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Die
Erfindung betrifft ein gebautes Räumwerkzeug gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Das
Räumen ist ein spanendes Fertigungsverfahren mit einem
mehrzahnigen Werkzeug, dessen Schneidzähne hintereinander
liegen und jeweils um eine Spanungsdicke gestaffelt sind. Die Schnittbewegung
ist translatorisch. Während eines Arbeitshubes kann ein
großes Spanungsvolumen realisiert werden. Herkömmliche
Räumwerkzeuge können nur für einen Spanungsquerschnitt
verwendet werden.
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Aus
der
DE 10 2007 060 078 ist
eine Räumvorrichtung zur Herstellung von Werkstücken
mit profilierten Innen- oder Außenflächen mit
einer Mehrzahl von länglichen Räumwerkzeugeinsätzen
bekannt, die auf einer ihrer Längsseite mit Räumzähnen
ausgebildet und beiderseits mit ihren Enden auf einem gemeinsamen
Lochkreis an Trägerplatten mit einer mittig liegenden Bohrung
zu mindestens einem offenen Räummodul ausgebildet sind,
wobei die Räumwerkzeugeinsätze ein Längen-Querschnitts-Verhältnis
aufweisen, bei dem die Räumwerkzeugeinsätze biegesteif
sind und die Räumwerkzeugeinsätze an den freien
Enden mit jeweils einem Lagerabschnitt ausgebildet sind, die in
deckungsgleich ausgebildeten Ausnehmungen der beiderseits begrenzenden Trägerplatten
arretiert lösbar eingesetzt und durch Spannbolzen und/oder
Führungssäulen zwischen den begrenzenden Trägerplatten
axial und radial lagefixiert sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes gebautes
Räumwerkzeug anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim
erfindungsgemäßen gebauten Räumwerkzeug
zur Herstellung von Werkstücken mit profilierten Innenflächen,
wobei das Räumwerkzeug modular aus mehreren Räumwerkzeugeinsätzen
gebildet ist und mehrere Räumwerkzeugeinsätze
axialsymmetrisch auf einem Werkzeuggrundkörper angeordnet
sind, ist der Werkzeuggrundkörper durch ein Hohlelement,
insbesondere eine Hohlwelle, gebildet.
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Somit
wird ein Gewicht des Räumwerkzeugs vorteilhafterweise verringert.
Ein Werkzeugwechsel an einer Bearbeitungsmaschine wird erleichtert
und ein Verschleiß der Bearbeitungsmaschine wird verringert.
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Durch
den modularen Aufbau des Räumwerkzeugs und die dadurch
ermöglichten variablen Bearbeitungsdurchmesser und Bearbeitungslängen des
Räumwerkzeugs werden eine Werkzeuganzahl und die Werkzeugkosten
reduziert. Durch diese Adaption des Räumwerkzeugs an verschiedene
Bearbeitungskonturen und Bearbeitungstiefen wird ein flexibler Einsatz
des Räumwerkzeugs ermöglicht.
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In
der Hohlwelle sind in ihrer Anzahl variable innere Versteifungselemente
zur Aussteifung des Räumwerkzeugs angeordnet. Zusätzlich
können in der Hohlwelle zellulare Werkstoffe wie z. B.
Metallschaum und/oder mehrere, variabel anordenbare Ausgleichsgewichte
angebracht werden, um eine Dämpfung zu ermöglichen.
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Die
Anordnung von Versteifungs- und Dämpfungselementen in der
Hohlwelle erhöht eine Werkzeugstabilität. Dadurch
wird eine Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks erhöht
und eine Werkstückqualität verbessert.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen
näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Räumwerkzeugs, und
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2 schematisch
beispielhaft ein mit dem Räumwerkzeug bearbeitetes Werkstück.
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In 1 ist
ein Räumwerkzeug 1 dargestellt. Ein solches Räumwerkzeug 1 umfasst
zumindest einen Werkzeuggrundkörper 7 und mehrere,
austauschbare Räumwerkzeugeinsätze 6.
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Das
gebaute Räumwerkzeug 1 dient zur Herstellung von
profilierten Innenflächen 10 eines Werkstücks 9.
Diese profilierten Innenflächen 10 bilden vorzugsweise
die Innenkontur des jeweiligen Werkstücks 9.
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Als
Werkstück 9 ist beispielsweise, wie in 2 beispielhaft
dargestellt, ein Reibring einer Verbundbremsscheibe bearbeitbar.
Durch das erfindungsgemäße Räumwerkzeug 1 werden
minimierte Fertigungstoleranzen dieses Reibringes ermöglicht.
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Der
Werkzeuggrundkörper 7 ist erfindungsgemäß als
ein Hohlelement, beispielsweise eine Hohlwelle, ausgebildet. Dieses
Hohlelement ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff
gebildet. Ein Ende des Werkzeuggrundkörpers 7 ist
als ein Schaft 2 ausgebildet und das andere Ende als ein Endstück 5.
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An
dem Schaft 2 wird das Räumwerkzeug 1 in
eine nicht dargestellte Werkzeugmaschine eingespannt und durch das
Aufbringen einer Zugkraft Z durch das Werkstück gezogen.
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Nach
dem Schaft 2 ist auf dem Werkzeuggrundkörper 7 ein
Einführungsteil 3 auf- oder angebracht. Dieser
Einführungsteil 3 dient zur Einführung des
Räumwerkzeugs 1 in eine vorhandene Bohrung des
Werkstücks und ist entsprechend korrespondierend ausgeformt.
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In
einer möglichen Ausführungsform ist der Einführungsteil 3 demontierbar
auf dem Werkzeuggrundkörper 7 angeordnet. Durch
eine Demontage des Einführungsteils 3 ist ein
Austausch der Räumwerkzeugeinsätze 6 ermöglicht.
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Nach
dem Einführungsteil 3 ist ein Schneidenabschnitt 8 auf
dem Werkzeuggrundkörper 7 angeordnet. Auf dem
Schneidenabschnitt 8 des Werkzeuggrundkörpers 7 sind
mehrere Räumwerkzeugeinsätze 6 gehalten.
Die Außenkontur dieses Schneidenteils 8 ist dazu
derart ausgebildet, dass mehrere Räumwerkzeugeinsätze 6 axialsymmetrisch
und austauschbar, d. h. lösbar, sowie verdrehsicher arretiert
auf dem als Hohlwelle ausgebildeten Werkzeuggrundkörper 7 angeordnet
sind. Dazu ist eine entsprechende Oberflächenstruktur auf
dem Schneidenabschnitt 8 auf dem Hohlelement ausgeformt.
Beispielsweise sind Nuten in der Oberfläche des Schneidenabschnitts 8 eingebracht,
wobei eine Innenkontur der Räumwerkzeugeinsätze 6 mit
diesen Nuten korrespondierende Ausformungen aufweist.
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Die
Räumwerkzeugeinsätze 6 sind scheibenförmig
ausgebildet. Sie sind beispielsweise aus einem metallischen Material,
insbesondere aus kubischem Bornitrid, gebildet. Weiterhin können
auch andere Schneidstoffe wie z. B. Diamant, Schneidkeramiken und/oder
Stellite zum Einsatz kommen.
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Am
Außenumfang des jeweiligen Räumwerkzeugeinsatzes 6 ist
eine Schneidengeometrie angeordnet, welche nicht näher
dargestellte Schneidzähne bilden. Mittels der Schneidengeometrie,
d. h. der Schneidzähne, werden die wesentlichen Spanungsgrößen
wie eine Spanungsdicke und eine Spanungsbreite festgelegt.
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Die
Schneidenkontur K des Räumwerkzeugs 1 ist durch
die Außenkonturen der Räumwerkzeugeinsätze 6 gebildet,
die mit der Innenkontur des Werkstücks 9 korrespondiert.
D. h. die Schneidenkontur K des Räumwerkzeugs 1 formt
die Gestalt der mittels des Räumwerkzeugs 1 in
das Werkstück 9 eingebrachten Innenkontur.
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In
der Mitte des jeweiligen Räumwerkzeugeinsatzes 6 ist
eine nicht näher dargestellte Aussparung angeordnet. Eine
Kontur diese Aussparung korrespondiert mit der Außenkontur
des Schneidenabschnitts 8 auf dem Werkzeuggrundkörper 7 und
ist derart ausgebildet, dass mehrere Räumwerkzeugeinsätze 6 austauschbar
und verdrehsicher arretiert auf dem als Hohlwelle ausgebildeten
Werkzeuggrundkörper 7 lösbar angeordnet
sind.
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Die
einzelnen Räumwerkzeugeinsätze 6 können
hinsichtlich der Schneidengeometrie und eines Bearbeitungsdurchmessers
unterschiedlich ausgeführt sein. Durch diesen modularen
Aufbau des Räumwerkzeugs 1 und die daraus resultierenden
variablen Bearbeitungsdurchmesser und/oder Bearbeitungslängen
des Räumwerkzeugs 1 werden vorteilhafterweise
eine Werkzeuganzahl und die Werkzeugkosten reduziert.
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Die
Schneidenkontur K des Räumwerkzeugs 1 ist in mehrere
aufeinander folgende unterschiedliche Bearbeitungsabschnitte unterteilt.
Die Schneidenkontur K umfasst über die gesamte Zahnungslänge
lZ beispielsweise hintereinander einen Schruppabschnitt
l1, einen Schlichtabschnitt l2 und
einen Reserveabschnitt l3. Dabei sind die
auf dem Schneidenteil 8 angeordneten Räumwerkzeugeinsätze 6 gruppenweise
angeordnet und. einem der Bearbeitungsabschnitte l1,
l2 oder l3 zugeordnet.
Zur Realisierung der unterschiedlichen Bearbeitungsschritte weisen
die einem der Bearbeitungsabschnitt l1,
l2 oder l3 zugeordneten
Räumwerkzeugeinsätze 6 entsprechend unterschiedliche
Schneidengeometrien auf.
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Beispielsweise
sind zuerst mehrere Räumwerkzeugeinsätze 6 mit
einer Schneidengeometrie für das Schruppen angeordnet,
diese bilden den Schruppabschnitt l1. Danach
werden Räumwerkzeugeinsätze 6 mit einer
Schneidengeometrie für das Schlichten angeordnet, diese
bilden den Schlichtabschnitt l2. Nach dem
Schlichtabschnitt l2 werden noch Räumwerkzeugeinsätze 6 mit
einer Reserveschneidengeometrie angeordnet, diese bilden den Reserveabschnitt
l3. Die Räumwerkzeugeinsätze 6 des
Reserveabschnitts l3 kommen erst dann zum
Einsatz, wenn die Räumwerkzeugeinsätze 6 des
Schlichtabschnitts l2 verschlissen sind.
Der Reserveteil l3 kompensiert somit eine
verschleißbedingte Verringerung der Maßgenauigkeit
der in das Werkstück eingebrachten Innenkontur und ermöglicht
eine längere Werkzeugstandzeit.
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Die
Schneidenkontur K des Räumwerkzeugs 1 ist beispielsweise
aus drei Gruppen von unterschiedlichen Räumwerkzeugeinsätzen 6 gebildet. Dazu
besteht der Schruppabschnitt l1 z. B. aus
zehn Räumwerkzeugeinsätzen 6, der Schlichtabschnitt
l2 aus fünf Räumwerkzeugeinsätzen 6 und
der Reserveabschnitt l3 aus vier Räumwerkzeugeinsätzen 6.
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Auf
dem Schneidenanschnitt 8 des Werkzeuggrundkörpers 7 sind
die Räumwerkzeugeinsätze 6 in einer Weiterbildung
der Erfindung mit aufsteigendem Durchmesser angeordnet. Der Durchmesser
der einzelnen nacheinander angeordneten Räumwerkzeugeinsätze 6 unterscheidet
sich jeweils um die einstellbare Spanungsdicke.
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Die
gesamte Zahnungslänge lZ ist durch
die Anzahl von auf dem Schneidenabschnitt 8 des Werkzeuggrundkörpers 7 angeordneten
Räumwerkzeugeinsätzen 6 bestimmt und
somit variabel einstellbar.
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Nach
dem Schneidenteil 8 ist auf dem Werkzeuggrundkörper 7 ein
Führungselement 4 angeordnet. Das Führungselement 4 führt
das Räumwerkzeug 1 in der fertigen Innenkontur
des Werkstücks und ist entsprechend ausgeformt.
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In
einer möglichen Ausführungsform ist das Führungselement 4 demontierbar
auf dem Werkzeuggrundkörper 7 angeordnet. Durch
eine Demontage des Führungselements 4 ist ein
Austausch der Räumwerkzeugeinsätze 6 ermöglicht.
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Die
Räumwerkzeugeinsätze 6 sind zwischen dem
Führungselement 4 und dem Einführungsteil 3 auf
dem Werkzeuggrundkörper 7 gehalten.
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Mittels
des Endstücks 5 ist das Räumwerkzeug 1 in
der Werkzeugmaschine gehalten.
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In
nicht näher dargestellter Art und Weise kann der als Hohlwelle
ausgebildete Werkzeuggrundkörper 7 in seinem Inneren
mit einer Aussteifung und/oder Dämpfung versehen sein.
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Die
Aussteifung erfolgt beispielsweise durch eine Verspannung von mehreren,
in ihrer Anzahl variablen inneren Versteifungselementen im Werkzeuggrundkörper 7.
Dadurch werden eine Biegesteifigkeit des Räumwerkzeugs 1 erhöht
und somit eine Bearbeitungsgenauigkeit erhöht.
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Die
Dämpfung kann beispielsweise durch eine Anordnung von Metallschaum,
Hohlkugelstrukturen, 3D-Polyeder-Zellstrukturen, Siebdruckstrukturen,
Fasergebilden, Drahtstrukturen und/oder mehreren, variabel anordenbaren
Ausgleichsgewichten innerhalb des Werkzeuggrundkörpers 7 gebildet
sein. Dadurch wird vorteilhafterweise die Eigenfrequenz und die
Schwingungen des Räumwerkzeugs 1 während
des Bearbeitungsvorgangs verringert und die Bearbeitungsgenauigkeit
wird erhöht.
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Das
Räumwerkzeug 1 ist besonders für große
Bearbeitungsdurchmesser geeignet. Dabei wird durch den als Hohlwelle
ausgebildeten Werkzeuggrundkörper 7 eine Gewichtsersparnis
des Räumwerkzeugs 1 ermöglicht. Dadurch
wird zum einen eine Materialersparnis bei einer Herstellung des Räumwerkzeugs 1 ermöglicht
und zum anderen werden eine Werkzeughandhabung und ein Werkzeugwechsel
in der Werkzeugmaschine erleichtert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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