DE102010048404A1 - Solder film for soldering two components of a machining tool, comprises a base surface, a first recess arranged in the base surface, and a second recess arranged at an edge of the base surface - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft eine Lötfolie zum Verbinden eines Werkzeugkopfes mit einem Werkzeugschaft. Die Erfindung betrifft ferner ein Verbindungsverfahren zum Verbinden eines Werkzeugkopfes mit einem Werkzeugschaft.The invention relates to a solder foil for connecting a tool head with a tool shank. The invention further relates to a connection method for connecting a tool head to a tool shank.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Werkzeuge zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken bestehen häufig aus einem sogenannten Schneidkopf mit spanabhebenden Schneideinrichtungen, der auf einem Werkzeugschaft befestigt ist. Die Form eines solchen Schneidkopfes ist üblicherweise an die zu bewältigende Bearbeitungsaufgabe, beispielsweise Innen- oder Außendreharbeiten, angepasst, und wird oftmals separat von dem Schaft hergestellt und dann an dem Schaft befestigt. Dies kann mit einem stoffschlüssigen Verbindungsverfahren über eine Fügeflächenpaarung erfolgen, die ein bevorzugt zentriertes Positionieren der beiden zu verbindenden Teile erlaubt. Der Stoffschluss kann über eine Lötverbindung und vorzugsweise über eine Hartlötverbindung erfolgen. Bei der Verlötung von Bauteilen aus einer Stahllegierung bieten sich beispielsweise Lote mit einem hohen Silber- oder Nickelanteil und einem recht hohen Kupferanteil an, bei denen je nach Zusammensetzung Löttemperaturen von grob 1000°C verwendet werden, wobei insbesondere in einem Temperaturbereich von 1100°C und darüber gleichzeitig eine Härtung des Werkzeugschaftes ohne Abschreckung erfolgen könnte.Tools for machining workpieces often consist of a so-called cutting head with cutting cutters, which is mounted on a tool shank. The shape of such a cutting head is usually adapted to the machining task to be performed, for example, internal or external turning work, and is often manufactured separately from the shank and then fastened to the shank. This can be done with a cohesive bonding method via a joining surface pairing, which allows a preferably centered positioning of the two parts to be joined. The material bond can be made via a solder connection and preferably via a brazing connection. When soldering components made of a steel alloy, for example, offer solders with a high silver or nickel content and a fairly high copper content, which are used depending on the composition brazing temperatures of roughly 1000 ° C, in particular in a temperature range of 1100 ° C and at the same time a hardening of the tool shank could be done without deterrence.
Zum Aufbringen des Lotes auf eine Fügeflächenpaarung eignen sich besonders sogenannte Lötfolien, die zwischen die zu verbindenden Teile in die Fügeflächenpaarung gelegt werden können, so dass der Aggregatzustand des Lotes direkt in der Fügeflächenpaarung bei Erreichen der Löttemperatur von fest zu flüssig übergeht. Bei der Verflüssigung verteilt sich das Lot gleichmäßig in der Fügeflächenpaarung und führt nach Abkühlung zum Aushärten und dadurch zum Verbinden der beiden Teile miteinander.To apply the solder on a mating surfaces are particularly suitable so-called solder foils that can be placed between the parts to be joined in the Fügeflächenpaarung so that the physical state of the solder passes directly into the mating surface when reaching the soldering temperature of solid to liquid. During liquefaction, the solder distributes itself evenly in the mating surface pairing and, after cooling, leads to hardening and thereby to bonding of the two parts together.
Exemplarisch zeigt
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Problematisch wird die Ausführung einer solchen Lötverbindung dann, wenn der betreffende Werkzeugkopf und der dazugehörige Schaft mit einem oder mehreren innenliegenden Kühlkanälen zum Leiten von Kühlschmierstoffen, mit einer oder mehreren Spannuten oder dergleichen ausgestattet sind Lötfolien, die zwischen den Werkzeugkopf und den Schaft gebracht werden, neigen beim Lötvorgang dann dazu, in die innenliegenden Kühlkanäle zu diffundieren oder in die Spannuten zu laufen, so dass nach dem Lötvorgang Nachbearbeitungsschritte, wie das Freibohren der Kühlkanäle oder das Ausschleifen und Polieren von Spannuten notwendig werden.The problem of the execution of such a solder joint is when the respective tool head and the associated shaft are equipped with one or more internal cooling channels for conducting cooling lubricants, with one or more flutes or the like solder sheets, which are brought between the tool head and the shaft tend during the soldering process then to diffuse into the internal cooling channels or run into the flutes, so that after the soldering post-processing steps, such as the free-drilling of the cooling channels or the grinding and polishing of flutes are necessary.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lötfolie und ein Verbindungsverfahen zum Verbinden eines Werkzeugkopfes mit einem Schaft vorzuschlagen, bei dem die genannten Nachteile verringert oder gänzlich eliminiert werden. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine Lötfolie und ein Verbindungsverfahren vorzuschlagen, bei dem Nacharbeiten an einem hartgelöteten Werkzeug entfallen können.It is an object of the invention to provide a solder foil and a connecting method for connecting a tool head to a shaft, in which the mentioned disadvantages are reduced or eliminated altogether. In particular, the object of the invention is to propose a soldered foil and a joining method in which subsequent work on a brazed tool can be dispensed with.
Die Aufgabe wird durch eine Lötfolie mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The object is achieved by a solder foil having the features of independent claim 1. Advantageous developments and embodiments can be found in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Lötfolie eine Grundfläche und mindestens eine vollständig in der Grundfläche angeordnete erste Aussparung auf, wobei die Grundfläche und die erste Aussparung derart dimensioniert sind, dass die Lötfolie beim Aufschmelzen zwischen zwei zu verbindenden Komponenten eine vorgegebene Endfläche mit einer darin liegenden Öffnung erreicht. Die Öffnung in der vorgegebenen Endfläche kann so gewählt werden, dass Öffnungen in einer Fügefläche nach dem Aufschmelzen der Lötfolie nicht mit Lot verunreinigt werden.According to a first aspect of the invention, the solder foil has a base area and at least one first recess arranged completely in the base area, wherein the base area and the first recess are dimensioned such that the solder foil, on melting between two components to be connected, has a predetermined end face with one inside reached the opening. The opening in the predetermined end face can be selected such that openings in a joining face are not contaminated with solder after the soldering foil has melted.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass sich die Lötfolie bei einem Schmelzvorgang, bedingt durch Kapillar- und/oder Diffusionsbewegungen, gerade so weit ausbreitet, dass eine in einer Fügefläche liegende Öffnung, die etwa zu einem innenliegenden Kühlkanal gehört, im Wesentlichen bündig umschlossen wird. Es wird dadurch die Gefahr vermieden, dass sich das Lot in diese Öffnung ausbreiten kann oder einen Bereich um die Öffnung nickt vollständig mit Lot versehen wird, so dass eine Hinterschneidung auftritt. Dies eliminiert die Notwendigkeit von Nacharbeiten, was den Herstellungsaufwand des betreffenden Werkzeugs deutlich verringert und dadurch die Herstellkosten senken kann.In other words, this means that during a melting process, due to capillary and / or diffusion movements, the solder foil spreads just so far that an opening lying in a joining surface, which approximately belongs to an internal cooling channel, is enclosed substantially flush. This avoids the risk that the solder may spread into this opening or that a region around the opening is completely provided with solder, so that an undercut occurs. This eliminates the need for rework, which can significantly reduce the manufacturing cost of the tool in question and thereby reduce manufacturing costs.
Bevorzugt korrespondiert die Endfläche mit einer Fügefläche einer zu verlötenden Komponente, die Teil einer beliebigen Fügeflächenpaarung mit oder ohne eine Verzahnung oder Kegelform sein kann.Preferably, the end surface corresponds to a joining surface of a component to be soldered, which may be part of any mating surface pairing with or without a toothing or conical shape.
Bevorzugt ist der Mittelpunkt der ersten Aussparung korrespondierend zu dem Mittelpunkt einer Öffnung in der Endfläche angeordnet, was bei nicht gekrümmten Fügeflächen, bei denen unter Aufschmelzung der Lötfolie keine ungleichmäßige Ausbreitung des Lots durch die Schwerkraft erfolgt, zu einer gleichmäßigen Verlötung der Komponenten führt. Preferably, the center of the first recess is arranged corresponding to the center of an opening in the end face, which leads to a uniform soldering of the components in non-curved joining surfaces, in which there is no uneven spreading of the solder by melting the solder foil.
Bevorzugt ist die Öffnung ein Ende eines sich in eine Fügefläche eines mit der Lötfolie zu verlötenden Werkzeugkomponente erstreckenden innenliegenden Kühlkanals, so dass die erfindungsgemäße Lötfolie besonders gut für Hochleistungswerkzeuge mit langem Schaft geeignet ist, so dass eine aufwändige und kostenintensive Nachbearbeitung von innenliegenden Kühlkanälen zum Leiten von Kühlschmierstoffen entfällt.Preferably, the opening is an end of an inner cooling channel extending into a joining surface of a tool component to be soldered with the soldering foil, so that the inventive soldering foil is particularly well suited for high-performance tools with a long shaft, so that a complex and costly reworking of internal cooling channels for conducting Cooling lubricants are eliminated.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Lötfolie mindestens eine am Rand der Grundfläche angeordnete zweite Aussparung auf, die derart dimensioniert ist, dass die Lötfolie beim Aufschmelzen zwischen zwei zu verbindenden Komponenten eine vorgegebene Endfläche mit einer darinliegenden Öffnung erreicht und mit einer am Rand befindlichen Spannut korrespondiert. Die zum Ausleiten von Spänen bei der spanabhebenden Bearbeitung notwendige Spannut wird dadurch beim Aufschmelzen im Wesentlichen bündig von dem Lot umschlossen, was dazu führt, dass analog zu der vorzusehenen ersten Aussparung den Vorteil aufweist, dass kein Lot aus der Fügeflächenpaarung in die Spannut hineinlaufen kann. Nach dem Verbinden der beiden Komponenten des Bearbeitungswerkzeugs müssen keine Lotreste manuell aus der Spannut herausgelöst werden.According to a further aspect of the invention, the solder foil has at least one second cutout arranged on the edge of the base area, which is dimensioned such that the solder foil reaches a predetermined end face with an opening located therein during melting between two components to be connected and with a flute located on the edge corresponds. The chip groove necessary for discharging chips during machining is thereby substantially flush with the solder during melting, which leads to the advantage that analogous to the first recess provided, no solder can run into the chip groove from the joining surface pairing. After joining the two components of the machining tool, no solder residues need to be manually removed from the flute.
Besonders bevorzugt sind die Abmessungen der Lötfolie in Abhängigkeit der Dicke der Lotschicht unter Berücksichtigung von Kapillar- und Diffusionsbewegungen beim Schmelzvorgang dimensioniert. Die Dicke der erfindungsgemäßen Lötfolie könnte dabei in einem Bereich von 20–100 μm liegen.Particularly preferably, the dimensions of the solder foil are dimensioned as a function of the thickness of the solder layer, taking into account capillary and diffusion movements during the melting process. The thickness of the solder foil according to the invention could be in a range of 20-100 μm.
Ebenfalls ist besonders bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Lötfolie auf einem Silber- oder Nickellot basiert, um eine besonders gute Eignung zum Hartlöten hochbeanspruchter Werkzeugkomponenten zu erreichen.It is also particularly preferred that the solder foil according to the invention is based on a silver or nickel solder in order to achieve a particularly good suitability for brazing highly stressed tool components.
Zusammenfassend kann die erfindungsgemäße Lötfolie den für eine Verbindung notwendigen Aufwand deutlich verringern, da praktisch sämtliche Nacharbeiten an der Lötverbindung entfallen. Dadurch eignet sich die Lötfolie insbesondere für einen automatischen Produktionsablauf, bei dem in einer regelmäßigen Taktung Werkzeugschafte und Werkzeugköpfe miteinander verbunden werden, so dass eine deutliche Zeitersparnis und Kostenreduktion eintritt.In summary, the solder foil according to the invention can significantly reduce the effort required for a connection, since practically all subsequent work on the solder connection is omitted. As a result, the solder foil is particularly suitable for an automatic production process in which tool shanks and tool heads are connected to each other in a regular timing, so that a significant time savings and cost reduction occurs.
Die Aufgabe wird ebenso durch ein Verbindungsverfahren zum Verbinden eines Werkzeugkopfes mit einem Werkzeugschaft gemäß den Merkmalen des weiteren unabhängigen Anspruchs gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst den Schritt des Zuschneidens einer Lötfolie mit einer Grundfläche und einer ersten Aussparung nach den vorangehend genannten Maßnahmen. Optional kann sich ein Anfertigen mindestens einer zweiten Aussparung anschließen. Hiernach kann das Auflegen der Lötfolie auf einer Fügefläche einer Komponente des Bearbeitungswerkzeugs und das Aufbringen der anderen Komponente erfolgen, um später durch Erwärmung ein Schmelzen der Lötfolie zu erreichen, durch das eine Abdeckung der Fügeflächenpaarung ohne Diffusion oder Bewegung in die Öffnungen einer Fügefläche erfolgt.The object is also achieved by a connection method for connecting a tool head with a tool shank according to the features of the further independent claim. The inventive method comprises the step of cutting a solder foil having a base surface and a first recess according to the aforementioned measures. Optionally, at least one second recess can be made. Thereafter, the laying of the solder foil on a joining surface of a component of the machining tool and the application of the other component can be carried out to later achieve by heating a melting of the solder foil, by covering the mating surface without diffusion or movement takes place in the openings of a joint surface.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die erfindungswesentlichen Merkmale der Lötfolie, die Gestaltung eines damit gelöteten Werkzeugs sowie die Verfahrensschritte werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.The features of the solder foil essential to the invention, the design of a tool soldered with it, and the method steps are explained in more detail below with reference to FIGS. Here are the same reference numerals for the same or similar objects.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
In
Das Werkzeug
Bei der Verbindung von Werkzeugschäften
Problematisch bei dem Herstellen der Lötverbindung zwischen dem Schaft
Die
Bevorzugt sind die Durchmesser d1 bzw. d2 der ersten Aussparungen
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- WerkzeugTool
- 101101
- Schaftshaft
- 102102
- Spannutflute
- 103103
- FügeflächenpaarungJoining surface pairing
- 104104
- Werkzeugkopftool head
- 105105
- Einrichtung zum Aufnehmen von WendeschneidplattenDevice for holding indexable inserts
- 106106
- WendeschneidplatteIndexable insert
- 107107
- Kühlkanalcooling channel
- 201201
- zweite Aussparungsecond recess
- 202202
- Lötfoliesolder foil
- 203203
- zweite Aussparungsecond recess
- 204204
- erste Aussparungfirst recess
- 205205
- zweite Aussparungsecond recess
- 206206
- erste Aussparungfirst recess
- 207207
- erste Aussparungfirst recess
- 208208
- zweite Aussparungsecond recess
- 209 209
- erste Aussparungfirst recess
- 210210
- erste Aussparungfirst recess
- 211211
- zweite Aussparungsecond recess
- 212212
- erste Aussparungfirst recess
- 213213
- zweite Aussparungsecond recess
- 214214
- Öffnungopening
- 301301
- Zuschneidencut out
- 302302
- Einbringen einer ersten AussparungInserting a first recess
- 303303
- Einbringen einer zweiten AussparungInserting a second recess
- 304304
- Legen auf eine Fügefläche einer KomponenteLaying on a joining surface of a component
- 305305
- Anordnen einer weiteren KomponenteArranging another component
- 306306
- ErwärmenHeat
- 307307
- Abkühlencooling down
- Ee
- Endflächeend face
- GG
- GrundflächeFloor space
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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