DE102006004073A1

DE102006004073A1 - Schneidwerkzeug für spanende Bearbeitung

Info

Publication number: DE102006004073A1
Application number: DE200610004073
Authority: DE
Inventors: Matthias Oettle
Original assignee: Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Current assignee: Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Priority date: 2006-01-28
Filing date: 2006-01-28
Publication date: 2007-08-09
Also published as: WO2007085281A1

Abstract

Bei einem Schneidwerkzeug (1) für spanende Bearbeitung, mit einem Zentralteil (19), das von einer Durchgangsbohrung (9) durchzogen ist, die für die Anbringung des Schneidwerkzeuges (1) an einem Halter (3) durch ein Festlegemittel (5) durchgreifbar ist, und mit zumindest einer am Zentralteil (19) seitlich und in einem radialen Abstand von der Achse (17) der Durchgangsbohrung (9) angeordneten Schneide (47) ist zumindest ein sich von der Durchgangsbohrung (9) zur Außenseite des Zentralteiles (19) erstreckender Fluiddurchlass (49) vorhanden, der der zumindest einen Schneide (47) räumlich zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug für spanende Bearbeitung, mit einem Zentralteil, das von einer Durchgangsbohrung durchzogen ist, die für die Anbringung des Schneidwerkzeuges an einem Halter durch ein Festlegemittel durchgreifbar ist, und mit zumindest einer am Zentralteil seitlich und in einem radialen Abstand von der Achse der Durchgangsbohrung angeordneten Schneide. Außerdem betrifft die Erfindung einen Halter für ein derartiges Schneidwerkzeug sowie ein Werkzeugsystem mit einem derartigen Schneidwerkzeug und einem solchen Halter.

Schneidwerkzeuge dieser Art sind bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 34 48 086 C2 ein derartiges Werkzeug für die Drehbearbeitung, insbesondere zur Herstellung von Inneneinstichen. Ein gattungsgleiches Werkzeug, das in der Gebrauchsmusterschrift DE 90 15 547 U1 offenbart ist, ist als Rotationswerk in der Art eines Stirnfräsers gestaltet.

Im Interesse rationeller Fertigungsabläufe werden derartige Werkzeuge häufig für Bearbeitungen mit hohen Arbeitsgeschwindigkeiten eingesetzt. Dabei ergibt sich die Notwendigkeit, Hilfsfluide wie Kühl-Schmiermittel zum Arbeitsbereich zuzuführen, also zum Bereich der Schneide oder Schneiden des Werkzeuges. Vielfach gestaltet sich die Zuleitung der Fluide schwierig, insbesondere dann, wenn der Arbeitsbereich an betreffenden Werkstücken schlecht zugänglich ist und kein Freiraum für Fluidzuleitungen zur Verfügung steht.

Im Hinblick hierauf stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Schneidwerkzeug für spanende Bearbeitung zur Verfügung zu stellen, dessen Gestaltung die Möglichkeit eröffnet, Arbeitsfluide selbst unter räumlich sehr beengten Arbeitsbedingungen auf einfache und betriebssichere Weise zur Bearbeitungsstelle zuzuführen.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Schneidwerkzeug für spanende Bearbeitung gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 bildet das Schneidwerkzeug selbst den Endabschnitt und das Austrittsende für die Fluidzufuhr zum Schneidenbereich, indem im Zentralteil des Schneidwerkzeuges selbst ein der jeweiligen Schneide zugeordneter Fluiddurchlass vorhanden ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit der inneren Fluidzufuhr, ausgehend von der zentralen Durchgangsbohrung des Schneidwerkzeuges. Bei dieser inneren Fluidzuführung entfallen äußere Zuleitungen. Somit ist eine betriebssichere Zufuhr von Arbeitsfluiden selbst an beengten, schlecht zugänglichen Bearbeitungsstellen möglich.

Bei als Rotationswerkzeug ausgebildetem Schneidwerkzeug, beispielsweise einem Fräswerkzeug in der Art eines Stirnfräsers, wobei mehrere am Umfang des Zentralteils vorstehende Schneiden vorgesehen sind, die sich in gleichen Radialabständen von der Achse der Durchgangsbohrung befinden, ist vorzugsweise jeder Schneide ein Fluiddurchlass zugeordnet.

Die Fluidverbindung zwischen dem das Schneidwerkzeug tragenden Halter und der Durchgangsbohrung im Zentralteil des Schneidwerkzeuges gestaltet sich besonders einfach, wenn als die Durchgangsbohrung durchgreifendes Festlegemittel eine Hohlschraube vorgesehen ist, deren innerer Hohlraum Teil der Fluidverbindung zwischen dem Halter und dem am Zentralteil des Werkzeuges vorgesehenen Fluiddurchlass oder den Fluiddurchlässen bildet.

Hierbei kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Durchgangsbohrung einen den Kopf der Hohlschraube aufnehmenden, erweiterten Bohrungsabschnitt aufweist, an den die jeweiligen Fluiddurchlässe angrenzen.

Vorzugsweise weist der Kopf der Hohlschraube in dem im erweiterten Abschnitt der Durchgangsbohrung aufzunehmenden Bereich eine umfängliche Ringnut auf, in welche mindestens eine Querbohrung einmündet, die den inneren Hohlraum der Hohlschraube mit der Ringnut verbindet.

Eine besonders wirksame und betriebssichere Zuführung des Arbeitsfluides zum Schneidenbereich ergibt sich, wenn als den Schneiden zugeordnete Fluiddurchlässe Nuten vorgesehen sind, die durch Vertiefungen in derjenigen Stirnfläche des Zentralteiles gebildet sind, die dem zu bearbeitenden Werkstück zugewandt ist, und wobei die Nuten vom Rand des erweiterten Abschnittes der Durchgangsbohrung zu zwischen aufeinander folgenden Schneiden gelegenen Umfangsbereichen des Zentralteiles verlaufen.

Um eine besonders effektive Beaufschlagung der jeweiligen Schneiden bei einem Rotationswerkzeug zu begünstigen, kann hierbei vorgesehen sein, dass der Verlauf der Nuten zur Radialrichtung so gewählt ist, dass, bezogen auf die Arbeits-Drehrichtung, das innere Ende der Nuten voreilend gegen über dem äußeren Austrittsende gelegen ist. Dadurch wird erreicht, dass das bei der Arbeitsrotation durch Zentrifugalwirkung ausgeschleuderte Fluid vorrangig zum eigentlichen Schneidenbereich gelangt.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Halter zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges, welcher gemäß dem Patentanspruch 9 eine für die Anlage des festzulegenden Schneidwerkzeuges vorgesehene Stirnfläche mit einer an dieser mündenden Bohrung als Teil einer Fluidverbindung zwischen Halter und Durchgangsbohrung des Schneidwerkzeuges aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Werkzeugsystem mit einem Schneidwerkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie einem Halter gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine abgebrochene perspektivische Schrägansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges, angebracht an einem schaftartigen Halter, wobei für die Darstellung ein gegenüber einer praktischen Ausführung vergrößerter Maßstab gewählt ist;
2 eine der 1 ähnliche Darstellung, wobei zur Verdeutlichung der Bauweise eine als Festlegemittel zum Anbringen des Schneidwerkzeuges am Halter dienende Hohlschraube in vom Schneidwerkzeug abgenommener Position gezeigt ist, und
3 einen gegenüber 1 und 2 in etwas kleinerem Maßstab gezeichneten Längsschnitt des Schneidwerkzeuges und des Halters.
Nachstehend ist die Erfindung anhand des Beispieles eines Rotationswerkzeuges beschrieben, genauer gesagt eines Fräswerkzeuges in der Art eines Stirnfräsers. Die Erfindung eignet sich gleichermaßen für ein nicht rotierendes Schneidwerkzeug, beispielsweise für ein Werkzeug zur Drehbearbeitung solcher Art, wie es in der bereits erwähnten DE 34 48 086 C2 gezeigt ist.
1 und 3 zeigen ein Beispiel eines Werkzeugsystemes, bei dem ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Schneidwerkzeug an einem Halter 3 in Form eines für den Drehantrieb des Schneidwerkzeuges 1 dienenden schaftartigen Rotationskörpers angebracht ist. Die Festlegung des Schneidwerkzeuges 1 am Halter 3 erfolgt durch eine in 2 als Ganzes mit 5 bezeichnete Hohlschraube, die in dieser Fig. in einer vom Schneidwerkzeug 1 abgenommenen Lage gezeigt ist. Wie insbesondere aus 3 zu entnehmen ist, erstreckt sich die Hohlschraube 5 mit ihrem mit Außengewinde versehenen Schaft 7 durch eine im Schneidwerkzeug zentral ausgebildete Durchgangsbohrung 9 hindurch, wobei das Außengewinde am Schaft 7 mit einem Innengewinde 11 in Eingriff kommt, das sich in einem im Halter 3 zentral befindlichen Durchgangskanal 13 in dem an die Stirnfläche 15 angrenzenden Endabschnitt befindet. Längsachse des Schaftes 3 und damit fluchtende Achse 17 der Durchgangsbohrung 9 im Zentralteil 19 des Schneidwerkzeuges definieren die Drehachse für die Arbeitsrotation des Schneidwerkzeuges 1. Die Hohlschraube 5 weist an ihrem Schraubenkopf 21 einen Spannkonus 23 auf, der an einer in der Durchgangsbohrung 9 im Zentralteil 19 ausgebildeten Kegelfläche 25 anliegt, um das Zentralteil 19 mit seiner dem Halter 3 zugewandten Stirnfläche 27 an der halterseitigen Stirnfläche 15 zu verspannen. Für die Drehmomentübertragung befinden sich an der werkzeugseitigen Stirnfläche 27 vorspringende, in radialer Richtung verlaufende Mitnehmerrippen 29 (3), die in Vertiefungen 31 in der halterseitigen Stirn fläche 15 eingreifen. Flanken der Rippen 29 und/oder daran anliegende Flanken der Vertiefungen 31 können eine leichte ballige Wölbung aufweisen, um durch Linienberührung die Zentrierung zu begünstigen.
Der innere Hohlraum 33 der Hohlschraube 5 erstreckt sich bis in die Nähe des geschlossenen, äußeren Endes 35 am Schraubenkopf 21, wo dieser in der Art einer Senkkopfschraube eine ebene Endfläche 37 besitzt, in deren Zentrum eine hexagonale Vertiefung 39 angeordnet ist, um die Hohlschraube 5 mittels eines Polygonschlüssels zu betätigen.
Die Durchgangsbohrung 9 im Zentralteil 19 ist so geformt, dass sich im Anschluss an die Kegelfläche 25 ein erweiterter Bohrungsabschnitt 41 ergibt. Bei in der Durchgangsbohrung 9 sitzender Hohlschraube 5, wobei die Endfläche 37 im wesentlichen mit der endseitigen Stirnfläche des Zentralteiles 19 bündig ist, befindet sich in diesem erweiterten Bohrungsabschnitt 41 eine im Schraubenkopf 21 der Hohlschraube 5 vorgesehene Ringnut 43. In diese Ringnut 43 münden, wie aus 2 und 3 zu entnehmen ist, Querbohrungen 45, die den inneren Hohlraum 33 der Hohlschraube 5 mit der Ringnut 43 verbinden.
Der Bohrungsabschnitt 41, der dergestalt über die Querbohrungen 45 und den inneren Hohlraum 33 der Hohlschraube 5 mit dem zentralen Durchgangskanal 13 des Halters 3 in Fluidverbindung ist, weist für den Austritt des Fluides aus der Ringnut 43 Fluiddurchlässe auf, deren Anzahl der Anzahl der Schneiden 47 entspricht, die vom Zentralteil 19 auskragend angeordnet sind. Beim vorliegenden Beispiel handelt es sich um ein Schneidwerkzeug in Form eines Fräsers mit sechs Schneiden 47. Die diesen Schneiden zugeordneten Fluiddurchlässe sind jeweils durch Nuten 49 gebildet, die in die endseitige Stirnfläche des Zentralteiles 19 vertieft eingear beitet sind und sich vom Endrand der Durchgangsbohrung 9 ausgehend, wo sie sich in Verbindung mit dem erweiterten Abschnitt 41 der Durchgangsbohrung 9 und damit in Fluidverbindung mit der Ringnut 43 der Hohlschraube 5 befinden, bis zum Außenumfang des Zentralteiles 19 erstrecken. Wie aus 1 und 2 entnehmbar ist, befinden sich die äußeren Enden der die Fluiddurchlässe bildenden Nuten 49 jeweils im Umfangsabschnitt zwischen zwei aufeinander folgenden Schneiden 47. Wie aus 1 ebenfalls zu entnehmen ist, erstrecken sich die Nuten 49, bezogen auf die Achse 17, nicht in Radialrichtung, sondern geneigt zu dieser, wobei die äußeren Enden der Nuten 49, bezogen auf die Arbeits-Drehrichtung des Schneidwerkzeuges, gegenüber dem inneren Nutenanfang leicht nacheilend sind. In Verbindung mit der Zentrifugalkraftwirkung, die bei der Drehung des Schneidwerkzeuges 1 auf das aus den Nuten 49 austretende Fluid einwirkt, ist durch die Neigung der Nuten 49 die Richtung der Strömung des Fluides vorrangig auf den Bereich der Schneiden 47 gerichtet.
Die Formgebung des Schneidwerkzeuges 1 mit als Fluiddurchlässe dienenden, an der Stirnseite des Zentralteiles 19 offenen Nuten ermöglicht es, das Schneidwerkzeug 1 aus einem Hartmetall durch Formen und anschließendes Sintern ohne Nachbearbeitung fertig herzustellen. Neben Hartmetall kann auch ein anderer geeigneter Werkstoff zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Cermet oder Keramik oder Stahl.

Claims

Schneidwerkzeug (1) für spanende Bearbeitung, mit einem Zentralteil (19), das von einer Durchgangsbohrung (9) durchzogen ist, die für die Anbringung des Schneidwerkzeuges (1) an einem Halter (3) durch ein Festlegemittel (5) durchgreifbar ist, und mit zumindest einer am Zentralteil (19) seitlich und in einem radialen Abstand von der Achse (17) der Durchgangsbohrung (9) angeordneten Schneide (47), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein sich von der Durchgangsbohrung (9) zur Außenseite des Zentralteiles (19) erstreckender Fluiddurchlass (49) vorhanden ist, der der zumindest einen Schneide (47) räumlich zugeordnet ist.
Schneidwerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Rotationswerkzeug ausgebildet ist und mehrere am Umfang des Zentralteils (19) vorstehende Schneiden (47) aufweist, die sich in gleichen Radialabständen von der Achse (17) der Durchgangsbohrung (9) befinden und denen je ein Fluiddurchlass (49) zugeordnet ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralteil (19) an seiner zur Festlegung am Halter (3) dienenden Stirnfläche (27) eine die Durchgangsbohrung (9) umgebende Anbringfläche aufweist, an der Kupplungsmittel (29) vorgesehen sind, um durch Kupplungseingriff mit an der zugeordneten Stirnfläche (15) des Halters (3) befindlichen, komplementären Kupplungsmitteln (31) vom Halter (3) ein Drehmoment für eine Rotation des Schneidwerkzeuges (1) um die der Achse (17) der Durchgangsbohrung (9) entsprechende Drehachse zu übertragen.
Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Festlegemittel eine Hohlschraube (5) vorgesehen ist, deren innerer Hohlraum (33) Teil einer Fluidverbindung zwischen dem Halter (3) und dem zumindest einem am Zentralteil (19) befindlichen Fluiddurchlass (49) bildet.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (9) einen den Kopf (21) der Hohlschraube (5) aufnehmenden, erweiterten Abschnitt (41) aufweist, an den die jeweiligen Fluiddurchlässe (49) angrenzen.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (21) der Hohlschraube (5) in dem im erweiterten Abschnitt (41) der Durchgangsbohrung (9) aufzunehmenden Bereich eine umfängliche Ringnut (43) aufweist und dass im Kopf (21) mindestens eine Querbohrung (45) vorhanden ist, die vom inneren Hohlraum (33) der Hohlschraube (5) in die Ringnut (43) der Hohlschraube (5) führt.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als den Schneiden (47) zugeordnete Fluiddurchlässe Nuten (49) vorgesehen sind, die durch Vertiefungen in derjenigen Stirnfläche des Zentralteiles (19) gebildet sind, die der Anbringfläche am Halter (3) entgegengesetzt ist, wobei die Nuten (49) vom Rand des erweiterten Abschnittes (41) der Durchgangsbohrung (9) zu zwischen aufeinanderfolgenden Schneiden (47) gelegenen Umfangsbereichen des Zentralteiles (19) verlaufen.
Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als an der Anbringfläche befindliche Kupplungsmittel Rippen (29) radialer Erstreckung für den Eingriff in Vertiefungen (31) an der halterseitigen Stirnfläche (15) vorgesehen sind und dass Flanken der Rippen (29) und/oder der Vertiefungen (31) eine ballige Wölbung aufweisen.
Halter zur Aufnahme eines Schneidwerkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer für die Anlage des festzulegenden Schneidwerkzeuges (1) vorgesehenen Stirnfläche (15) und mit einer an dieser mündenden Bohrung (13) als Teil einer Fluidverbindung zwischen Halter (3) und Durchgangsbohrung (9) des Schneidwerkzeuges (1).
Halter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (13) des Halters (3) in dem an die Stirnfläche (15) angrenzenden Bereich ein Innengewinde (11) für die als Festlegemittel des Schneidwerkzeuges (1) dienende Hohlschraube (5) aufweist.
Halter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (3) als schaftartiger Rotationskörper für den Drehantrieb des Schneidwerkzeuges (1) ausgebildet ist, wobei die der Fluidverbindung dienende Bohrung (13) zentral und durchgehend ausgebildet ist.
Werkzeugsystem mit einem Schneidwerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem Halter (3) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11.