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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines rotierenden Werkzeugs, das durch einen Pulvermetallurgieprozess mit wenigstens zwei schraubenförmig verlaufenden Spanhohlkehlen zur maschinellen Bearbeitung zum Entfernen von Spänen ausgebildet wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Ausführen dieses Verfahrens.
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Hintergrundinformationen
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Werkzeuge wie etwa Spiralbohrer oder Stirnfräsen werden allgemein dadurch hergestellt, dass von gesinterten zylindrischen Rohlingen begonnen wird, in denen Spanhohlkehlen geschliffen werden und ein Schaftabschnitt ohne Hohlkehlen ausgebildet wird. Gelegentlich wird ein geschliffener Rohling nachfolgend an einem zylindrischen Schaft befestigt, um ein fertiges Werkzeug auszubilden. Dies ist eine teure und zeitaufwendige Herstellungsstrategie. Teilweise ist das Problem durch Strangguss von Hartmetall, das in einen Träger gemischt ist, wie in dem
US-Pat. Nr. 4,779,440 offenbart ist, gelöst worden. Durch Erwärmen eines Hartmetallpulvers bis zur Extrusionstemperatur, durch Pressen des erwärmten Pulvers durch einen durch einen Dorn und eine Düse definierten Raum, während der Rohling gedreht wird, wird ein extrudierter Bohrerrohling mit Spanhohlkehlen mit konstanter Steigung entlang des Umfangs des Rohlings erhalten. Der Rohling wird in einer Richtung an einem innerhalb der Düse bereitgestellten schraubenförmigen Steg durch die Extrusion geführt, um entlang des Rohlings Spanhohlkehlen zu formen. Ein Nachteil dieser bekannten Technik ist, dass die Spanhohlkehlen entlang der gesamten Länge des Rohlings erhalten werden und, nachdem er auf eine geeignete Länge geschnitten worden ist, mit einem Schaft verbunden werden müssen, um einen geeigneten Montageabschnitt in einer Werkzeugmaschine bereitzustellen.
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Eine weitere Lösung ist in
WO 00/74870 A1 offenbart, derzufolge ein rotierendes Werkzeug wie etwa z. B. ein Spiralbohrer oder eine Stirnfräse durch Ausbilden eines Rohlings durch einen Extrusionsprozess hergestellt wird. Während der Extrusion wird ein Gemisch durch eine Matrize geführt, die für die Außenumfangsfläche des Gemischs eine Zylinderform bereitstellt. Auslassseitig der Form sind mehrere Backen angeordnet, um das Gemisch zu leiten. Jede Backe enthält einen schraubenförmigen Steg für den Eingriff der Außenoberfläche der extrudierten Masse, um zu veranlassen, dass darin eine schraubenförmige Nut ausgebildet wird, die in dem Werkzeug eine Spanhohlkehle bildet. Während der Extrusion werden die Backen von dem Gemisch entfernt, um die Ausbildung der Spanhohlkehlen abzuschließen und somit einen Schaftabschnitt an dem Werkzeug auszubilden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass durch die Ausbildung der Hohlkehlen die Kühlkanäle negativ beeinflusst werden können. Ein Satz Backen kann nur einen Typ einer Hohlkehlengeometrie herstellen. Falls eine andere Steigung gewünscht ist, muss ein anderer Satz Backen verwendet werden. Die Kühlkanäle werden während der Rotation ausgebildet.
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Außerdem beschreibt die
US-Veröffentlichung Nr. 2008/0152444 A1 ein Verfahren zum Ausbilden von Hohlkehlen in einem Werkzeugkörper, während der Körper extrudiert wird. Das Verfahren nutzt Meißel, die in dem verhältnismäßig weichen Material Hohlkehlen bilden, während es vor dem Sintern extrudiert wird. Die Meißel sind einfahrbar, sodass ein Schaftabschnitt ohne Hohlkehlen ausgebildet werden kann, bevor der Grünformkörper von der Extrudiermaschine getrennt wird. Obgleich dieses Verfahren eine Verbesserung des zuvor diskutierten Verfahrens ist, ist es hinsichtlich der Dimensionsgenauigkeit der ausgebildeten Hohlkehlen sowie der Menge der Hohlkehlen, die ausgebildet werden können, beschränkt, da das zu schneidende Material in dieser Phase weich ist und schwer mit guter Genauigkeit zu schneiden ist. Darüber hinaus ist dieses Verfahren wie bei den zuvor diskutierten Verfahren nur auf extrudierte Stäbe und nicht auf Stäbe, die durch direktes Pressen hergestellt werden, anwendbar.
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Dementsprechend besteht ein Bedarf an verbesserten Verfahren zum Ausbilden von Schneidwerkzeugen und an Systemen zum Ausführen dieser Verfahren.
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Die
DE 102 38 334 A1 offenbart ein Bohr- oder Fräswerkzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Spannuten dieses Bohrwerkzeugs werden hergestellt, indem eine flache Schleifscheibe, deren Dicke der Breite der Spannuten entspricht, relativ zur Achse des Fräsers geneigt wird, um die Nuten in die zylindrische Wand des Schneidteils einzuschleifen, wobei während dieses Schleifvorgangs eine axiale Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Fräser erfolgt und dabei gleichzeitig das Fräswerkzeug um seine Achse gedreht wird.
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Die
DE 10 2010 041 164 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Bohrers, bei dem zwei Spannuten längs Schraubenlinien eingewalzt werden mittels eines Paares gegenüberliegender rotierend antreibbarer Walzen.
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Die
DE 198 56 986 A1 betrifft ein Bohrwerkzeug für Werkzeugmaschinen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Dabei wird ein Bohrwerkzeug aus einem rohrförmigen metallischen Rohling hergestellt, wobei simultan an mehreren, über den Umfang verteilt angeordneten, axial entlang der Rohlingoberfläche wandernden Umfangsegmenten eine Spanfördernut ausgeformt wird. Der Rohling wird mittels der Umfangssegmente mit im Wesentlichen radial oszillierenden formgebenden Umformkräften beaufschlagt.
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Die
DE 197 07 549 A1 offenbart ein Bohrwerkzeug für Werkzeugmaschinen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Spanfördernuten des Bohrwerkzeugs werden mittels eines Scheibenfräsers oder Gesenkfräsers in den Rohlingkörper eingebracht, wobei an den Auslaufenden eine der Torusform des Scheibenfräsers oder der Kugelform des Gesenkfräsers entsprechende konkave Übergangsfläche erzeugt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend werden durch Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein System zum gleichzeitigen Ausbilden mehrerer Hohlkehlen in einem rotierenden Schneidwerkzeug und auf ein Verfahren zum Ausbilden eines rotierenden Schneidwerkzeugs gerichtet ist, Mängel des Standes der Technik behoben.
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Als ein Aspekt der Erfindung wird ein System zum gleichzeitigen Ausbilden mehrerer Hohlkehlen in einem rotierenden Schneidwerkzeug geschaffen. Das System umfasst ein Spannfutter, das zum Erfassen eines Grünstabelements und zum wahlweisen Drehen des Grünstabelements um eine erste Achse und zum Verschieben des Grünstabelements entlang dieser ersten Achse ausgelegt ist. Ferner umfasst das System einen Mechanismus, der zum gleichzeitigen maschinellen Bearbeiten mehrerer Hohlkehlen in dem Grünstabelement, während das Grünstabelement um die erste Achse gedreht und entlang dieser ersten Achse verschoben wird, ausgelegt ist.
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Der Mechanismus umfasst ein erstes Schneidwerkzeug, das zum wahlweisen Drehen um eine zweite Achse und Verschieben entlang dieser zweiten Achse ausgelegt ist, und ein zweites Schneidwerkzeug, das zum wahlweisen Drehen um eine dritte Achse und Verschieben entlang dieser dritten Achse ausgelegt ist, wobei das erste und das zweite Schneidwerkzeug zum Eingriff und gleichzeitigen Ausführen maschineller Bearbeitungsoperationen an Abschnitten des Grünstabelements ausgelegt sind.
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Das erste und das zweite Schneidwerkzeug können jeweils eine Stirnfräse umfassen.
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Das erste und das zweite Schneidwerkzeug können jeweils eine Schleifscheibe umfassen.
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Ferner kann der Mechanismus ein drittes Schneidwerkzeug umfassen, das zum wahlweisen Drehen um eine vierte Achse und Verschieben entlang dieser vierten Achse ausgelegt ist, wobei das dritte Schneidwerkzeug für den Eingriff und zum Ausführen maschineller Bearbeitungsoperationen an dem Grünstabelement gleichzeitig mit dem ersten und mit dem zweiten Schneidwerkzeug ausgelegt ist. Ferner umfasst der Mechanismus ein viertes Schneidwerkzeug, das zum wahlweisen Drehen um eine fünfte Achse und Verschieben entlang dieser fünften Achse ausgelegt ist, wobei das vierte Schneidwerkzeug für den Eingriff und zum Ausführen maschineller Bearbeitungsoperationen an dem Grünstabelement gleichzeitig mit dem ersten, mit dem zweiten und mit dem dritten Schneidwerkzeug ausgelegt ist.
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Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden eines rotierenden Schneidwerkzeugs geschaffen. Das Verfahren umfasst Folgendes: Befestigen eines Grünstabelements in einem Spannfuttermechanismus, wobei der Spannfuttermechanismus zum Drehen um eine erste Achse und Verschieben entlang dieser ersten Achse auf vorgegebene Weise ausgelegt ist; gleichzeitiges Ausbilden mehrerer Hohlkehlen in dem Grünstabelement; Entfernen des Grünstabelements aus dem Spannfuttermechanismus; Sintern des Grünstabelements zum Herstellen eines gesinterten Stabelements; und Ausführen einer oder mehrerer Schleifoperationen an dem gesinterten Stabelement zum Herstellen eines fertigen rotierenden Schneidwerkzeugs.
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Das gleichzeitige Ausbilden mehrerer Hohlkehlen in dem Grünstabelement kann das gleichzeitige maschinelle Bearbeiten mehrerer Hohlkehlen unter Verwendung mehrerer Stirnfräsen umfassen.
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Das gleichzeitige Ausbilden mehrerer Hohlkehlen in dem Grünstabelement kann das gleichzeitige maschinelle Bearbeiten mehrerer Hohlkehlen unter Verwendung mehrerer Schleifscheiben umfassen.
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Das gleichzeitige maschinelle Bearbeiten mehrerer Hohlkehlen unter Verwendung mehrerer Stirnfräsen kann das Drehen des Grünstabelements um die erste Achse und das Verschieben des Grünstabelements entlang dieser ersten Achse, während das Grünstabelement durch die mehreren Stirnfräsen maschinell bearbeitet wird, umfassen.
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Das Ausführen einer oder mehrerer Schleifoperationen an dem gesinterten Stabelement kann Folgendes umfassen: Ausführen einer Schleifoperationen an dem gesinterten Stabelement; und Ausführen eines Fertighonens wenigstens an ausgewählten Abschnitten des gesinterten Stabelements.
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Das Ausführen einer oder mehrerer Schleifoperationen an dem gesinterten Stabelement kann das Auftragen einer Beschichtung auf das gesinterte Stabelement umfassen.
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie die Betriebsverfahren und Funktionen verwandter Strukturelemente und die Kombination von Teilen und Herstellungswirtschaftlichkeiten gehen weiter bei Betrachtung der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche anhand der beigefügten Zeichnungen hervor, die sämtlich einen Teil dieser Patentschrift bilden, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren einander entsprechende Teile bezeichnen. Allerdings ist ausdrücklich klar, dass die Zeichnungen nur zur Veranschaulichung und Beschreibung dienen und nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung bestimmt sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein volles Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gewonnen werden, in denen:
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1 eine schematische Seitenansicht eines Systems zum Ausbilden eines rotierenden Hartmetallschneidwerkzeugs in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine schematische Unteransicht des Systems aus 1 ist;
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3 eine schematische Seitenansicht eines Systems zum Ausbilden eines rotierenden Hartmetallschneidwerkzeugs in Übereinstimmung mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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4 eine weitere schematische Seitenansicht des Systems aus 3 entlang der Linie 4-4 aus 3 ist;
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5 eine schematische Unteransicht eines Systems zum Ausbilden eines rotierenden Hartmetallschneidwerkzeugs in Übereinstimmung mit einer abermals weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
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6 eine schematische Unteransicht eines Systems zum Ausbilden eines rotierenden Hartmetallschneidwerkzeugs in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist; und
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7 ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden eines rotierenden Schneidwerkzeugs in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die hier verwendeten Richtungsformulierungen wie etwa z. B. links, rechts, vorn, hinten, oben, unten und Ableitungen davon beziehen sich auf die Orientierung der in den Zeichnungen gezeigten Elemente und sind, sofern darin nicht explizit etwas Anderes erwähnt ist, keine Beschränkung an die Ansprüche. Gleiche Teile sind in allen Zeichnungen mit demselben Bezugszeichen versehen.
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Wie der Begriff ”Anzahl” hier verwendet ist, soll er zur Bezugnahme auf irgendeine von null verschiedene Menge (d. h. eins oder irgendeine Menge größer als eins) verwendet werden.
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Wie die Begriffe ”mehrere” oder ”Mehrzahl” hier verwendet sind, sollen sie zur Bezugnahme auf irgendeine Menge von zwei oder mehr (d. h. auf irgendeine Menge größer als eins) verwendet werden.
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Wie der Begriff ”etwa” hier verwendet ist, soll er zur Bezugnahme auf einen Punkt in der Nähe oder bei einem bestimmten identifizierten Punkt (d. h. nahe) verwendet werden.
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1 und 2 zeigen eine schematische Seitenansicht bzw. Unteransicht eines beispielhaften Systems 10 zum gleichzeitigen Ausbilden einer Anzahl von Hohlkehlen in einem rotierenden Schneidwerkzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 10 enthält ein Spannfutter 12 oder einen anderen geeigneten Mechanismus, der zum wahlweisen Drehen um eine erste Achse 14 und Verschieben entlang dieser ersten Achse 14 auf gesteuerte Weise ausgelegt ist. Vorzugsweise wird die Drehung und Verschiebung des Spannfutters 12 um die erste Achse 14 durch eine Verarbeitungsvorrichtung wie etwa einen Computer 15 oder durch einen anderen geeigneten Mechanismus gesteuert. Das Spannfutter 12 ist zum festen Erfassen eines Grünstabelements 16 ausgelegt. Vorzugsweise sollten die Backen des Spannfutters 12 das Grünstabelement 16 mit ausreichender Festigkeit für den Betrieb halten, ohne dass das ungesinterte Material zerdrückt wird oder abplatzt. Wie der Begriff ”Grün-” hier verwendet ist, soll er sich auf ein Material beziehen, das noch nicht vollständig gesintert worden ist (d. h., das ungesintert oder teilweise gesintert ist). Das Grünstabelement 16 kann aus Carbid, Cermeten, Keramiken, Stahl oder aus einem anderen geeigneten Material, das über Extrudieren, Pressen oder einen anderen geeigneten Formprozess zu einem allgemein zylindrischen Stabelement geformt worden ist, bevor es im Spannfutter 12 angeordnet worden ist, ausgebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann das Grünstabelement 16 eines oder mehrere Durchgangslöcher enthalten, die dazu verwendet werden können, an ausgewählte Abschnitte des fertigen Schneidwerkzeugs Kühlmittel zu liefern.
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Solche Durchgangslöcher können in einem vorgegebenen Abstand je nach der gewünschten Anwendung gerade oder spiralförmig ausgebildet sein. Außerdem kann das Grünstabelement 16 ein Hohlstab sein, der aus einem Rohr mit geschlossenem Ende (um das verwendete Material zu verringern) ausgebildet ist, oder es kann ein Verbundmaterialstab sein, der aus mehreren Materialien (z. B. ohne Beschränkung einem Schaft, der aus einem weniger teuren Material ausgebildet ist, und einem Grünmaterial, das für den Schneidabschnitt verwendet wird) ausgebildet ist.
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Das System 10 enthält ferner einen Mechanismus 18, der zum gleichzeitigen maschinellen Bearbeiten mehrerer Hohlkehlen im Grünstabelement 16, während das Grünstabelement 16 durch gesteuerte Bewegung des Spannfutters 12 um eine erste Achse 14 gedreht wird und entlang dieser ersten Achse 14 verschoben wird, ausgelegt ist. In der in 1 und 2 dargestellten beispielhaften Ausführungsform enthält ein Mechanismus 18 ein erstes rotierendes Schneidwerkzeug 20, das zum wahlweisen Drehen um eine zweite Achse 22 und Verschieben entlang dieser zweiten Achse 22 ausgelegt ist, und ein zweites rotierendes Schneidwerkzeug 24, das zum wahlweisen Drehen um eine dritte Achse 26 und Verschieben entlang dieser dritten Achse 26 ausgelegt ist, sodass das erste und das zweite rotierende Schneidwerkzeug 20, 24 wahlweise mit dem Grünstabelement 16 in Eingriff gelangen und gleichzeitig maschinelle Bearbeitungsoperationen an ihm ausführen können, um in dem Grünstabelement 16 jeweilige Hohlkehlen 28a und 28b auszubilden. Vorzugsweise sind das erste und das zweite rotierende Schneidwerkzeug 20, 24 Kugelkopfstirnfräsen, obgleich andere geeignete rotierende Schneidwerkzeuge ebenfalls genutzt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die wahlweise Drehung und Verschiebung des ersten und des zweiten rotierenden Schneidwerkzeugs 20, 24 können unter Verwendung ähnlicher Mechanismen wie dem Spannfutter 12 oder irgendeines anderen geeigneten Mechanismus, der ein Schneidwerkzeug wenigstens auf vorgegebene Weise drehen und verschieben kann, ausgeführt werden. Selbstverständlich können andere Schemata von Drehungen und Verschiebungen des Grünstabelements 16 und/oder des ersten rotierenden Schneidwerkzeugs 20 und/oder des zweiten rotierenden Schneidwerkzeugs 24 ersonnen werden, um die Hohlkehlen 28a und 28b in einer gewünschten Anordnung auszubilden.
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Es wird gewürdigt werden, dass durch wahlweises Steuern der Drehung des Grünstabelements 16 um die erste Achse 14 und Verschiebung entlang dieser ersten Achse 14 der Steigungswinkel θ (1) der im Grünstabelement 16 ausgebildeten Hohlkehlen 28a und 28b wahlweise variiert werden kann, während nur das erste und das zweite rotierende Schneidwerkzeug 20, 24 um ihre jeweiligen Achsen 22, 26 gedreht werden (d. h. die Schneidwerkzeuge 20, 24 nicht verschoben werden). Ähnlich kann die Tiefe (nicht bezeichnet) der anderen Hohlkehlen 28a oder 28b durch Steuern der Verschiebung des ersten und/oder des zweiten rotierenden Schneidwerkzeugs 20 und 24 entlang der zweiten und der dritten Achse 22 und 26 wahlweise variiert werden. Darüber hinaus kann die axiale Querschnittsform entweder der Hohlkehlen 28a oder 28b durch Variieren der Form des vorderen Endes (nicht bezeichnet) der rotierenden Schneidwerkzeuge 20, 24 variiert werden.
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Obgleich das erste und das zweite rotierende Schneidwerkzeug 20 und 24 in 2 als allgemein um 180° in Bezug zueinander um das Grünstabelement 16 beabstandet gezeigt sind, wird gewürdigt werden, dass sie in anderen Intervallen um das Grünstabelement 16 angeordnet sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Außerdem wird gewürdigt werden, dass die vorliegende Erfindung betrachtet, dass die Position und die Orientierung der zweiten und der dritten Achse 22 und 26 wahlweise auf vorgegebene Weise eingestellt (d. h. entlang einer oder mehrerer zusätzlicher Achsen verschoben und/oder um sie gedreht) werden können, um die Ausbildung von Hohlkehlen im Grünstabelement 16 wie für eine bestimmte Anwendung gewünscht zu variieren, sodass die Orientierung der zweiten und der dritten Achse 22 und 26 nicht auf die hier beschriebenen und gezeigten Positionen beschränkt ist.
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Die 3 und 4 zeigen schematische Seitenansichten eines beispielhaften Systems 40 zum gleichzeitigen Ausbilden einer Anzahl von Hohlkehlen in einem rotierenden Schneidwerkzeug in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Wie das zuvor diskutierte System 10 enthält das System 40 ein Spannfutter 12 oder einen anderen geeigneten Mechanismus, der zum Erfassen eines Grünstabelements 16 und zum wahlweisen Drehen dieses Stabelements um eine erste Achse 14 und Verschieben entlang dieser ersten Achse 14 auf gesteuerte Weise ausgelegt ist. Allerdings nutzt das System 40 aus 3 und 4 anders als das System 10, das ein erstes und ein zweites rotierendes Schneidwerkzeug 20 und 24 als Abschnitte des Mechanismus 18 zum gleichzeitigen maschinellen Bearbeiten mehrerer Hohlkehlen nutzt, einen Mechanismus 42, der stattdessen eine erste Schleifscheibe 44 und eine zweite Schleifscheibe 46 verwendet, um in dem Grünstabelement 16 Hohlkehlen 48a bzw. 48b auszubilden. In dieser Ausführungsform ist sowohl die erste als auch die zweite Schleifscheibe 44 und 46 mit einem drehbaren Element (nicht gezeigt) gekoppelt, das zum wahlweisen Drehen der jeweiligen damit gekoppelten Schleifscheiben 44 und 46 um eine jeweilige Achse 50, 52 ausgelegt ist. Geeignete Mechanismen mit solchen drehbaren Elementen sind üblicherweise im Gebiet bekannt.
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Weiter anhand von 3 und 4 kann der Steigungswinkel θ (3) der in dem Grünstabelement 16 ausgebildeten Hohlkehlen 48a, 48b durch Variieren des Winkels φ der ersten oder der zweiten Achse 50, 52 in Bezug auf eine Ebene (nicht gezeigt) normal zur ersten Achse 14 wahlweise variiert werden. Die Tiefe (nicht bezeichnet) jeder der Hohlkehlen 48a und 48b kann durch Variieren der jeweiligen Entfernung da, db (3) zwischen einer der Achsen 50, 52 und der ersten Achse 14 wahlweise variiert werden. Darüber hinaus kann die axiale Querschnittsform einer der Hohlkehlen 48a und 48b durch Variieren einer oder beider der Folgenden variiert werden: der Form der Schleifkante (nicht bezeichnet) der Schleifscheiben 44 und 46 und/oder des Winkels φ der Achse, um die sich die Schleifscheibe dreht, zusammen mit der Verschiebung und/oder der Drehzahl des Grünstabelements 16 (d. h., θ wäre nicht gleich φ).
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Obgleich die erste und die zweite Schleifscheibe 44 und 46 in 3 und 4 in der Weise gezeigt sind, dass sie allgemein um 180° in Bezug zueinander um das Grünstabelement 16 angeordnet sind, wird gewürdigt werden, dass sie in anderen Abständen um das Grünstabelement 16 angeordnet sein können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Außerdem wird gewürdigt werden, dass die vorliegende Erfindung betrachtet, dass die Position und/oder die Orientierung der Achsen 50 und/oder 52 wahlweise auf vorgegebene Weise eingestellt (d. h. um eine oder mehrere zusätzliche Achsen verschoben und/oder gedreht) werden können, um die Ausbildung von Hohlkehlen in dem Grünstabelement 16 wie für eine bestimmte Anwendung gewünscht zu variieren, und dass die Orientierung der Achsen 50 und 52 somit nicht auf die hier beschriebenen und gezeigten Positionen beschränkt ist.
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5 und 6 zeigen schematische Unteransichten von Beispielen weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die Systeme zum gleichzeitigen maschinellen Bearbeiten anderer Anzahlen mehrerer Hohlkehlen in einem wie zuvor beschriebenen in ein Spannfutter 12 eingebauten Grünstabelement 16 veranschaulichen. Genauer zeigt 5 ein System 10', das ähnlich dem wie zuvor diskutierten System 10 ist, unter Hinzunahme eines dritten rotierenden Schneidwerkzeugs 60, das um eine vierte Achse 62 drehbar und entlang dieser vierten Achse 62 verschiebbar ist, und eines vierten rotierenden Schneidwerkzeugs 64, das um eine fünfte Achse 66 drehbar und entlang dieser fünften Achse 66 verschiebbar ist, sodass das erste und das zweite und das dritte und das vierte rotierende Schneidwerkzeug 20, 24, 60, 64 gleichzeitig für einen Eingriff und für das Ausführen maschineller Operationen an Abschnitten des Grünstabelements 16 ausgelegt sind. Ähnlich zeigt 6 ein System 10'', das drei rotierende Schneidwerkzeuge 20, 24 und 60 gleichzeitig für den Eingriff und für das Ausführen einer maschinellen Bearbeitung an Abschnitten des in dem Spannfutter 12 montierten Grünstabelements 16 nutzt.
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Obgleich 5 und 6 die Verwendung rotierender Schneidwerkzeuge wie etwa Stirnfräsen für die gleichzeitige Ausbildung mehrerer Hohlkehlen im Grünstabelement 16 zeigen, wird gewürdigt werden, dass die vorliegende Erfindung betrachtet, dass Schleifscheiben, wie sie etwa in Verbindung mit 3 und 4 verwendet sind, stattdessen in ähnlichen Konfigurationen, wie sie in 5 und 6 gezeigt sind, verwendet werden können.
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Außerdem wird gewürdigt werden, dass die vorliegende Erfindung betrachtet, dass die Position und die Orientierung irgendwelcher der Achsen 22, 26, 62 oder 66 auf eine vorgegebene Weise wahlweise eingestellt (d. h. entlang einer oder mehrerer zusätzlicher Achsen verschoben und/oder um diese gedreht) werden können, um die Ausbildung von Hohlkehlen im Grünstabelement 16 wie für eine bestimmte Anwendung gewünscht zu variieren, sodass die Orientierung der Achsen 22, 26, 62 oder 66 nicht auf die hier beschriebenen und gezeigten Positionen beschränkt ist.
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Nachdem somit eine Anzahl beispielhafter Ausführungsformen von Systemen für die maschinelle Bearbeitung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, wird nun in Verbindung mit 7 ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Ausbilden eines rotierenden Schneidwerkzeugs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung unter Nutzung des Systems 10 aus 1 und 2 beschrieben. Allerdings wird gewürdigt werden, dass dieses Verfahren ähnlich unter Verwendung irgendeines Systems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden könnte, sodass die bestimmten Bezugnahmen auf Teile aus 1 und 2 nicht beschränkend sein sollen, sondern nur zu Beispielzwecken gegeben sind.
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Als ein erster Schritt 102 wird ein (zuvor aus irgendeinem geeigneten Mittel ausgebildetes) Grünstabelement 16 in einem Spannfutter 12 montiert. Nachfolgend werden in Schritt 104 in dem Grünstabelement 16 gleichzeitig mehrere Hohlkehlen 28a, 28b ausgebildet. Die gleichzeitige Ausbildung mehrerer Hohlkehlen kann durch maschinelle Bearbeitungs- oder Schleifoperationen ausgeführt werden, die durch zwei oder mehr rotierende Schneidwerkzeuge (z. B. ohne Beschränkung Stirnfräsen) oder Schleifräder ausgeführt werden. Diese maschinellen Bearbeitungs- oder Schleifoperationen können ausgeführt werden, während sich das Grünstabelement 16 (über das Spannfutter 12) um die erste Achse 14 dreht und entlang dieser ersten Achse 14 verschoben wird.
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Wenn die Hohlkehlen 28a und 28b ausgebildet worden sind, wird das Grünstabelement 16 mit Hohlkehlen wie etwa in Schritt 106 gezeigt aus dem Spannfutter 12 entnommen.
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Nachdem das Hohlkehlenelement 16 aus dem Spannfutter 12 entnommen worden ist, wird es wie etwa in Schritt 108 gezeigt über irgendwelche geeigneten Mittel gesintert, wobei ein gesintertes Stabelement hergestellt wird.
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Nach dem Sintern wird das gesinterte Stabelement wie in Schritt 110 gezeigt nachfolgend nach Bedarf auf gewünschte Fertigformen und/oder -toleranzen geschliffen.
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Optional können wie in Schritt 112 gezeigt über irgendein geeignetes Mittel die Schneidkanten des gesinterten Hohlkehlenstabelements gehont werden oder können die Hohlkehlen poliert werden, sodass ein fertiges rotierendes Schneidwerkzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
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Optional kann auf das gesinterte Stabelement wie in Schritt 114 gezeigt über ein geeignetes Mittel (z. B. ohne Beschränkung CVD, PVD) eine Beschichtung (z. B. ohne Beschränkung TiN oder TiAlN) aufgetragen werden.
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Es wird gewürdigt werden, dass das Verfahren zum Ausbilden eines rotierenden Schneidwerkzeugs aus einer Anzahl von Gründen allgemein schneller als andere bekannte Verfahren ist. Zunächst ist das Ausbilden mehrerer Hohlkehlen gleichzeitig allgemein schneller als das Ausbilden jeder Hohlkehle einzeln zu einer gegebenen Zeit. Außerdem kann das Fertigschleifen von Stäben und Hohlkehlen schneller erfolgen, da im Vergleich zu dem Schleifen aus verkauften Stäben weniger Material entfernt werden muss. Darüber hinaus wird gewürdigt werden, dass durch Ausführen des Großteils maschineller Bearbeitungsoperationen an einem Grünstabelement eine Anzahl weiterer Vorteile verwirklicht werden. Als ein Vorteil wird die Verschleißrate der zum Ausbilden der Hohlkehlen in dem Grünstabelement verwendeten maschinellen Bearbeitungswerkzeuge verringert, da das Grünmaterial allgemein recht weich ist, sodass die Anzahl der Werkzeuge, die durch jede Werkzeugmaschine hergestellt werden, bevor sie ersetzt werden muss, erhöht wird. Als ein weiterer Vorteil ist das während der maschinellen Bearbeitung aus dem Grünstabelement entfernte Material leicht zur Verwendung beim Ausbilden weiterer Grünstäbe wiederverwertbar, sodass im Allgemeinen kostspielige Abfallmaterialien vermieden werden.
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Obgleich spezifische Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, wird vom Fachmann auf dem Gebiet gewürdigt werden, dass im Licht der Gesamtlehren der Offenbarung verschiedene Änderungen und Alternativen zu den hier gegebenen Einzelheiten entwickelt werden können. Dementsprechend sind die bestimmten offenbarten Anordnungen nur veranschaulichend gedacht und diese sollen den Gültigkeitsbereich der Erfindung, der den vollen Umfang der angefügten Ansprüche und aller Äquivalente dazu besitzen soll, nicht einschränken.
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Irgendwelche Bezugszeichen, die in den Ansprüchen in Klammern angegeben sind, sind nicht als Beschränkung des Anspruchs zu verstehen. Das Wort ”umfassend” oder ”enthaltend” schließt die Anwesenheit anderer Elemente oder Schritte als der hier aufgeführten nicht aus. In einem Vorrichtungsanspruch, in dem mehrere Mittel mit Bezugszeichen versehen sind, können mehrere dieser Mittel durch einen und denselben Hardwaregegenstand verkörpert sein. Das Wort ”ein” oder ”eine” vor einem Teil schließt die Anwesenheit mehrerer solcher Elemente nicht aus. In irgendeinem Vorrichtungsanspruch, in dem mehrere Mittel mit Bezugszeichen versehen sind, können mehrere dieser Mittel durch ein und denselben Hardwaregegenstand verkörpert sein. Allein die Tatsache, dass bestimmte Elemente in voneinander verschiedenen abhängigen Ansprüchen angeführt sind, bedeutet nicht, dass diese Elemente nicht zusammen verwendet werden können.
