DE102020115621A1

DE102020115621A1 - Wendeschneidplatten für bohrwerkzeuge

Info

Publication number: DE102020115621A1
Application number: DE102020115621.9A
Authority: DE
Inventors: Ravi Halasur; Mahesh Todkar
Original assignee: Kennametal India Ltd
Current assignee: Kennametal India Ltd
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2020-12-17
Also published as: CN112077370A; US11911830B2; CN112077370B; US20200391299A1

Abstract

Bohrwerkzeugsysteme mit einem Bohrkörper und einer Wendeschneidplatte werden offenbart. Die Wendeschneidplatte beinhaltet vier Wendeschneidkanten. Die vier Schneidkanten können jeweils eine Vielzahl von Schneidkantensegmenten umfassen. Die Vielzahl von Schneidkantensegmenten sind in verschiedenen Winkeln in Bezug auf eine Bezugsebene der Wendeschneidplatte bereitgestellt, um einen effektiven Spanbruch und eine stärkere Schneidkante an den Ecken der Wendeschneidplatte zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglichen die Seitenflächen der Wendeschneidplatten eine stabilere Abstützung der Wendeschneidplatte in einer Aussparung des Bohrkörpers. Die Wendeschneidplatten können in einer zentralen Aussparung eines Bohrkörpers eingesetzt werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Schneidwerkzeuge, die Bohreinsätze und Bohrkörper beinhalten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung von Wendeschneidplatten und auswechselbaren Bohreinsätzen und Bohrkörpern, die zum Eingriff und zum Befestigen von Wendeschneidplatten und austauschbaren Bohreinsätzen ausgebildet sind.
INFORMATIONEN ZUM STAND DER TECHNIK
Bohrwerkzeuge werden zum Bohren von zylindrischen Löchern in metallischen Werkstücken verwendet. Die Schneid- bzw. Bohrwirkung der Bohrwerkzeuge kann durch ein langgestrecktes, im Wesentlichen zylindrisches Bohrwerkzeug, wie eine Kombination aus einem Werkzeughalter und einem Bohreinsatz, der thermisch verbunden ist, erfolgen. Eine solche Anordnung kann dann in einer Anwendung eingesetzt werden, bei der ein Ende des Werkzeughalters fest in einer Antriebsvorrichtung gelagert ist, die den Halter um seine Längsachse dreht. Am gegenüberliegenden Ende des länglichen Werkzeughalters greift der Schneideinsatz an dem Schneidgut an. Alternativ kann das Werkstück relativ zu dem Halter und dem Schneideinsatz in Drehung versetzt werden, wie zum Beispiel beim Positionieren des Halters in dem Endschaft einer Drehmaschine oder dergleichen. Ferner können Werkzeug und Werkstück relativ zueinander in Drehung versetzt werden. Die Verwendung von Schneideinsätzen ermöglicht ein schnelles Auswechseln des Einsatzes bei Verschleiß der Schneidflächen anstelle des gesamten Werkzeugs, und es kann ein Werkzeug für verschiedene Lochherstellungsanwendungen durch einfaches Wechseln des Einsatzes und nicht des gesamten Bohrgestänges verwendet werden.
Durch den Einsatz von Wendeschneidplatten können alle Seiten eines Einsatzes zum Schneiden verwendet werden. Ferner wird durch die Verwendung von Einsätzen die Herstellungszeit und Montagezeit verringert.
Herkömmliche viereckige Wendeschneidplatten bestehen aus vier Schneidkanten zum Schneiden des Werkstücks. Durch die Verwendung von Schneidkanten wird der Bohrer aufgrund der Unwucht im Allgemeinen von seiner Mitte weggerissen. Herkömmliche Wendeschneidplatten reiben an der Oberfläche des Bohrlochs, wenn der Durchmesser des Bohrlochs kleiner als der zuvor gewünschte Wert ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es sind Bohreinsätze mit vier Schneidkanten und Bohrkörpern vorgesehen. Die vier Schneidkanten können jeweils eine Vielzahl von Schneidkantensegmenten umfassen. Die Vielzahl der Schneidkantensegmente sind in unterschiedlichen Winkeln in Bezug auf eine Bezugsebene des Bohreinsatzes vorgesehen, um eine effektive Zentrierung und Eindringung in ein Werkstück beim Eintritt, einen effektiven Spanbruch und eine stärkere Schneidkante an den Ecken des Bohreinsatzes zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglichen die Seitenflächen des Bohreinsatzes eine stabilere Abstützung des Bohreinsatzes in einer Aussparung des Bohrkörpers. Die Bohreinsätze werden in den zentralen und peripheren Aussparungen des Bohrkörpers eingesetzt. Nach dem Verständnis von Fachleuten auf dem Gebiet kann der Einsatz, der in einer zentralen Aussparung sitzt, auch als Inneneinsatz bezeichnet werden, und der Einsatz, der in einer peripheren Aussparung sitzt, kann auch als Außeneinsatz bezeichnet werden.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Bohreinsatzes umfassend eine obere Fläche, eine untere Fläche mit einer kleineren Oberfläche als die obere Fläche, vier Seitenflächen, die an die obere Fläche und die Bodenfläche anliegen, und vier Schneidkanten am Schnittpunkt jeder der Seitenflächen und der oberen Fläche, die vier Eckkantenabschnitte an Schnittpunkten zwischen angrenzenden Schneidkanten definieren, wobei jede der Schneidkanten ein erstes Schneidkantensegment, das sich von einem ersten der Eckkantenabschnitte angrenzend zu einer zentralen Längsdrehachse eines Bohrkörpers erstreckt, wenn der Bohreinsatz in dem Bohrkörper unter einem ersten Schneidkantenwinkel bezüglich einer Bezugsebene montiert ist, die durch die Mitte angrenzender Eckkantenabschnitte und parallel zu einer Drehachse des Bohreinsatzes verläuft, ein zweites Schneidkantensegment, das in Bezug auf das erste Schneidkantensegment unter einem zweiten Schneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene radial von der zentralen Längsdrehachse des Bohrkörpers entfernt angeordnet ist, und ein drittes Schneidkantensegment, das sich von dem zweiten Schneidkantensegment unter einem dritten Schneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene zu einem zweiten der Eckkantenabschnitte erstreckt, umfasst.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Bohrwerkzeugsystems umfassend einen Bohrkörper mit einer zentralen Längsdrehachse und umfassend eine Innenaussparung in einer vorderen Bohrfläche, wobei die Innenaussparung eine Rückfläche und einen ersten Seitenwandabschnitt, der sich von der Rückfläche nach vorne erstreckt, und einem zentralen Bohreinsatz, der in der Innenaussparung des Bohrkörpers angebracht ist, wobei der zentrale Bohreinsatz eine obere Fläche, eine Bodenfläche mit einer kleineren Oberfläche als die obere Fläche, vier Seitenflächen, die an die obere Fläche und die Bodenfläche anliegen, umfasst, wobei die vier Seitenflächen so strukturiert und angeordnet sind, dass sie an der hinteren Fläche und dem ersten Seitenwandabschnitt der Innenaussparung des Bohrkörpers angreifen, und vier Schneidkanten am Schnittpunkt jeder der Seitenflächen und der oberen Fläche, die vier Eckkantenabschnitte an Schnittpunkten zwischen angrenzenden Schneidkanten definieren, wobei jede der Schneidkanten ein erstes Schneidkantensegment umfasst, das sich von einem ersten der Eckkantenabschnitte angrenzend an die zentrale Längsdrehachse des Bohrkörpers unter einem ersten Schneidkantenwinkel in Bezug auf eine Bezugsebene erstreckt, die durch die Mitte angrenzender Eckkantenabschnitte und parallel zu einer Drehachse des Bohreinsatzes verläuft, ein zweites Schneidkantensegment, das in Bezug auf das erste Schneidkantensegment unter einem zweiten Schneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene radial von der zentralen Längsdrehachse des Bohrkörpers entfernt angeordnet ist, und ein drittes Schneidkantensegment, das sich von dem zweiten Schneidkantensegment unter einem dritten Schneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene zu einem zweiten der Eckkantenabschnitte erstreckt, umfasst.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlicher.
Figurenliste

1 ist eine isometrische Draufsicht auf einen Bohreinsatz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine untere isometrische Ansicht des Bohreinsatzes von 1.
3A und 3B sind Draufsichten des Bohreinsatzes von 1.
4 ist eine Seitenansicht des Bohreinsatzes von 1.
5 ist eine isometrische Ansicht eines Bohrkörpers mit einem Bohreinsatz in einer zentralen Aussparung des Bohrkörpers und einem peripheren Einsatz in einer peripheren Aussparung des Bohrkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 und 7 sind Seitenansichten eines Bohrkörpers, der einen Bohreinsatz in einer zentralen Aussparung des Bohrkörpers und einen peripheren Einsatz in einer peripheren Aussparung des Bohrkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
8 ist eine isometrische Ansicht eines Bohrkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Seitenansicht eines Bohrkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine teilweise schematische Seitenansicht eines Bohreinsatzes in einer zentralen Aussparung des Bohrkörpers und eines peripheren Einsatzes in einer peripheren Aussparung des Bohrkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine teilweise schematische Seitenansicht eines zentralen Bohreinsatzes und eines peripheren Einsatzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 und 2 veranschaulichen obere und untere isometrische Ansichten einer zentralen Wendeschneidplatte 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Wendeschneidplatte 10 umfasst eine obere Fläche 12, eine Bodenfläche 14 und eine Seitenfläche 16, die an die Ober- und Bodenfläche 12 und 14 anliegen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Körper der Wendeschneidplatte 10 so strukturiert und angeordnet, dass die Seitenflächen 16 von der oberen Fläche 12 zur unteren Fläche 14 allgemein nach innen geneigt oder schräg verlaufen, sodass die Bodenfläche 14 eine kleinere Oberfläche als die obere Fläche 12 haben kann, um, wie in 5-7 dargestellt, für eine positive Schneidgeometrie zwischen der Wendeschneidplatte 10 und einer Aussparung 60 in einem Bohrkörper 50 zu sorgen. Die obere Fläche 12 wird von der Seitenfläche 16 geschnitten, um eine Schneidkante 20 auf jeder Seite der Wendeschneidplatte 10 zu bilden.
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst die Wendeschneidplatte 10 eine Montagedurchgangsbohrung 18, die sich von der Oberfläche 12 bis zur Bodenfläche 14 erstreckt. Eine zentrale Einsatzachse 19 der Montagebohrung 18 verläuft senkrecht zur Oberfläche 12 und zur Bodenfläche 14. Die zentrale Einsatzachse 19 definiert eine Drehachse der Wendeschneidplatte 10. Die Montagedurchgangsbohrung 18 ist so strukturiert und angeordnet, dass sie eine Einsatzschraube 90 aufnehmen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jede Schneidkante 20 durch eine Vielzahl von Schneidkantensegmenten gebildet sein. Wie in 1-4 dargestellt, wird jede Schneidkante 20 durch ein erstes Schneidkantensegment 22, ein zweites Schneidkantensegment 24 und ein drittes Schneidkantensegment 26 gebildet. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Wendeschneidplatte 10 in den Bohrkörper 50 montiert, der einen allgemein zylindrischen Körper 52 mit einer zentralen Längsdrehachse 54 aufweist. In bestimmten Ausführungsformen befindet sich bei der Montage der Wendeschneidplatte 10 in dem Bohrkörper 50 das erste Schneidkantensegment 22 radial näher an der zentralen Längsdrehachse 54 als das zweite Schneidkantensegment 24 und das dritte Schneidkantensegment 26, und das dritte Schneidkantensegment 26 befindet sich im Vergleich zum ersten Schneidkantensegment 22 und dem zweiten Schneidkantensegment 24 radial außerhalb der zentralen Längsdrehachse 54.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jede Schneidkante 20 durch identische Schneidkantensegmente gebildet werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das erste, zweite und dritte Schneidkantensegment 22, 24 und 26 im Wesentlichen linear. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sorgen die Ausrichtung und Länge der Vielzahl von Schneidkantensegmenten 22, 24 und 26 für eine wirksame Zentrierung und Eindringung in ein Werkstück beim Eintritt, und stärkere Eckkantenabschnitte, verhindern, wie weiter unten beschrieben, das Abdriften eines Bohrkörpers 50 aus seiner Mitte und leiten die Schneidkräfte effektiver.
Wie in 6, 7, 10 und 11 dargestellt, werden die Breite und die Lage der zentralen Wendeschneidplatte 10 und des peripheren Einsatzes 100 so gewählt, dass sich die Betriebsschneidbereiche der Einsätze während der Drehung des Bohrkörpers 50 überlappen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Orientierung und Länge der Vielzahl von Schneidkantensegmenten 22, 24 und 26 der zentralen Wendeschneidplatte 10 so gewählt, dass die zentrale Wendeschneidplatte 10 und der periphere Einsatz 100, wie weiter unten beschrieben, im Wesentlichen gleichmäßige Schnitte ausführen können.
Wie in 1, 3A und 3B dargestellt, umfasst jede Schneidkante 20 der Wendeschneidplatte 10 ein Übergangsschneidkantensegment 28, das das erste Schneidkantensegment 22 mit dem zweiten Schneidkantensegment 24 verbindet. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet das Übergangsschneidsegment 28 mit dem ersten Schneidsegment 22 eine konkave Kurve 29A und mit dem zweiten Schneidsegment 24 eine konvexe Kurve 29B. Wie in 2 und 3A dargestellt, kann das Übergangsschneidkantensegment 28 einen linearen Abschnitt 29C zwischen der konkaven Kurve 29A, die mit dem ersten Schneidkantensegment 22 gebildet wird, und der konvexen Kurve 29B, die mit dem zweiten Schneidkantensegment 24 gebildet wird, beinhalten. Alternativ kann das Übergangsschneidkantensegment 28 kolinear mit dem ersten Schneidkantensegment 22 sein und nur eine konvexe Kurve 29B mit dem zweiten Schneidkantensegment 24 bilden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Übergang zwischen dem zweiten Schneidkantensegment 24 und dem dritten Schneidkantensegment 26 eine konvexe Kurve 25 bilden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die konvexe Kurve 29B, die durch den Schnittpunkt zwischen dem Übergangsschneidkantensegment 28 und dem zweiten Schneidkantensegment 24 gebildet wird, der erste Abschnitt der Schneidkante 20 sein, der, wie weiter unten beschrieben, mit einem Werkstück in Kontakt kommt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Wendeschneidplatte 10 vier Eckkantenabschnitte 30, die zwischen angrenzenden Schneidkanten 20 gebildet werden. Wie in 3A dargestellt, ist jeder Eckkantenabschnitt 30 als abgerundetes Segment mit einem Radius R ausgebildet, das eine Verbindung zwischen angrenzenden Schneidkanten 20 ermöglicht. Zum Beispiel kann der Eckkantenabschnitt 30 ein drittes Schneidkantensegment 26 einer Schneidkante 20 mit einem ersten Schneidkantensegment 22 einer nachfolgenden Schneidkante 20 verbinden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Radius R der Eckrandabschnitte 30 durch die Gesamthöhe des Einsatzes 10 und den Durchmesser D eines gedachten eingeschriebenen Kreises 38 bestimmt werden. Beispielsweise kann der Radius R jedes Eckkantenabschnitts 30 typischerweise im Bereich von 0,1 und 1,6 Millimeter liegen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der Radius R jedes Eckkantenabschnitts 30 etwa 0,4 Millimeter betragen.
Wie in 3A und B dargestellt, verläuft eine Bezugsebene 11 durch die Mitte der angrenzenden Eckkantenabschnitte 30 der Wendeschneidplatte 10 und eine vertikale Bezugsebene 17 halbiert die Montagedurchgangsbohrung 18. Der hierin verwendete Begriff „Mittelpunkt eines Eckkantenabschnitts“ bezeichnet den radial äußersten Punkt des Eckkantenabschnitts 30. Wie in 3A dargestellt, liegt die Bezugsebene 11 parallel zur Drehachse 19 der Wendeschneidplatte 10. In der dargestellten Ausführungsform ist die Bezugsebene 11 senkrecht zur vertikalen Bezugsebene 17. In der dargestellten Ausführungsform kann die vertikale Bezugsebene 17 im Wesentlichen parallel zur zentralen Längsdrehachse 54 des Bohrkörpers 50 verlaufen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Orientierung der Vielzahl von Schneidkantensegmenten jeder Schneidkante 20 in Bezug auf die Bezugsebene 11 beschrieben werden. Wie in 3A dargestellt, erstreckt sich das erste Schneidkantensegment 22 von einem ersten Eckkantenabschnitt 30, der an die zentrale Längsdrehachse 54 angrenzt, in einem ersten Schneidkantenwinkel α in Bezug auf die Bezugsebene 11, der in der dargestellten Ausführungsform ein positiver Winkel ist. Zum Beispiel kann der erste Schneidkantenwinkel α weniger als etwa 35 Grad betragen, zum Beispiel 2 bis 30 Grad, oder 5 bis 20 Grad, oder 7 bis 18 Grad. In einer bestimmten Ausführungsform kann der erste Schneidkantenwinkel α etwa 9 Grad betragen.
Wie in 3A dargestellt, erstreckt sich das zweite Schneidkantensegment 24 in Bezug auf das erste Schneidkantensegment 22 unter einem zweiten Schneidkantenwinkel Δ in Bezug auf die Bezugsebene 11 radial nach außen, was in der dargestellten Ausführungsform eher ein negativer Winkel als der positive erste Schneidkantenwinkel α des ersten Schneidkantensegments 22 ist. Der zweite Schneidkantenwinkel Δ kann die konvexe Kurve 29B, die durch den Schnittpunkt des Übergangsschneidkantensegments 28 und des zweiten Schneidkantensegments 24 gebildet wird, als ersten Kontaktpunkt mit dem Werkstück zulassen und ermöglicht es, die Wendeschneidplatte 10 in einer Aussparung 60 des Bohrkörpers 50 starr zu befestigen. Zum Beispiel kann der zweite Schneidkantenwinkel Δ typischerweise im Bereich von 0,5 und 10 Grad oder von 1 und 7 Grad oder von 1,5 und 5 Grad liegen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der zweite Schneidkantenwinkel Δ etwa 2 Grad betragen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht es der zweite Schneidkantenwinkel Δ, dass die konvexe Kurve 29B, die durch den Schnittpunkt zwischen dem Übergangsschneidkantensegment 28 und dem zweiten Schneidkantensegment 24 gebildet wird, entlang der zentralen Längsdrehachse 54 im Vergleich zur konvexen Kurve 25 des Übergangs zwischen dem zweiten Schneidkantensegment 24 und dem dritten Schneidkantensegment 26 nach vorne zeigt. Beispielsweise kann die konvexe Kurve 29B typischerweise zumindest 0,02 Millimeter axial vor der konvexen Kurve 25 liegen, zum Beispiel zumindest 0,05 Millimeter oder zumindest 0,1 Millimeter oder zumindest 1,25 Millimeter axial vor der konvexen Kurve 25. Die konvexe Kurve 29B kann typischerweise in einem Bereich von 0,02 bis 3 Millimeter axial vor der konvexen Kurve 25 liegen, zum Beispiel von 0,075 bis 2 Millimeter axial vor der konvexen Kurve 25 oder von 0,1 bis 1,5 Millimeter axial vor der konvexen Kurve 25 entlang der zentralen Längsdrehachse 54.
Wie in 3A dargestellt, erstreckt sich das dritte Schneidkantensegment 26 von einem zweiten Schneidkantensegment 24 unter einem dritten Schneidkantenwinkel Σ in Bezug auf die Bezugsebene 11 bis zu einem zweiten Eckkantenabschnitt 30 radial nach außen von der zentralen Längsdrehachse 54. In der dargestellten Ausführungsform ist der dritte Schneidekantenwinkel Σ ein negativer Winkel und bildet eine konvexe Kurve 25 zwischen dem zweiten und dritten Schneidekantensegment 24 und 26. Der dritte Schneidkantenwinkel Σ ist kritisch, da er es ermöglicht, dass die aktiven Schneidlängen der zentralen Wendeschneidplatte 10 und der peripheren Wendeschneidplatte 100 über einen Bereich von Schneiddurchmessern im Wesentlichen gleich sind. Zusätzlich ist das dritte Schneidkantensegment 26 unter dem dritten Schneidkantenwinkel Σ bereitgestellt, damit die konvexe Kurve 29B, die durch den Schnittpunkt des Übergangsschneidkantensegments 28 und des zweiten Schneidkantensegments 24 gebildet wird, der erste Kontaktpunkt mit dem Werkstück sein kann. Zum Beispiel kann der dritte Schneidekantenwinkel Σ typischerweise im Bereich von 5 und 75 Grad oder von 7,5 und 45 Grad oder von 10 und 35 Grad liegen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der dritte Schneidkantenwinkel Σ etwa 22 Grad betragen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abschnitt des dritten Schneidkantensegments 26 im Vergleich zum ersten Schneidkantensegment 22 weiter von der Drehachse 19 der Wendeschneidplatte 10 entfernt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der lineare Abschnitt 29C des Übergangsschneidkantensegments 28 von dem ersten Schneidkantensegment 22 radial nach außen unter einem vierten Übergangsschneidkantenwinkel β in Bezug auf die Bezugsebene 11, der in der dargestellten Ausführungsform ein positiver Winkel ist. Der vierte Übergangsschneidkantenwinkel β ermöglicht es dem Übergangsschneidkantensegment 28, den äußersten Abschnitt der Schneidkante 20 zu bilden, und kann einen ersten Kontaktpunkt mit dem Werkstück bilden. Zum Beispiel kann der vierte Übergangsschneidkantenwinkel β typischerweise im Bereich von 5 bis 85 Grad oder von 10 bis 75 Grad oder von 15 bis 50 Grad liegen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der vierte Übergangsschneidkantenwinkel β etwa 38 Grad betragen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der vierte Übergangsschneidkantenwinkel β größer oder gleich dem ersten Schneidekantenwinkel α des ersten Schneidekantensegments 22. In bestimmten Ausführungsformen ermöglicht der vierte Übergangsschneidkantenwinkel β, dass das erste Schneidkantensegment 22 näher an der Bezugsebene 11 liegt als entweder das zweite Schneidkantensegment 24 und/oder zumindest ein Abschnitt des dritten Schneidkantensegments 26. Zum Beispiel kann das erste Schneidkantensegment 22 näher an der Drehachse 19 der Wendeschneidplatte 10 liegen als das zweite Schneidkantensegment 24 und ein Abschnitt des dritten Schneidkantensegments 26.
Wie in 3B dargestellt, weist das erste Schneidkantensegment 22 eine Länge Li, das zweite Schneidkantensegment 24 eine Länge L₂ und das dritte Schneidkantensegment 26 eine Länge L₃ auf. Die Längen der Vielzahl von Schneidkantensegmenten werden so gewählt, dass die gewünschte Richtung der Schneidkräfte gegeben ist und eine starre Einspannung der Wendeschneidplatte 10 in einer Aussparung ermöglicht wird. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Länge L₁ des ersten Schneidkantensegments 22 typischerweise im Bereich von 10 und 40 Prozent des Durchmessers D oder von 20 und 35 Prozent des Durchmessers D oder von 25 und 30 Prozent des Durchmessers D liegen. Die Länge L₂ des zweiten Schneidkantensegments 24 kann typischerweise im Bereich von 10 bis 40 Prozent des Durchmessers D oder von 20 bis 35 Prozent des Durchmessers D oder von 25 bis 30 Prozent des Durchmessers D liegen. Die Länge L₃ des dritten Schneidkantensegments 24 kann typischerweise im Bereich von 10 bis 40 Prozent des Durchmessers D oder von 20 bis 35 Prozent des Durchmessers D oder von 25 bis 30 Prozent des Durchmessers D liegen.
In bestimmten Ausführungsformen wird die Länge L₁ des ersten Schneidkantensegments so gewählt, dass die konvexe Kurve 29B, die durch den Schnittpunkt zwischen dem Übergangsschneidkantensegment 28 und dem zweiten Schneidkantensegment 24 gebildet wird, am oder zwischen dem ersten Eckkantenabschnitt 30 radial einwärts von der zentralen Längsdrehachse 54 und der vertikalen Bezugsebene 17 angeordnet werden kann. Wie von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden wird, kann die konvexe Kurve 29B, die durch den Schnittpunkt des Übergangsschneidkantensegments 28 und des zweiten Schneidkantensegments 24 gebildet wird, jedoch auf beiden Seiten der vertikalen Bezugsebene 17 gebildet werden. Zum Beispiel kann die konvexe Kurve 29B zwischen der vertikalen Bezugsebene 17 und einem zweiten Eckkantenabschnitt 30 gebildet werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste Schneidkantensegmentlänge L₁ größer sein als entweder die zweite Schneidkantensegmentlänge L₂ oder die dritte Schneidkantensegmentlänge L₃ . In bestimmten Ausführungsformen ist die Länge des zweiten Schneidkantensegments L₂ kleiner als die Länge des ersten Schneidkantensegments L₁ und größer als die Länge des dritten Schneidkantensegments L₃ . In bestimmten Ausführungsformen ist die dritte Schneidkantensegmentlänge L₃ kleiner als die erste Schneidkantenlänge L₁ und die zweite Schneidkantensegmentlänge L₂ . Die dritte Schneidkantensegmentlänge L₃ wird so gewählt, dass sie dem Gesamt-Schneiddurchmesser Dc des Bohrkörpers 50 entspricht, damit die zentrale Wendeschneidplatte 10 und der periphere Einsatz 100 im Wesentlichen gleiche aktive Schneidkanten haben. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Gesamt-Schneiddurchmesser D_C, wie in 11 dargestellt, durch eine Schneidkante 20 der zentralen Wendeschneidplatte 10 und eine Schneidkante 120 des peripheren Einsatzes 100 erzeugt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Länge L₃ des dritten Schneidkantensegments 24 gleich L_C * [(D_CL - D_CS)] sein. In bestimmten Ausführungsformen ist L_C eine Konstante im Bereich von 0,25 bis 0,85, D_CL entspricht dem größten Schneid-Durchmesser, mit dem die Wendeschneidplatte 10 verwendet wird, und D_CS entspricht dem kleinsten Schneid-Durchmesser, mit dem die Wendeschneidplatte 10 verwendet wird. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist Lc eine Konstante, die auf der Basis des kleinsten Schneid-Durchmessers Des, des größten Schneid-Durchmessers D_CL, des dritten Schneidkantenwinkels Σ des dritten Schneidkantensegments 26 und des Radius R des Eckkantenabschnitts 30 bestimmt wird. In einer bestimmten Ausführungsform kann der größte Schneid-Durchmesser D_CL 19 Millimeter und der kleinste Schneid-Durchmesser D_CS 16,5 Millimeter betragen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht das dritte Schneidkantensegment 26, wobei Länge L₃ eine Funktion von L_C * [(D_CL - D_CS)] ist, der zentralen Wendeschneidplatte 10 und der peripheren Wendeschneidplatte 100 eine im Wesentlichen gleiche Schneidleistung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Längen der Schneidkantensegmente 22, 24 und 26 sowie des Übergangsschneidkantensegments 28 in Abhängigkeit von der Gesamtgröße der Wendeschneidplatte 10 variiert werden. Wenn beispielsweise der Durchmesser D eines imaginären eingezeichneten Kreises 38, wie in 3B dargestellt, vergrößert wird, können sich die Längen der Schneidkantensegmente 22, 24 und 26 und des Übergangsschneidkantensegments 28 vergrößern. Wenn alternativ dazu der Durchmesser D des imaginären eingezeichneten Kreises 38, wie in 3B dargestellt, verringert wird, können sich die Längen der Schneidkantensegmente 22, 24 und 26 und des Übergangsschneidkantensegments 28 verringern.
Wie in 4 dargestellt, umfasst jede Seitenfläche 16 eine erste Freifläche 40, die sich von der Oberfläche 12 erstreckt, und eine zweite Freifläche 42, die sich von der ersten Freifläche 40 bis zur Bodenfläche 14 erstreckt. Wie in 4 dargestellt, erstreckt sich die erste Freifläche 40 von der Oberfläche 12 in einem ersten Freiwinkel γ₁ in Bezug auf die Drehachse 19 der Wendeschneidplatte 10 in Richtung der Bodenfläche 14. Zum Beispiel kann der erste Freiwinkel γ₁ zumindest 1 Grad, zum Beispiel 1 bis 30 Grad oder 2,5 bis 20 Grad oder 5 bis 15 Grad, betragen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der erste Freiwinkel γ₁ etwa 8 Grad betragen. Der erste Freiwinkel γ₁ kann das Reiben der ersten Freifläche 40 an bearbeiteten Oberflächen verhindern, indem er einen Freiraum zwischen der Wendeschneidplatte 10 und der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks bereitstellt. Wie in 4 dargestellt, erstreckt sich die zweite Freifläche 42 von der ersten Freifläche 40 unter einem zweiten Freiwinkel γ₂ in Bezug auf die Drehachse 19 der Wendeschneidplatte 10 in Richtung der Bodenfläche 14. Zum Beispiel kann der zweite Freiwinkel γ₂ zumindest 1 Grad betragen, zum Beispiel von 5 bis 40 Grad oder von 7,5 bis 30 Grad oder von 10 bis 20 Grad. In einer bestimmten Ausführungsform kann der zweite Freiwinkel γ₂ etwa 15 Grad betragen. Der zweite Freiwinkel γ₂ ermöglicht das einfache Einsetzen und Entfernen der Wendeschneidplatte 10 aus der Aussparung 60 des Bohrkörpers 50. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglichen der erste Freiwinkel γ₁ und der zweite Freiwinkel γ₂, dass die Oberfläche 12 größer als die Bodenfläche 14 ist. Der erste Freiwinkel γ₁ und der zweite Freiwinkel γ₂ stellen darüber hinaus die ersten und zweiten Freiflächen 40 und 42 in Orientierungen bereit, die eine starre Befestigung der Wendeschneidplatte in der Aussparung 60 des Bohrkörpers 50 ermöglichen. In der dargestellten Ausführungsform ist der zweite Freiwinkel γ₂ größer als der erste Freiwinkel y.₁, allerdings kann jede andere geeignete Anordnung verwendet werden, zum Beispiel der zweite Freiwinkel γ.₂ kann kleiner oder gleich dem ersten Freiwinkel γ₁ sein.
Wie in 4 dargestellt, hat die erste Freifläche 40 eine Höhe H₁ und die zweite Freifläche 42 eine Höhe H₂. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die zweite Freiflächenhöhe H₂ größer oder gleich der ersten Freiflächenhöhe H₁, zum Beispiel bis zu 75 Prozent höher, sein. Zum Beispiel kann die zweite Freiflächenhöhe H₂ zumindest 25 Prozent oder zumindest 35 Prozent oder zumindest 50 Prozent größer als die erste Freiflächenhöhe _H1 sein. In bestimmten Ausführungsformen beträgt die zweite Freiflächenhöhe H₂ zumindest 50 Prozent einer Gesamthöhe der Wendeschneidplatte 10, zum Beispiel zumindest 60 Prozent der Gesamthöhe der Wendeschneidplatte. Die erste Freiflächenhöhe H₁ und die zweite Freiflächenhöhe H₂ sind so gewählt, dass die Wendeschneidplatte 10 in einer Aussparung 60 des Bohrkörpers 50 starr befestigt werden kann. Das Verhältnis der Höhe H₁ der ersten Freifläche 40 zur Höhe _H2 der zweiten Freifläche 42 kann typischerweise im Bereich von 1:1 bis 1:10 liegen, zum Beispiel von 1:1,2 bis 1:5 oder von 1,5:2 bis 1:3. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste Freifläche 40 eine Anschlagfläche für den Eingriff in die Aussparung 60 bereitstellen und die zweite Freifläche 42 einen Freiraum bereitstellen, um zu verhindern, dass die Wendeschneidplatte die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks berührt.
Die Wendeschneidplatten 10 können aus jedem geeigneten Material wie Werkzeugstählen, Hartmetallen und superhartem Material wie kubischem Bornitrid (CBN), polykristallinem kubischen Bornitrid (PCBN), polykristallinen Diamanten (PKD), Wolframkarbid (WC), Cermet, Keramik und dergleichen hergestellt werden. Die Wendeschneidplatten 10 der vorliegenden Erfindung können durch jede geeignete Technik hergestellt werden, wie zum Beispiel Pressen von Hartmetallpulver, Schleifen oder additive Herstellung, um die Vielzahl von Schneidkantensegmenten zu erhalten.
5-7 veranschaulichen ein Bohrwerkzeugsystem 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bohrwerkzeugsystem 5 besteht aus einem Bohrkörper 50 und einem Innenbohreinsatz 10 und einem peripheren oder Außenbohreinsatz 100, die im Bohrkörper 50 installiert sind. Der Bohrkörper 50 hat einen allgemein zylindrischen Körper 52 mit einer zentralen Längsdrehachse 54. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der im Allgemeinen zylindrische Körper 52 des Bohrkörpers 50 eine vordere Bohrfläche 56, ein hinteres Befestigungsende 58 und eine Vielzahl von schraubenförmigen Nuten 59. Die vordere Bohrfläche 56 umfasst eine Innenaussparung 60, die so strukturiert und angeordnet ist, dass sie eine zentrale Wendeschneidplatte 10 aufnehmen kann, und eine periphere Aussparung 102, die so strukturiert und angeordnet ist, dass sie eine periphere Wendeschneidplatte 100 aufnehmen kann. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der im Allgemeinen zylindrische Körper 52 des Bohrkörpers 50 zwei Nuten 59, es kann jedoch jede andere geeignete Anzahl von Nuten verwendet werden. Beispielsweise können ein, drei, vier, fünf oder mehr Nuten vorgesehen sein.
Wie in 8 und 9 dargestellt, umfasst die Einsatzaussparung 60 eine Rückfläche 62, einen ersten Seitenwandabschnitt 64, der sich von der Rückfläche 62 im Allgemeinen senkrecht nach vorne erstreckt, und einen zweiten Seitenwandabschnitt 66, der sich von der Rückfläche 62 im Allgemeinen senkrecht nach vorne erstreckt. Während eine im Allgemeinen quadratische Einsatzaussparung 60 in dieser Ausführungsform dargestellt ist, kann jede andere geeignete Form der Einsatzaussparung, zum Beispiel rechteckig, dreieckig oder dergleichen, verwendet werden. Wie in 8 und 9 dargestellt, kann die Rückfläche 62 so konfiguriert sein, dass sie in eine erste Seitenfläche 16 der Wendeschneidplatte 10 eingreift, der erste Seitenwandabschnitt 64 kann so konfiguriert sein, dass er in eine zweite Seitenfläche 16 der Wendeschneidplatte 10 eingreift, und der zweite Seitenwandabschnitt 66 kann so konfiguriert sein, dass er eine dritte Seitenfläche 16 der Wendeschneidplatte 10 aufnimmt. Die hierin verwendeten Begriffe „eingreifen“, „eingreift“ und „Eingriff“ bedeuten, dass zwei oder mehr Merkmale miteinander interagieren, um die relative Bewegung zwischen der Wendeschneidplatte 10 und der Einsatzaussparung 60 einzuschränken. In bestimmten Ausführungsformen kann die Einsatzaussparung 60 eine untere Sitzfläche 68 senkrecht zur Rückfläche 62 und die ersten und zweiten Seitenwandabschnitte 64 und 66 umfassen. Die untere Sitzfläche 68 kann so konfiguriert sein, dass sie in die Bodenfläche 14 der Wendeschneidplatte 10 eingreift. Wie in 8 und 9 dargestellt, beinhaltet die untere Sitzfläche 68 eine Gewinde-Befestigungsbohrung 70, die zur Aufnahme eines mechanischen Befestigungselements 90 konfiguriert werden kann, um die Wendeschneidplatte 10 in der Einsatzaussparung 60 zu befestigen.
Wie in 8 und 9 dargestellt, kann die Aussparung 60 in den Ecken zwischen der Rückfläche 62 und den ersten und zweiten Seitenwandabschnitten 64 und 66 vertiefte Kanäle 72 beinhalten. Die vertieften Kanäle 72 bieten einen Freiraum für die Einsatzaussparung 60 zur Aufnahme der Wendeschneidplatte 10. In bestimmten Ausführungsformen können die Rückfläche 62 und der zweite Seitenwandabschnitt 66 ferner Schneidkantenkanäle 74 beinhalten, die zur Aufnahme von Übergangsschneidkantensegmenten 28 der Wendeschneidplatte 10 positioniert sind. Die Schneidkantenkanäle 74 sind in der Rückfläche 62 und dem zweiten Seitenwandabschnitt 66 ausgespart, um zu verhindern, dass die Übergangsschneidkantensegmente 28 mit der Aussparung 60 Kontakt tritt. Die Seitenflächen 16, die mit der Rückfläche 62 und dem ersten Seitenwandabschnitt 64 in Kontakt treten, erfahren bei Bohrarbeiten möglicherweise die größte Kraft. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darf beim Einsetzen der Wendeschneidplatte 10 in die Einsatzaussparung 60 nur die dem zweiten Schneidkantensegment 24 entsprechende Seitenfläche 16 mit dem ersten Seitenwandabschnitt 64 in Kontakt treten. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jede geeignete Größe oder Form der Einsatzaussparung 60 verwendet werden, um jede Form oder Größe der Wendeschneidplatte 10 aufzunehmen.
In der dargestellten Ausführungsform werden die Rückfläche 62 und der zweite Seitenwandbereich 66 aus einer Vielzahl von Segmenten gebildet. Zum Beispiel umfasst die Rückfläche 62 ein erstes Rückflächensegment 80, das sich von dem vertieften Kanal 72 zwischen dem ersten Seitenwandabschnitt 64 und der Rückfläche 62 bis zu einer Schneidkantenvertiefung 74 erstreckt, und ein zweites Rückflächensegment 82, das sich von der Schneidkantenvertiefung 74 bis zu dem vertieften Kanal 72 zwischen der Rückfläche 62 und dem zweiten Seitenwandabschnitt 66 erstreckt. Der zweite Seitenwandabschnitt 66 umfasst ein hinteres zweites Seitenwandsegment 84, das sich von dem vertieften Kanal 72 zwischen der hinteren Fläche 62 und dem zweiten Seitenwandabschnitt 66 bis zu einer Schneidkantenvertiefung 74 erstreckt, und ein vorderes zweites äußeres Seitenwandsegment 86, das sich von der Schneidkantenvertiefung 74 bis zur vorderen Bohrfläche 56 erstreckt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zweite Rückflächensegment 82 so strukturiert und angeordnet, dass es in die Seitenfläche 16 eingreift, die dem ersten Schneidkantensegment 22 entspricht. In bestimmten Ausführungsformen tritt der zweite Seitenwandabschnitt 66 nicht mit der Wendeschneidplatte 10 in Kontakt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Seitenwandabschnitt 64 im Wesentlichen linear, zum Beispiel umfasst der erste Seitenwandabschnitt 64 ein einziges Seitenwandsegment, das sich von der hinteren Fläche 62 bis zur vorderen Bohrfläche 56 erstreckt. Es kann jedoch jede andere geeignete Form und Anordnung des ersten Seitenwandabschnitts 64 verwendet werden, zum Beispiel kann der erste Seitenwandabschnitt 64 durch eine Vielzahl von Seitenwandsegmenten mit Längen und Winkeln gebildet werden, die der Vielzahl von Schneidkantensegmenten der Wendeschneidplatte 10 entsprechen.
Wie in 8 und 9 dargestellt, beinhalten die Rückfläche 62, der erste Seitenwandabschnitt 64 und der zweite Seitenwandabschnitt 66 jeweils erste und zweite Eingriffsflächen 76 und 78, die so strukturiert und angeordnet sind, dass sie den ersten und zweiten Freiflächen 40 und 42 der Wendeschneidplatte 10 entsprechen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die ersten Eingriffsflächen 76 senkrecht von der unteren Sitzfläche 68. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die zweite Eingriffsfläche 78 von der ersten Eingriffsfläche 76 in einem Winkel, der dem ersten Freiwinkel γ₁ der ersten Freifläche 40 der Wendeschneidplatte entspricht. Die ersten und zweiten Eingriffsflächen 76 und 78 der Rückfläche 62, der erste Seitenwandabschnitt 64 und der zweite Seitenwandabschnitt 66 ermöglichen eine starrere Befestigung der Wendeschneidplatte 10 in der Aussparung 60. In bestimmten Ausführungsformen tritt die zweite Eingriffsfläche 78 des ersten Seitenwandabschnitts 64 mit der Wendeschneidplatte 10 in Kontakt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Einsatzaussparung 60 und die Wendeschneidplatte 10 so strukturiert und angeordnet, dass die zwischen dem Übergangsschneidkantensegment 28 und dem zweiten Schneidkantensegment 24 gebildete konvexe Kurve 29B einen ersten Kontakt mit einem Werkstück herstellen kann. In bestimmten Ausführungsformen bildet das zweite Schneidkantensegment 24 mit der Längsdrehachse 54 des Bohrerkörpers einen Anschnittswinkel, zum Beispiel von 1 bis 5 Grad. Die Positionierung der Wendeschneidplatte 10 in der Aussparung 60 des Bohrkörpers 50 sowie die Winkel und Ausrichtung der Schneidkantensegmente 22, 24 und 28 und der Übergangsschneidkante 28 lenken die Schneidkräfte in Richtung der Längsdrehachse 54 des Bohrkörpers. Die Ausrichtung der Kräfte auf die Drehachse des Bohrers gleicht die Schnittkräfte aus, die der Bohrkörper 50 während des Bohrvorgangs erfährt, und verhindert so, dass der Bohrer vom Zentrum wegdriftet.
Der Bohrkörper 50 kann aus jedem geeigneten Material, wie zum Beispiel Stahl, rostfreiem Stahl oder jedem anderen Material mit ausreichender Festigkeit, hergestellt werden. Der Bohrkörper 50 der vorliegenden Erfindung kann durch jede geeignete Technik, wie zum Beispiel durch maschinelle Bearbeitung zur Herstellung der Einsatzaussparungen und Nuten, hergestellt werden.
Wie in 10 und 11 dargestellt, bilden die Schneidkante 20 der zentralen Wendeschneidplatte 10 und die Schneidkante 120 des peripheren Einsatzes 100 ein Schneidprofil 200. 10 veranschaulicht in Phantom die Positionierung des peripheren Einsatzes 100 im Vergleich zur zentralen Wendeschneidplatte 10, wenn der Bohrkörper 50 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung um 180 Grad um seine zentrale Längsdrehachse 54 gedreht wird. Wie in 11 dargestellt, bildet die Schneidkante 20 der zentralen Wendeschneidplatte 10 einen inneren Abschnitt 205 des Schneidprofils 200 und die Schneidkante 120 des peripheren Einsatzes 100 einen äußeren Abschnitt 210 des Schneidprofils 200 bezüglich der zentralen Längsdrehachse 54. Das von der Schneidkante 20 der zentralen Wendeschneidplatte 10 und der Schneidkante 120 des peripheren Einsatzes 100 gebildete Schneidprofil 200 ist symmetrisch um die zentrale Längsdrehachse 54 des Bohrkörpers 50. Die Drehung des Schneidprofils 200 um die Drehachse bildet den Schneid-Durchmesser Dc des Bohrwerkzeugsystems 5.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darf sich die Schneidkante 20 der zentralen Wendeschneidplatte 10 mit der Schneidkante 120 des peripheren Einsatzes 100 überlappen. Wie in 11 dargestellt, wird ein Schnittpunkt 220 an dem Punkt gebildet, an dem das dritte Schneidkantensegment 26 mit der Schneidkante 120 des peripheren Einsatzes 100 überlappt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Schnittpunkt 220 so gewählt, dass die Länge des inneren Abschnitts 205 des Schneidprofils 200 im Wesentlichen gleich der Länge des äußeren Abschnitts 210 des Schneidprofils 200 ist. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Länge des inneren Abschnitts 205 ungleich der Länge des äußeren Abschnitts 210 sein. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darf der Teil des dritten Schneidkantensegments 26, der sich zwischen dem Schnittpunkt 220 und dem zweiten Eckkantenteil 30 befindet, nicht mit dem Werkstück in Kontakt treten.
10 und 11 veranschaulichen, dass die konvexe Kurve 29B des Übergangsschneidkantensegments 28 an dem Punkt, an dem das Übergangsschneidkantensegment 28 auf das zweite Schneidkantensegment 24 trifft, den axial vordersten Abschnitt des Schneidprofils 200 bildet. Dies ermöglicht der konvexen Kurve 29B den ersten Kontakt mit dem Werkstück. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Teillänge des inneren Abschnitts 205 des Schneidprofils 200 axial weiter vorne als der äußere Abschnitt 210 des Schneidprofils 200. In einer bestimmten Ausführung ist die gesamte Länge des zweiten Schneidsegments 24 der zentralen Wendeschneidplatte 10 axial weiter vorne als die Schneidkante 120 des peripheren Einsatzes 100.
Wie in 11 dargestellt, liegt eine horizontale Ebene 75 senkrecht zur zentralen Längsdrehachse 54 des Bohrkörpers 50. In der dargestellten Ausführungsform ist die horizontale Ebene 75 parallel zur Bezugsebene 11. Alternativ kann die Bezugsebene 11 gegenüber der horizontalen Ebene 75 in einem negativen Winkel geneigt sein. Zum Beispiel kann die Bezugsebene 11 in einem Winkel von 0 bis 10 Grad oder von 0 bis 7 Grad oder von 0 bis 5 Grad in Bezug auf die horizontale Ebene 75 bereitgestellt sein. In bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich das erste Schneidkantensegment 22 von der zentralen Längsdrehachse 54 radial nach außen in einem positiven Winkel zur horizontalen Ebene 75. In bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich das zweite Schneidkantensegment 24 von der zentralen Längsdrehachse 54 radial nach außen in einem flachen negativen Winkel von der horizontalen Ebene 75 weg. In bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich das dritte Schneidkantensegment 26 von der zentralen Längsdrehachse 54 radial nach außen in einem negativen Winkel von der horizontalen Ebene 75 weg. In bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich das Übergangsschneidkantensegment 28 von der zentralen Längsdrehachse 54 radial nach außen in einem positiven Winkel zur horizontalen Ebene 75. Wie in 11 dargestellt, kann es durch den flachen negativen Winkel des zweiten Schneidkantensegments 24 und den positiven Winkel des Übergangsschneidkantensegments 28 möglich sein, dass die konvexe Kurve 29B den der horizontalen Ebene 75 am nächsten liegenden Abschnitt des Schneidprofils 200 darstellt. Wie in 11 dargestellt, kann die konvexe Kurve 29B der von der Bezugsebene 11 am weitesten entfernte Punkt der Schneidkante 20 sein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Orientierung und Länge der Vielzahl von Schneidkantensegmenten 22, 24 und 26 und des Übergangsschneidkantensegments 28 der zentralen Wendeschneidplatte, dass zumindest ein Segment des inneren Abschnitts 205 des Schneidprofils das Werkstück mit dem peripheren Einsatz 100 in Kontakt tritt, und ermöglichen, dass das Schneidprofil im Wesentlichen gleichmäßig von der Schneidkante 20 der zentralen Wendeschneidplatte 10 und der Schneidkante 120 des peripheren Einsatzes 100 gebildet wird.
Wie hierin verwendet, werden „einschließlich“, „enthaltend“ und derartige Begriffe im Kontext dieser Anmeldung als synonym mit „umfassend“ verstanden und sind daher offen und schließen das Vorhandensein von zusätzlichen nicht beschriebenen oder nicht aufgeführten Elementen, Materialien, Phasen oder Verfahrensschritten nicht aus. Wie hierin verwendet, wird „bestehend aus“ im Kontext dieser Anmeldung als das Vorhandensein jedes nicht spezifizierten Elements, Materials, jeder Phase oder jedes Verfahrensschritts ausschließend verstanden. Wie hierin verwendet, wird „im Wesentlichen bestehend aus“ im Kontext dieser Anmeldung als die spezifizierten Elemente, Materialien, Phasen oder Verfahrensschritte, wo anwendbar, und auch irgendwelche nicht näher spezifizierten Elemente, Materialien, Phasen oder Verfahrensschritte, welche die grundlegenden oder neuen Charakteristiken der Erfindung nicht erheblich beeinflussen, umfassend verstanden.
Für die Zwecke der obigen Beschreibung versteht es sich, dass die Erfindung verschiedene alternative Varianten und Schrittabfolgen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Des Weiteren sollen alle Zahlen, die beispielsweise Quantitäten von Bestandteilen ausdrücken, die in der Patentschrift und den Ansprüchen verwendet werden, als in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert verstanden werden. Dementsprechend sind die angeführten numerischen Parameter Annäherungen, die abhängig von den gewünschten Eigenschaften variieren können, die durch die vorliegende Erfindung erlangt werden sollen, es sei denn, dass es gegenteilig angegeben ist. Zumindest, und nicht als ein Versuch, die Anwendung der Äquivalenzlehre zu begrenzen, sollte jeder numerische Parameter zumindest angesichts der Anzahl an angegebenen signifikanten Stellen und durch Anwenden gewöhnlicher Rundungstechniken ausgelegt werden.
Es versteht sich, dass jeder hierin aufgeführte numerische Bereich alle darin zusammengefassten Unterbereiche umfassen soll. Ein Bereich von „1 bis 10“ soll beispielsweise alle Unterbereiche zwischen (und einschließlich) dem aufgeführten Minimalwert von 1 und dem aufgeführten Maximalwert von 10 umfassen, d. h., einen Bereich mit einem Minimalwert gleich oder größer als 1 und einem Maximalwert gleich oder kleiner als 10.
In dieser Anmeldung umfasst der Gebrauch der Einzahl den Plural und der Plural umfasst die Einzahl, es sei denn, dass es ausdrücklich anders angegeben ist. Außerdem bedeutet in dieser Anmeldung der Gebrauch von „oder“ „und/oder“, es sei denn, dass es ausdrücklich anders angegeben ist, obwohl „und/oder“ in bestimmten Fällen explizit verwendet sein kann. In dieser Anmeldung umfassen die Artikel „ein“, „eine“, „der/die/das“ mehrere Referenten, es sei denn, dass ausdrücklich und eindeutig auf einen Referenten begrenzt wird.
In dieser Anmeldung werden die Bezeichnungen „horizontal“, „vertikal“, „positiv“ und „negativ“ als relative Begriffe verwendet, und es wird davon ausgegangen, dass während der Benutzung der Bohrkörper und die Wendeschneidplatte unterschiedliche Ausrichtungen haben können.
Obwohl spezielle Ausführungsformen dieser Erfindung zum Zwecke der Veranschaulichung vorstehend beschrieben wurden, wird es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass zahlreiche Variationen der Details der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne von der in den angefügten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.

Claims

Wendeschneidplatte, umfassend: eine Oberfläche; eine Bodenfläche mit einer kleineren Fläche als die Oberfläche; vier Seitenflächen, die an die Oberfläche und die Bodenfläche anliegen; und vier Schneidkanten am Schnittpunkt jeder der Seitenflächen und der Oberfläche, die vier Eckkantenabschnitte an Schnittpunkten zwischen angrenzenden Schneidkanten definieren, jede der Schneidkanten umfassend: ein erstes Schneidkantensegment, das sich von einem ersten der Eckkantenabschnitte angrenzend an eine zentrale Längsdrehachse eines Bohrkörpers erstreckt, wenn die Wendeschneidplatte in dem Bohrkörper unter einem ersten Schneidkantenwinkel in Bezug auf eine Bezugsebene montiert ist, die durch die Mitte angrenzender Eckkantenabschnitte und parallel zu einer Drehachse der Wendeschneidplatte verläuft; ein zweites Schneidkantensegment, das radial von der zentralen Längsdrehachse des Bohrkörpers in Bezug auf das erste Schneidkantensegment unter einem zweiten Schneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene angeordnet ist; und ein drittes Schneidkantensegment, das sich von dem zweiten Schneidkantensegment unter einem dritten Schneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene zu einem zweiten der Eckkantenabschnitte erstreckt.
Wendeschneidplatte nach Anspruch 1, wobei das erste Schneidkantensegment, das zweite Schneidkantensegment und das dritte Schneidkantensegment linear sind.
Wendeschneidplatte nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Schneidkantenwinkel ein positiver Winkel in Bezug auf die Bezugsebene ist, der im Bereich von etwa 2 bis etwa 30 Grad liegt.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Schneidkantenwinkel ein negativer Winkel in Bezug auf die Bezugsebene im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 10 Grad ist.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dritte Schneidkantenwinkel ein negativer Winkel in Bezug auf die Bezugsebene ist, der zwischen etwa 5 und etwa 75 Grad liegt.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dritte Schneidkantenwinkel größer als 20 Grad ist.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite Schneidkantensegment durch ein Übergangsschneidkantensegment miteinander verbunden sind, wobei das Übergangsschneidkantensegment mit dem ersten Schneidkantensegment eine konkave Kurve und mit dem zweiten Schneidkantensegment eine konvexe Kurve bildet.
Wendeschneidplatte nach Anspruch 7, wobei das Übergangsschneidkantensegment einen linearen Abschnitt umfasst, insbesondere wobei sich der lineare Abschnitt des Übergangsschneidkantensegments von dem ersten Schneidkantensegment unter einem vierten Übergangsschneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene nach außen erstreckt, wobei der vierte Übergangsschneidkantenwinkel ein positiver Winkel im Bereich von etwa 5 bis etwa 85 Grad ist.
Wendeschneidplatte nach Anspruch 7 oder 8, wobei sich die zwischen der Übergangsschneidkante und dem zweiten Schneidkantensegment gebildete konvexe Kurve am oder zwischen dem ersten der Eckkantenabschnitte und einer vertikalen Bezugsebene positioniert ist, die eine Montagedurchgangsbohrung halbiert.
Wendeschneidplatte nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die zwischen der Übergangsschneidkante und dem zweiten Schneidkantensegment gebildete konvexe Kurve einen vorderen Kontaktpunkt der Schneidkante definiert.
Wendeschneidplatte nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein Übergang zwischen dem zweiten Schneidkantensegment und dem dritten Schneidkantensegment eine konvexe Kurve definiert und die zwischen der Übergangsschneidkante und dem zweiten Schneidkantensegment gebildete konvexe Kurve entlang der zentralen Längsdrehachse zumindest 0,02 Millimeter weiter vorne liegt als die konvexe Kurve des Übergangs zwischen dem zweiten Schneidkantensegment und dem dritten Schneidkantensegment.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Übergang zwischen dem ersten Schneidkantensegment und dem zweiten Schneidkantensegment nur eine konvexe Kurve definiert.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Schneidkantensegment näher an einer Drehachse der Wendeschneidplatte liegt als das zweite Schneidkantensegment und ein Abschnitt des dritten Schneidkantensegments.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn die Wendeschneidplatte in dem Bohrkörper montiert ist, die Bezugsebene der Wendeschneidplatte in einem Winkel von 0 bis 10 Grad in Bezug auf eine horizontale Bezugsebene senkrecht zur zentralen Längsachse des Bohrkörpers bereitgestellt ist.
Wendeschneidplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Seitenfläche eine erste Freifläche, die sich von der Oberfläche erstreckt, und eine zweite Freifläche umfasst, die sich von der ersten Freifläche zur Bodenfläche erstreckt, und eine Höhe der zweiten Freifläche größer oder gleich der Höhe der ersten Freifläche ist, insbesondere wobei die Höhe der ersten Freifläche weniger als 50 Prozent der Gesamthöhe der Wendeschneidplatte beträgt.
Wendeschneidplatte nach Anspruch 15, wobei die erste Freifläche einen Winkel im Bereich von etwa 1 bis etwa 30 Grad in Bezug auf eine Drehachse der Wendeschneidplatte bildet und die zweite Freifläche einen Winkel im Bereich von etwa 5 bis etwa 40 Grad in Bezug auf die Drehachse der Wendeschneidplatte bildet.
Bohrwerkzeugsystem, umfassend: einen Bohrkörper mit einer zentralen Längsdrehachse und eine Innenaussparung in einer vorderen Bohrfläche umfassend, die Innenaussparung umfassend: eine Rückfläche; und einen ersten Seitenwandabschnitt, der sich von der Rückfläche nach vorne erstreckt; und eine zentrale Wendeschneidplatte, die in der Innenaussparung des Bohrkörpers montiert ist, die zentrale Wendeschneidplatte umfassend: eine Oberfläche; eine Bodenfläche mit einer kleineren Fläche als die Oberfläche; vier Seitenflächen, die an die Oberfläche und die Bodenfläche anliegen, wobei die vier Seitenflächen so strukturiert und angeordnet sind, dass sie an der Rückfläche und dem ersten Seitenwandabschnitt der Innenaussparung des Bohrkörpers eingreifen; und vier Schneidkanten am Schnittpunkt jeder der Seitenflächen und der Oberfläche, die vier Eckkantenabschnitte an Schnittpunkten zwischen angrenzenden Schneidkanten definieren, jede der Schneidkanten umfassend: ein erstes Schneidkantensegment, das sich von einem ersten der Eckkantenabschnitte angrenzend an die zentrale Längsdrehachse des Bohrkörpers unter einem ersten Schneidkantenwinkel in Bezug auf eine Bezugsebene erstreckt, die durch die Mitte angrenzender Eckkantenabschnitte und parallel zu einer Drehachse der Wendeschneidplatte verläuft; ein zweites Schneidkantensegment, das in Bezug auf das erste Schneidkantensegment radial von der zentralen Längsdrehachse des Bohrkörpers entfernt in einem zweiten Schneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene angeordnet ist; und ein drittes Schneidkantensegment, das sich von dem zweiten Schneidkantensegment unter einem dritten Schneidkantenwinkel in Bezug auf die Bezugsebene zu einem zweiten der Eckkantenabschnitte erstreckt.
Bohrsystem nach Anspruch 17, wobei der Bohrkörper ferner eine periphere Aussparung in der vorderen Bohrfläche aufweist, die so strukturiert und angeordnet ist, dass sie einen peripheren Einsatz aufnimmt, wobei der periphere Einsatz zumindest eine Schneidkante aufweist.
Bohrsystem nach Anspruch 18, wobei das erste und das zweite Schneidkantensegment durch ein Übergangsschneidkantensegment miteinander verbunden sind, wobei das Übergangsschneidkantensegment mit dem ersten Schneidkantensegment eine konkave Kurve und mit dem zweiten Schneidkantensegment eine konvexe Kurve bildet, und die zwischen der Übergangsschneidkante und dem zweiten Schneidkantensegment gebildete konvexe Kurve der vorderste Punkt entlang der zentralen Längsdrehachse ist.