, dass eine Last auf die Abschnitte mit reduziertem Durchmesser aufgebracht wird, konnte dementsprechend der Schneidvorschub nicht vergrößert werden.
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Bei dem Verfahren, bei dem das Produkt der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wurden andererseits bei dem Grobschneidprozess der erste enge Abschnitt 11, der zweite enge Abschnitt 12 und der dritte enge Abschnitt 13 der geplanten Nutform 10 bereits derart geschnitten, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird. Daher gelangen der bereits geschnittene erste enge Abschnitt 11, der zweite enge Abschnitt 12 und der dritte enge Abschnitt 13 mit den Abschnitten mit reduziertem Durchmesser des ersten Abschnitts 41 mit reduziertem Durchmesser, des zweiten Abschnitts 42 mit reduziertem Durchmesser und des dritten Abschnitts 43 mit reduziertem Durchmesser des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 nicht in Kontakt, welches das Produkt der vorliegenden Erfindung ist, wodurch auf den ersten Abschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser, den zweiten Abschnitt 42 mit reduziertem Durchmesser und den dritten Abschnitt 43 mit reduziertem Durchmesser keine Last aufgebracht wird, die von allen Abschnitten des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 gegenüber Stößen relativ schwach sind. Dementsprechend wird angenommen, dass der Schneidvorschub durch das Halbfertigbearbeitungswerkzeug 30 schneller sein kann, da das Schneiden nur durch den ersten Abschnitt 45 mit vergrößertem Durchmesser, den zweiten Abschnitt 46 mit vergrößertem Durchmesser und den vorstehenden Abschnitt 48 durchgeführt wird, die gegenüber Stößen relativ stark sind.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können das Grobschneidwerkzeug 20, das Halbfertigbearbeitungswerkzeug 30 und das Endbearbeitungswerkzeug 40, die ”sich drehende Schneidwerkzeuge” der vorliegenden Erfindung sind, z. B. Schaftfräser oder Seitenschneider sein.
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Es ist klar, dass viele Abwandlungen der vorliegenden Erfindung geschaffen werden können. Zum Beispiel werden bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bei dem Grobschneidprozess alle engen Abschnitte des ersten engen Abschnitts 11, des zweiten engen Abschnitts 12 und des dritten engen Abschnitts 13 im Voraus derart geschnitten, dass das spezifizierte Schneidaufmaß 50 belassen wird; jedoch können zumindest zwei enge Abschnitte geschnitten werden, die sich an der Seite des Nutbodens befinden, wo die Nutbreite deutlich enger ist. Somit ist es möglich, das Aufbringen einer Last auf zumindest zwei Abschnitte mit reduziertem Durchmesser zu verhindern, die sich an der Spitzenendseite des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs 30 befinden, wo der Durchmesser bedeutend kleiner ist.
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Das Verfahren zum Schneiden einer baumförmigen Nut und die sich drehenden Schneidwerkzeuge der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die baumförmige Nut beschränkt und können auf einen Fall angewendet werden, bei dem das Schneiden für die Form einer Nut durchgeführt wird, die mit einer Vielzahl an Unterschneidungen versehen ist.
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Zusammenfassung
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Bei Schneidprozessen einer baumförmigen Nut wird ein Schneiden bei einem Grobschneidprozess unter Verwendung eines Grobschneidwerkzeugs (20) und auch ein Schneiden einer abgeschrägten Nut (2) bei einem ersten engen Abschnitt (11), einem zweiten engen Abschnitt (12) und einem dritten engen Abschnitt (13) einer geplanten Nutform (10) derart durchgeführt, dass ein spezifiziertes Schneidaufmaß belassen wird. Bei dem nachfolgenden Halbfertigbearbeitungsprozess wird unter Verwendung eines Halbfertigbearbeitungswerkzeugs ein Schneiden für Abschnitte außer den drei engen Abschnitten (11 bis 13) durchgeführt, die bereits geschnitten wurden. Da ein Arbeitsmaterial 1 mit den drei Abschnitten mit reduziertem Durchmesser des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs nicht in Kontakt gelangen, das in Gestalt eines umgedrehten Weihnachtsbaums entsprechend den drei engen Abschnitten (11 bis 13) ausgebildet ist, wird keine Last auf die drei Abschnitte mit reduziertem Durchmesser aufgebracht, die von allen Abschnitten des Halbfertigbearbeitungswerkzeugs gegenüber Stößen schwach sind, und der Schneidvorschub kann daher schneller sein. Des Weiteren kann durch Durchführen eines Endbearbeitungsprozesses die baumförmige Nut effizient geschnitten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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