-
Die
Erfindung betrifft ein rotierendes spanabhebendes Werkzeug nach
dem Obergebriff des Anspruchs 1.
-
Stand der Technik:
-
Rotierende
Zerspanungswerkzeuge mit Stütz-
bzw. Führungsleisten
werden regelmäßig bei der
Herstellung von sehr genauen Bohrungen, welche ggf. zusätzlich eine
sehr hohe Oberflächengüte aufweisen
müssen,
eingesetzt.
-
Dabei
handelt es sich auch oftmals um Bohrungen, die im Verhältnis zum
Bearbeitungsdurchmesser vergleichsweise tief sind.
-
In
der Wandung einer solchen Bohrung können zudem Ausnehmungen bzw.
Stichkanäle
angeordnet sein. Eine Ausführungsform
eines rotierenden Zerspanungswerkzeugs ist z. B. eine Einmesser-Reibahle,
die eine Schneide und mehrere am Umfang angeordnete Führungsleisten
besitzt.
-
Führungsleisten
und Schneiden können
z. B. aus Hartmetall-, Cermet-, PKD-(polykristallinen Diamant-)
oder CBN-(Kohlenstoffbohrnitrid-)Werkstoffen hergestellt
werden.
-
Stützleisten
bzw. Führungsleisten
für derartige
Zerspanungswerkzeuge sind regelmäßig um 0,003
mm bis 0,015 mm im Durchmesser kleiner als herzustellende Bohrungen
und weisen häufig
eine konkave Außenform
durch einen Rundschliff auf. Zusätzlich
können
Anschnitte und Einführungsphasen vorhanden
sein.
-
Beim
Zerspanungsvorgang werden ölhaltige Emulsionen
mit einem relativ hohen Fettgehalt oder gleich Öle verwendet, um zu verhindern,
dass bei einer Berührung
der Stützleisten
mit der Werkstoffwandung eine Materialreibung und dadurch Beschädigungen
am Werkstück
oder an den Führungsleisten entstehen.
Zugleich dienen derartige Schmierstoffe auch zur Kühlung von
Schneidelatten und unterstützen
den Abtransport von Spänen.
Die Schmierstoffe werden meist über
im Werkzeug integrierte Kanäle
in den Bereich von Stützleisten
bzw. Schneiden zugeführt.
-
Aufgabe und Vorteile der Erfindung:
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Zerspanungswerkzeug der
einleitend bezeichneten Art insbesondere im Hinblick auf Kühl-/Schmiereigenschaften
zu verbessern.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den
abhängigen
Ansprüchen sind
vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der
Erfindung angegeben.
-
Die
Erfindung geht von einem rotierenden spanabhebenden Werkzeug mit
einem Grundträger aus,
wobei am Grundträger
in einem Schneidenbereich wenigstens eine Schneide und wenigstens
eine Führungsleiste
angeordnet sind, und wobei im Grundträger ein Kühl-/Schmiermittelkanal verläuft. Der
Kern der Erfindung liegt darin, dass eine oder mehrere Austrittsöffnungen
des Kühlkanals
in der wenigstens eine Führungsleiste
und/oder bezogen auf die Drehrichtung voreilend zur Führungsleiste derart
angeordnet sind, dass eine flächendeckende Kühlung/Schmierung
der wenigstens einen Führungsleiste
entlang ihrer axialen Erstreckung gewährleistet ist.
-
Diesem
Ansatz liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei herkömmlichen
Zerspanungswerkzeugen mit Führungsleisten
und einem Kühlmittelaustritt, welcher
punktuell ggf. auch im Bereich einer Führungsleiste erfolgt, eine
Benetzung der kompletten Führungsleiste
mit Kühl-/Schmiermittel
mit ausreichender Sicherheit nicht gegeben ist.
-
Um
dies zu verbessern, können
in der Führungsleiste
z. B. mehrere über
die Längserstreckung der
Führungsleiste
und/oder voreilend zur Führungsleiste
in vergleichsweise kleinem Abstand zur Führungsleiste im Schaftbereich
vor der Führungsleiste angeordnete
Austrittsöffnungen
vorgesehen sein, die z. B. von einem Kühlkanal-Zuführabschnitt versorgt werden.
Es ist jedoch auch vorteilhaft, wenn in der wenigstens einen Führungsleiste
und/oder voreilend zur Führungsleiste
in kleinem Abstand zur Führungsleiste
eine schlitzartige Austrittsöffnung
entlang der Längserstreckung
der Führungsleiste
vorgesehen ist. Damit kann eine gleichmäßige Verteilung von Kühl-/Schmiermittel
entlang einer Führungsleiste herbeigeführt werden.
-
Für den Fall,
dass eine oder mehrere Austrittsöffnungen
voreilend zur Führungsleiste
ausgebildet werden, liegen die eine oder mehrere Austrittsöffnungen
z. B. in einem Drehwinkelbereich um die Längsachse von < 20° vor einer
Vorderkante der Führungsleiste,
besser < 15°. Eine weitere
Intensivierung der Kühlung/Schmierung
kann dadurch erreicht werden, dass eine Austrittsöffnung bzw.
mehrere Austrittsöffnungen
in einem Drehwinkelbereich von < 10° vor der
Vorderkante liegen.
-
Bei
einer schlitzförmigen
Austrittsöffnung
ist es bevorzugt, wenn sie sich über
mehr als 50% der Länge
einer Führungsleiste
erstreckt. Gegebenfalls erstreckt sich eine solche Austrittsöffnung über die komplette
Länge der
Führungsleiste.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sitzt die wenigstens eine
Führungsleiste
in einer Ausnehmung am Grundträger.
Damit können
z. B. die Führungsleisten
einen durchgehenden Schlitz aufweisen, der von einer Kühlkanalanordnung
versorgt wird, wobei an den Stirnseiten jeweils eine Wandung der
Ausnehmung dafür
sorgt, dass der Schlitz zumindest weitgehend verschlossen ist und
ein Austritt an einer schlitzförmigen
Austrittsöffnung überwiegend
in umfänglicher
Richtung stattfindet.
-
Grundsätzlich ist
es auch denkbar, dass mehrere schlitzförmige Austrittsöffnungen
vorgesehen sind.
-
Zur
Realisierung einer oder mehrerer Austrittsöffnungen, vor der wenigstens
eine Führungsleiste
ist, wird vorzugsweise ein stiftförmiges Element in eine Ausnehmung
des Grundträgers
eingesetzt, das sich insbesondere in axialer Richtung erstreckt.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das stiftförmige Element
eine Hülse. Die
Hülse kann
ein Außengewinde
tragen oder als Spanhülse
ausgestaltet sein. Sofern die Hülse
ein Außengewinde
trägt,
ist es bevorzugt, wenn diese in eine entsprechende Ausnehmung am
Grundträger axial
eingeschraubt werden kann. Bei einer Hülse ohne Außengewinde weist die Hülse bevorzugt
dennoch Eingriffsmittel für
ein Werkzeug auf, um eine Drehung um die Längsachse zur Positionierung
von Austrittsöffnungen
in der Hülse
herbeiführen
zu können.
-
Vorzugsweise
ist in der Hülse
eine durchgehende Bohrung angeordnet, die von einer Seite über eine
entsprechende Kühlkanalzuführung versorgt wird,
welche sich im Grundträger
befindet. Das andere Ende der Hülse
ist vorteilhafterweise verschlossen, um einen definierten Kühl-/Kühlmittelaustritt
lediglich in einer vorgesehenen Austrittsöffnung sicherzustellen. Dies
kann z. B. durch eine Schraube erfolgen, die in die Stirnseite der
Hülse eingeschraubt
ist.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein
Kühlkanalbereich
vor einer Austrittsöffnung
in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung einer Austrittsöffnung bzw.
einer Werkzeugachse gebogen ausgebildet mit einer Richtungswirkung
entgegen einer Drehrichtung des Werkzeugs. Damit kann entgegen der
Drehrichtung des Werkzeugs eine Sprühwirkung von Kühl-/Schmiermittel
erreicht werden, um z. B. ein auf diesen Bereich zueilenden Führungsleistenabschnitts
sicher mit Kühl-/Schmiermittel
benetzen zu können.
-
Beispielsweise
ist der Bereich vor einer Austrittsöffnung schweifförmig ausgebildet
mit einem sich verjüngendem
Querschnitt zur Austrittsöffnung hin.
Auf diese Weise kann neben einer Richtungswirkung durch einen Druckaufbau
vor einer Austrittsöffnung
ein gleichmäßiger Austritt
von Kühl-/Schmiermittel aus
einer Austrittsöffnung
bewirkt werden.
-
Eine
gebogene, schweifförmige
Ausbildung eines Querschnitts eines Kühlkanalbereichs vor einer Austrittsöffnung lässt sich
in bevorzugter Weise auch dadurch erreichen, dass in einer Ausnehmung,
die der Führungsleiste
voreilt, ein stiftförmiges
Element eingesetzt ist, das in axialer Richtung betrachtet in der
Ausnehmung zumindest abschnittsweise exzentrisch sitzt. Damit kann
eine Kühl-/Schmiermittelführung auf
einer Seite des stiftförmigen
Elements begünstigt
und auf der anderen Seite reduziert, ggf. ganz unterbunden werden,
wenn in der Ausnehmung das stiftförmige Element auf einer Seite
seiner Längserstreckung
an einer Ausnehmungswand anliegt, aber dennoch ein Längsspalt
in der Ausnehmung vor der Austrittsöffnung verbleibt.
-
Für den Fall,
dass eine oder mehrere Austrittsöffnungen
in der Führungsleiste
angeordnet sind, ist es bevorzugt, wenn diese in einem Randbereich
der Führungsleiste
sitzen, der in Drehrichtung des Werkzeugs voreilt.
-
Damit
wird wiederum sichergestellt, dass die nacheilenden Abschnitte ausreichende
mit Schmier-/Kühlmittel
flächendeckend
versorgt werden.
-
Vorzugsweise
ist der an einer Führungsleiste voreilende
Oberflächenbereich
vor einer Austrittsöffnung
radial abgesenkt, so dass selbst bei einer nicht ausreichenden Benetzung
dieses Bereichs kein Zusammenwirken mit einem Wandungsabschnitt
eines Werkstücks
während
der Bearbeitung zu befürchten ist.
Ein derartiger Abschnitt einer Führungsleiste kann
z. B. die Form einer Anlaufschräge
bzw. Phase aufweisen.
-
Zeichnungen:
-
Mehrere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
unter Angabe von weiteren Vorteilen und Einzelheiten näher erläutert. Es
zeigen:
-
1a bis 1d eine
erste Ausführungsform
einer Reibahle in einer Seitenansicht (1a), einer
Draufsicht (1b), einer teilweise geschnittenen
Seitenansicht in einer zu 1a in
der Längsachse
leicht verdrehten Position (1c), einem Teilschnitt
mit Führungsleiste
(1d),
-
2 eine
zweite Ausführungsform
in einer Darstellung die 1a entspricht,
jedoch teilweise geschnitten,
-
2a bis 2c ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer Reibahle in einer Seitenansicht (2a), einer
Draufsicht (2b) sowie einem Teilschnitt
durch den Grundträger
(2c) und
-
3a bis 3c eine
vierte Ausführungsform,
von welcher 3a einen Ausschnitt einer Draufsicht, 3b einen
Teilschnitt, welcher der Draufsicht gemäß 3a entspricht
und 3c einen Teilschnitt entlang der Längsachse
eines Elements aus 3a darstellt.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele:
-
In 1a bis 1d ist
eine Reibahle 1 dargestellt, die eine Schneide 2 sowie
drei Führungsleisten 3, 4, 5 umfasst.
Die Führungsleisten 3, 4, 5 sitzen am
Umfang eines Grundträgers 6 der
Reibahle 1 mit ihrer Längserstreckung
parallel zu einer Drehachse 7 ausgerichtet in Ausnehmungen 3a, 4a, 5a.
In jeder Führungsleiste 3, 4, 5 ist
in Drehrichtung in einem Bereich eines voreilenden Randes 5b ein
Längsschlitz 8 mit
einer schlitzförmigen Öffnung 9 eingebracht. Die
schlitzförmige Öffnung 9 kann
von einem Kühlkanal 10 durch
verschiedene Arten mit Kühl-/Schmiermittel
versorgt werden. Eine Möglichkeit
ist in 1c dargestellt. Von einem zentralen
Kühlkanalabschnitt 10a geht
radial nach außen
geneigt zu jeder Führungsleiste 3, 4, 5 ein
Kühlkanalabschnitt 10b,
wobei eine Verbindung zum Längsschlitz 8 in
den Führungsleisten 3, 4, 5 durch
Bohrungen 11 im Grundträger 6 sowie
dazu passende Bohrungen 12 in den jeweiligen Führungsleisten 3, 4, 5 (siehe
hierzu insbesondere 1c) erfolgt.
-
Der
Längsschnitt 8 in
den Führungsleisten 3, 4, 5 hat
im Querschnitt betrachtet (siehe 1d) die Form
einer "6" bzw. eine Schweifform.
Durch die gebogene Form tritt ein Kühl-/Schmiermittelstrom nicht radial
nach außen
aus, sondern bekommt eine Richtungswirkung entgegen einer Drehrichtung 13.
Außerdem
wird durch die Querschnittsverjüngung
zu einem Austritt 9 eine notwendige gleichmäßige Druckverteilung entlang
der Öffnung 9 bewirkt.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass bei einer Drehrichtung
des Werkzeugs in Richtung des Pfeils 13 die an einer Führungsleiste
umfänglich
nacheilenden Abschnitte mit ausreichend Schmier-/Kühlmittel
versorgt werden.
-
Der
Neigungswinkel des Längsschlitz 8 vor der Öffnung 9 kann
auf eine Bearbeitungsaufgabe angepasst werden.
-
Die
Neigung ist jedoch bevorzugt in Richtung der nacheilenden Umfangsabschnitte
der Führungsleiste
ausgerichtet.
-
In 2 ist
eine Alternative einer Versorgung der Führungsleisten 3, 4, 5 mit
Kühl-/Schmiermittel über einen
Kühlkanal 10 dargestellt.
Aus einem zentralen Kühlkanalabschnitt 14a wird über eine
radial nach außen
laufende Bohrung 14b unmittelbar eine jeweilige Stirnseite 15 der
Führungsleisten 3, 4, 5 angefahren.
Damit wird über
die Stirnseite 15 der Längsschlitz 8 mit
Kühl-/Schmiermittel
versorgt. Durch diese Maßnahmen
sind keine zusätzlichen Bohrungen 11, 12 erforderlich.
Die Stirnseite, die zum vorderen Ende der Reibahle 1 zeigt,
wird vorzugsweise von einer jeweiligen angrenzenden Wandung 3c, 4c der
Ausnehmung 3a, 4a verschlossen, soweit sich die
jeweilige Führungsleiste 3, 4, 5 in
der Ausnehmung 3a, 4a, 5a befindet. D.
h. ein kleiner überstehender
Querschnittsanteil kann auch stirnseitig nicht abgedeckt sein.
-
Im
Ausführungsbeispiel
nach 2a bis 2c sind
die Führungsleisten 16, 17, 18 nicht
geschlitzt. Bei dieser Reibahle 19 erfolgt die Versorgung mit
Kühl-/Schmiermittel über eine
Hülse 16a, 17a, 18a,
die entlang der jeweiligen Führungsleiste 16, 17, 18 in
Drehrichtung zu der jeweiligen Führungsleiste 16, 17, 18 voreilend
vorzugsweise parallel angeordnet ist. Die Hülsen 16a, 17a, 18a weisen
einen Längsschlitz 20 auf,
der z. B. einen ähnlichen
Querschnitt wie der Längsschlitz 8 besitzt,
also im Querschnitt eine gebogene schweifförmige Form. Dadurch erhält ein Kühl- /Schmiermittelstrahl
beim Austritt aus einer entsprechend schlitzförmigen Austrittsöffnung 20a eine
Richtungswirkung nicht exakt radial nach außen, sondern zur daneben liegenden
Führungsleiste 3 geneigt.
-
Die
jeweilige Hülse 16a, 17a, 18a kann
z. B. aus einem gerollten Streifenelement ausgebildet werden, um
somit im Querschnitt die Schweifform zu erhalten. Die jeweilige
Hülse 16a, 17a, 18a sitzt
in einer entsprechenden Bohrung 21 entlang der Drehachse 7,
jedoch soweit nach außen
versetzt, dass am Umfang des Grundträgers 6 ein Schlitz
verbleibt, der vorzugsweise so groß ist, dass die schlitzförmige Austrittsöffnung 20a der
jeweiligen Hülse 16a, 17a, 18a vom
Schlitz der Bohrung 21 bei einem Austritt von Kühl-/Schmiermittel nicht
behindert wird.
-
Die
jeweilige Hülse 16a, 17a, 18a kann
ein Außengewinde
tragen, wobei dann bevorzugt die Bohrung 21 ein dazu entsprechendes
Gewinde aufweist, so dass die jeweiligen Hülsen 16a, 17a, 18a in die
Bohrungen 21 eingedreht werden können. Es ist jedoch auch möglich, dass
die Hülsen 16a, 17a, 18a sowie
die Bohrungen 21 kein Gewinde aufweisen, wobei die Hülsen mit
etwas Vorspannung in die Bohrung 21 eingebracht sind. Insbesondere
in diesem Fall ist es bevorzugt, wenn am vorderen Ende der Reibahle 19 eine
Eingriffsmöglichkeit
für ein
Werkzeug an der jeweiligen Hülse 16a, 17a, 18a vorgesehen
ist, um die Austrittsöffnung 20a durch
Verdrehen der jeweiligen Hülse 16a, 17a, 18a wunschgemäß positionieren
zu können.
-
Die
jeweilige Hülse 16a, 17a, 18a kann
durch eine Schraube an der Stirn am vorderen Ende der Reibahle 19 verschlossen
werden. Die Hülsen 16a, 17a, 18a können wie
die Leisten 3, 4, 5 gemäß 1c bzw. 2 mit
Kühl-/Schmiermittel versorgt werden.
-
Anstelle
einer jeweiligen Hülse 16a, 17a, 18a kann
auch ein in einer Bohrung 22 eingeschraubter Bolzen 23 eingesetzt werden,
der entweder exzentrisch in der Bohrung 22 sitzt, oder
einen unsymmetrischen Querschnitt aufweist (siehe 3a bis 3c).
In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Bolzen 23 symmetrisch in die Bohrung 22 eingeschraubt,
weist jedoch über
einen Abschnitt 24 eine Querschnittsreduzierung derart
auf, dass im Querschnitt ein Längsschlitz 25 mit
Sichelform entsteht. Das hat den Vorteil, dass die an sich kreisrunde Öffnung der
Bohrung 22 mit einem nicht Durchmesser reduziertem Abschnitt 26 stirnseitig
verschlossen werden kann (siehe 3c). Zum
Eindrehen des Bolzens 23 ist vorzugsweise eine Eingriffmöglichkeit 27,
z. B. für
einen Innensechskant vorgesehen. Der sichelförmige Längsschlitz 25 kann über einen
Kühlkanalabschnitt 28,
der z. B. radial nach außen
bzw. schräg
radial nach außen
auf den sichelförmigen Längsschlitz 25 trifft
mit Kühl-/Schmiermittel
versorgt werden. Durch die Sichelform entsteht an einer entsprechend
schlitzförmigen
Austrittsöffnung
eine Richtungswirkung von Kühl-/Schmiermittel
auf die Führungsleiste 18,
die bevorzugt parallel zur schlitzförmigen Austrittsöffnung 29 verläuft.
-
Die
Bohrung 22 ist radial so weit nach außen gesetzt, dass eine deutlich
breitere schlitzförmige Öffnung 30 ohne
Bolzen 23 verbleiben würde.
Damit der Bolzen 23 umfänglich
nicht stört,
weist dieser bevorzugt eine Abflachung 31 auf, so dass
sichergestellt ist, dass radial weiter außen liegend die Führungsleisten
zur Wirkung kommen.
-
- 1
- Reibahle
- 2
- Schneide
- 3
- Führungsleiste
- 3a
- Ausnehmung
- 3c
- Wandung
- 4
- Führungsleiste
- 4a
- Ausnehmung
- 4c
- Wandung
- 5
- Führungsleiste
- 5a
- Ausnehmung
- 5b
- Rand
- 6
- Grundträger
- 7
- Drehachse
- 8
- Längsschlitz
- 9
- Öffnung
- 10
- Kühlkanal
- 10a
- Kühlkanalabschnitt
- 10b
- Kühlkanalabschnitt
- 11
- Bohrung
- 12
- Bohrung
- 13
- Pfeil
- 14a
- Kühlkanalabschnitt
- 14b
- Bohrung
- 15
- Stirnseite
- 16
- Führungsleiste
- 16a
- Hülse
- 17
- Führungsleiste
- 17a
- Hülse
- 18
- Führungsleiste
- 18a
- Hülse
- 19
- Reibahle
- 20
- Längsschlitzabschnittsöffnung
- 21
- Bohrung
- 22
- Bohrung
- 23
- Bolzen
- 24
- Durchmesserreduzierung
- 25
- Längsschlitz
- 26
- Abschnitt
- 27
- Eingriffsmöglichkeit
- 28
- Kühlkanalabschnitt
- 29
- Austrittsöffnung
- 30
- Schlitzförmige Öffnung
- 31
- Abflachung