DE102013104222A1 - Hybrides Schneidwerkzeug, Spantransportabschnitt sowie Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs - Google Patents

Hybrides Schneidwerkzeug, Spantransportabschnitt sowie Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs Download PDF

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Abstract

Ein Schneidwerkzeug (10), insbesondere ein Bohrer oder ein Fräser, ist vorgesehen, das einen Schaft (16) und einem Spantransportabschnitt (18) aufweist, der einen Schneideinsatz aufnimmt, wobei das Schneidwerkzeug (10) ein hybrider Verbundkörper ist. Ferner werden ein Spantransportabschnitt (18) für ein Schneidwerkzeug (10) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs (10) beschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, einen Spantransportabschnitt sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs.
  • Schneidwerkzeuge wie Bohrer, Fräser, Dreh- und Einstechwerkzeuge oder Reibwerkzeugte sind aus dem Stand der Technik bekannt. Typischerweise weist ein derartiges Schneidwerkzeug einen Schaft, mit dem das Schneidwerkzeug in eine Werkzeugmaschine eingespannt werden kann, sowie einen Arbeitsabschnitte auf, der im Falle eines Bohrers zur Aufnahme eines Schneideinsatzes ausgebildet ist. Ein derartiges Schneidwerkzeug wird üblicherweise in einem Fräsprozess hergestellt, wobei verschiedene Abschnitte, beispielsweise ein Spantransportabschnitt des Schneidwerkzeugs im Falle eines Bohrers, zusätzlich geschliffen werden kann. In einem alternativen Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs ist vorgesehen, dass das Schneidwerkzeug mittels eines Sinter-Verfahrens hergestellt wird, wobei sich dieses Verfahren dadurch auszeichnet, dass Materialien verwendet werden können, die in üblichen Verfahren nicht miteinander kombiniert werden könnten. Gerade die Spantransportabschnitte weisen eine immer komplexer werdende Struktur auf, sodass sie in aufwendigen Verfahren nachbearbeitet werden müssen. Dies betrifft insbesondere die in den Spantransportabschnitten vorgesehenen Kühlmittelkanäle, die entweder nachträglich mit großem Aufwand eingebracht werden müssen oder in den Rohling des Spantransportabschnitts gebohrt werden, der dann erwärmt und verdrillt wird, um helixförmige Spannuten zu erzeugen.
  • Es hat sich als nachteilig herausgestellt, dass die Herstellung der bisher bekannten Schneidwerkzeuge sowohl aufwendig als auch kostspielig ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schneidwerkzeug zu schaffen, das in einem einfachen und kostengünstigen Verfahren flexibel und mit komplexeren Strukturen hergestellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schneidwerkzeug, insbesondere einen Bohrer, einen Fräser, ein Dreh- und Einsteckwerkzeug oder ein Reibwerkzeug, mit einem Schaft und einem Arbeitsabschnitt, der einen Schneideinsatz aufnimmt, wobei das Schneidwerkzeug ein hybrider Verbundkörper ist. Unter einem hybriden Verbundkörper ist zu verstehen, dass zwei unterschiedlich hergestellte Teilbereiche fest miteinander verbunden sind. Ein derartiges hybrides Schneidwerkzeug weist somit einen Schaft und einen Arbeitsabschnitt, insbesondere einen Spantransportabschnitt auf, die in unterschiedlichen Verfahren hergestellt worden sind. Damit ist es möglich, dass das Schneidwerkzeug zum einen an die entsprechenden Anforderungen angepasst und zum anderen effizient bzw. kostensparend hergestellt werden kann. Für den Schaft, der üblicherweise keine komplexe Geometrie aufweist, kann ein konventionelles Rohmaterial verwendet werden, welches im Hinblick auf die einzuhaltenden Toleranzen gedreht sein kann. Dagegen wird der Spantransportabschnitt, der typischerweise die komplexere Struktur darstellt, bevorzugt mit einem Verfahren aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren ermöglicht es, Strukturen herzustellen, die sehr komplex sind, wobei die derart hergestellten Strukturen nicht nachträglich bearbeitet werden müssen. Nur wenn bestimmte Anforderungen hinsichtlich Oberflächenqualität und Passung eingehalten werden müssen, kann vorgesehen sein, dass der Spantransportabschnitt teilweise oder auch vollständig nachgeschliffen wird. Mit dem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug wird somit erreicht, dass lediglich der komplexere Teil des Werkzeugs, nämlich der Spantransportabschnitt bzw. ein Teil des Spantransportabschnitts, mit einem Verfahren aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt wird, während die Bereiche des Werkzeug mit einer einfacheren Geometrie, nämlich der Schaft, konventionell hergestellt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass mit dem aufwendigeren Rapid-Prototyping-Verfahren nicht auch solche Teile des Werkzeugs hergestellt werden müssen, die mit einem kostengünstigeren Verfahren bereitgestellt werden können.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Spantransportabschnitt mit dem Schaft fest verbunden ist, insbesondere verlötet, verschweißt oder verschraubt ist. Dies bedeutet, dass der Schaft und der Spantransportabschnitt komplett separat hergestellt werden können, wobei anschließend der Spantransportabschnitt mit dem Schaft fest verbunden wird, um eine kraftschlüssige Verbindung herzustellen. Dies ermöglicht es zudem, eine Art Baukasten-Prinzip aufzubauen, wobei Schäfte mit verschiedensten Spantransportabschnitten kombiniert werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Spantransportabschnitt direkt auf dem Schaft aufgewachsen ist. Hierzu wird zunächst der Schaft hergestellt, wobei der Spantransportabschnitt mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren auf dem bereits vorhandenen Schaft direkt aufgewachsen wird. Eine separate Verbindungsstelle zwischen dem Schaft und dem Spantransportabschnitt wie eine Schweißstelle oder ähnliches ist somit nicht nötig. Daher kann ein Schneidwerkzeug mit einer komplexen Spantransportabschnittsstruktur in wenigen Prozessschritten hergestellt werden.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass das Material für den Spantransportabschnitt nahezu porenfrei ist, insbesondere zu mehr als 98 % porenfrei und besonders bevorzugt zu mehr als 99,9 %. Ein derartig porenfreies Material ist ein besonders geeignetes Material, da es eine erhöhte Stabilität aufweist. Der Schaft kann ebenfalls aus demselben Material hergestellt sein wie der Spantransportabschnitt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Spantransportabschnitt einen internen Kühlmittelkanal aufweist. Der Kühlmittelkanal wird verwendet, um einen eingesetzten Schneideinsatz mit einer Flüssigkeit zu kühlen. Der Kühlmittelkanal verläuft innerhalb des Spantransportabschnitts, insbesondere helix-förmig, wodurch die Innenstruktur des Spantransportabschnitts entsprechend komplex ist. Dennoch lässt sich ein derartiger Spantransportabschnitt durch ein Verfahren aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren problemlos herstellen.
  • Vorzugsweise weist der Kühlmittelkanal einen Querschnitt auf, der sich ändert. Anders als bei konventionellen Werkzeugen kann ein sich ändernder Querschnitt mit geringem Aufwand hergestellt werden. Mit einem sich ändernden Querschnitt kann der Volumenstrom des Kühlmittels in einer gewünschten Weise zwischen mehreren unterschiedlichen Kühlmittelkanälen aufgeteilt werden. Es ist auch möglich, die Austrittsöffnung des Kühlmittels so zu gestalten, dass sie nach Art einer Düse wirkt.
  • Allgemein kann der Spantransportabschnitt des Schneidwerkzeugs komplexe Strukturen aufweisen, da mittels des Rapid-Prototyping-Verfahrens komplexe Strukturen in einer einfachen Weise hergestellt werden können. Ein Nachbearbeiten, beispielsweise Schleifen, ist nur nötig, wenn besonderes hohe Anforderungen an die Oberflächengüte oder Toleranzen eingehalten werden müssen.
  • Ferner ist ein Spantransportabschnitt für ein Schneidwerkzeug vorgesehen, der einen Kupplungsbereich, der eine Schneide trägt, sowie einen Verbindungsbereich zum Verbinden des Spantransportabschnitts mit einem Schaft aufweist, wobei zumindest der Kupplungsbereich durch ein Verfahren aus der Gruppe der Rapid Prototyping-Verfahren hergestellt worden ist. Ein derartiger Spantransportabschnitt zeichnet sich dadurch aus, dass lediglich der komplexe Teil des Spantransportabschnitts, nämlich der Kupplungsbereich, mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt ist. Der Spantransportabschnitt kann anschließend mit einem Schaft verbunden werden, insbesondere verschweißt, verlötet oder verschraubt.
  • Der Verbindungsbereich kann beispielsweise vorgefertigt sein, sodass lediglich der Kupplungsbereich auf den Verbindungsbereich aufgewachsen wird. Der Verbindungsbereich kann dabei vorzugsweise aus einem Sinter-Material bestehen bzw. gesintert sein.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der gesamte Spantransportabschnitt, das heißt der Kupplungsbereich und der Verbindungsbereich, durch ein Verfahren aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt worden ist.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Material nahezu porenfrei ist, insbesondere zu mehr als 98 % porenfrei und besonders bevorzugt zu mehr als 99,9 % porenfrei ist. Dies erhöht die Stabilität des Spantransportabschnitts und somit die Langlebigkeit des Spantransportabschnitts.
  • Der Spantransportabschnitt kann dabei einheitlich aus einem Material bestehen, das heißt, dass sowohl der Kupplungsbereich als auch der Verbindungsbereich aus demselben Material bestehen.
  • Als Material für das erfindungsgemäße Werkzeug sind viele verschiedene Materialien geeignet, die jeweils in Pulverform vorliegen. Beispiele sind Stahl, Aluminium, Titan, Wolframkarbid, Cobalt und/oder Hartmetalle.
  • Alternativ kann der Spantransportabschnitt aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise kann der Verbindungsbereich in einem Sinter-Verfahren aus einem ersten Material hergestellt worden sein, auf den der Kupplungsbereich aus einem anderen Material aufgewachsen worden ist.
  • Der Spantransportabschnitt kann auch aus einem Gradientenwerkstoff hergestellt sein, also einem Material, dessen Eigenschaften sich entlang des Spantransportabschnitts ändern. Dadurch kann ein duktileres Material in einem Bereich verwendet werden, in welchem eine höhere Verformbarkeit nötig ist, und ein besser härtbares Material in einem Bereich, in dem eine hohe Härte nötig ist.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs, das die folgenden Schritte umfasst:
    • a) Herstellen und Bereitstellen eines Schafts,
    • b) Herstellen und Bereitstellen eines Spantransportabschnitts, bestehend aus einem Verbindungsbereich und einem Körperabschnitt mit einer Schneide, und
    • c) Verbinden des Schafts und des Spantransportabschnitts.
  • Mittels dieses Verfahrens kann mit geringem Aufwand ein hybrides Schneidwerkzeug hergestellt werden, da wenige Prozessschritte erforderlich sind. Zunächst wird der Schaft in einem separaten Verfahren hergestellt. Anschließend wird der Spantransportabschnitt hergestellt, der dann mit dem Schaft verbunden wird, sodass ein gesamtes Schneidwerkzeug erhalten wird, welches aus einem Schaft und einem Spantransportabschnitt besteht. Der Spantransportabschnitt wird dabei zumindest teilweise durch ein Verfahren aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt, wodurch in einem Prozessschritt komplexe Strukturen gefertigt werden können.
  • In einem besonders bevorzugten Verfahren ist vorgesehen, dass der Spantransportabschnitt mit dem Schaft bei der Herstellung des Spantransportabschnitts verbunden wird, indem der Spantransportabschnitt auf den Schaft mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren aufgewachsen wird. Der vorhandene Schaft wird dabei beispielsweise in eine Schmelzkammer eingebracht, sodass der Spantransportabschnitt direkt aufgewachsen werden kann. Dies bedeutet, dass die Prozessschritte b) und c) durch einen einzigen Prozessschritt realisiert sind. Dies beschleunigt das Herstellungsverfahrens des Schneidwerkzeugs und spart somit Kosten, da kein zusätzlicher Schritt zum Verbinden des Spantransportabschnitts mit dem Schaft nötig ist.
  • In einem alternativen Verfahren ist vorgesehen, dass der Spantransportabschnitt und der Schaft zunächst separat hergestellt werden, wobei der Spantransportabschnitt mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt und anschließend mit dem Schaft fest verbunden wird, insbesondere der Verbindungsbereich des Spantransportabschnitts mit dem Schaft laserverschweißt, verlötet oder verschraubt wird. Dies ermöglicht beispielsweise das Wechseln eines Spantransportabschnitts bzw. das Nachrüsten eines Schafts mit einem Spantransportabschnitt.
  • Alternativ ist es möglich, den Spantransportabschnitt ebenfalls in zwei getrennten Verfahren herzustellen, wobei der Verbindungsbereich beispielsweise in einem Sinterverfahren hergestellt wird, auf den anschließend mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren der Kupplungsabschnitt für die Schneide aufgewachsen wird. Der derartig hergestellte Spantransportabschnitt kann dann mit dem Schaft fest verbunden werden, also beispielsweise verschweißt, verlötet oder verschraubt. Das Schneidwerkzeug wird somit in drei verschiedenen Teilschritten hergestellt, wobei das Schneidwerkzeug und auch der Spantransportabschnitt ein hybrider Verbundkörper sind. Mittels dieses Verfahrens kann somit das Schneidwerkzeug bzw. können die Bereiche des Schneidwerkzeugs auf die entsprechenden Anforderungen bestens angepasst werden.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die durch ein Verfahren aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren erhaltende Struktur schichtweise hergestellt wird, wobei eine Schicht zwischen 2 µm und 200 µm dick ist, insbesondere zwischen 25 µm und 50 µm. Durch die schichtweise Herstellung ist gewährleistet, dass besonders komplexe Strukturen hergestellt werden können. Daher eignet sich das Rapid-Prototyping-Verfahren besonders für den Körperabschnitt des Spantransportabschnitts, da dieser üblicherweise eine komplexe Struktur aufweist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug,
  • 2 einen erfindungsgemäßen Spantransportabschnitt,
  • 3 eine Detailaufnahme des Spantransportabschnitts,
  • die 4a–4d verschiedene Herstellungsschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein Schneidwerkzeug 10 gezeigt, welches ein erstes axiales Ende 12 und ein zweites axiales Ende 14 aufweist. Es handelt sich hier um einen Bohrer. Die Erfindung kann aber auch für Fräser, Dreh- und Einstechwerkzeuge oder Reibwerkzeuge verwendet werden.
  • Das Schneidwerkzeug 10 weist an seinem ersten axialen Ende 12 einen Schaft 16 mit einer im Wesentlichen kreiszylindrischen Mantelfläche 17 auf. Ferner weist das Schneidwerkzeug 10 einen Arbeitsabschnitt 18 auf, der hier, da es sich um einen Bohrer handelt, als Spantransportabschnitt 18 ausgeführt ist, der sich vom Schaft 16 zum zweiten axialen Ende 14 erstreckt.
  • Das Schneidwerkzeug 10 kann mittels des Schafts 16 in einen Werkzeughalter eingespannt werden.
  • Der Spantransportabschnitt 18 weist einen Verbindungsbereich 20, einen Körperabschnitt 22 sowie einen Kupplungsbereich 24 auf. Mit dem Verbindungsbereich 20 ist der Spantransportabschnitt 18 an dem Schaft 16 angeordnet bzw. mit dem Schaft 16 verbunden. Vom Verbindungsbereich 20 erstreckt sich der Körperabschnitt 22 zum zweiten axialen Ende 14. Am zweiten axialen Ende 14 ist der Kupplungsbereich 24 ausgebildet (siehe 3), der zur Aufnahme eines hier nicht dargestellten Schneideinsatzes dient. Der Schneideinsatz weist geometrisch bestimmte Schneiden auf, die an einem zu bearbeitenden Werkstück angreifen können und beispielsweise aus Hartmetall bestehen.
  • Der Körperabschnitt 22 weist eine komplexe Struktur auf, die sich unter anderem aus zwei helixförmig verlaufenden Nuten 25 ergibt. Ferner verläuft durch den Körperabschnitt 22 mindestens ein Kühlmittelkanal 26, der am zweiten Ende des Spantransportabschnittes 18 mündet, sodass ein im Kupplungsbereich 24 aufgenommener Schneideinsatz gekühlt werden kann. Die Kühlmittelkanäle 26 verlaufen innerhalb des Körperabschnitts 22 ebenfalls helixförmig, sodass sowohl die äußere als auch die innere Struktur des Körperabschnitts 22 entsprechend komplex gebildet ist.
  • Der Spantransportabschnitt 18 mit dem komplex ausgeführten Körperabschnitt 22 ist in 2 in einer Detailansicht noch deutlicher dargestellt.
  • In 2 ist insbesondere der Verbindungsbereich 20 gut zu erkennen, der einen Einsetzabschnitt 28 aufweist, welcher als Ansatz vom Verbindungsbereich 20 in entgegengesetzter Richtung zum Körperabschnitt 22 absteht. Der Spantransportabschnitt 18 kann mit dem Einsetzabschnitt 28 in den Schaft 16 eingesteckt werden, wobei der Einsetzabschnitt 28 entsprechend für die Fixierung des Spantransportabschnitts 18 mit dem Schaft 16 dient.
  • Der Spantransportabschnitt 18 kann auf viele verschiedene Arten und Weisen mit dem Schaft 16 verbunden werden, beispielsweise verschweißt, verlötet oder auf mechanische Weise, z.B. mittels eines Gewindes. Es ist auch möglich, auf den Einsetzabschnitt 28 zu verzichten und die beiden Teile stumpf miteinander zu verschweißen oder zu verlöten.
  • Da wie bereits oben erwähnt die Struktur des Körperabschnitts 22, insbesondere aufgrund des Kühlmittelkanals 26, sehr komplex ist, eignet sich zur Herstellung des Körperabschnitts 22 ein Verfahren aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren. Mittels eines solchen Verfahrens können komplexe Strukturen in einer einfachen Weise hergestellt werden, das zudem kostengünstig ist.
  • Die Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren umfasst unter anderem 3D-Drucken, Elektronenstrahlschmelzen, Laserschmelzen, selektives Laserschmelzen, selektives Lasersintern, Laserauftragsschweißen sowie Schmelzschichtungsverfahren. Die Verfahren haben allesamt gemein, dass durch die schichtweise Auftragungsweise eine dreidimensionale Struktur entsteht, wobei komplexe Strukturen ohne Nachbearbeitungsschritte in einfacher Weise hergestellt werden können. Eine Nachbearbeitung ist allenfalls nötig, wenn besondere Anforderungen hinsichtlich Oberflächengüte oder Toleranzen eingehalten werden müssen.
  • Aufgrund des verwendeten Herstellungsverfahrens für den Spantransportabschnitt können die Kühlkanäle (oder auch der einzige Kühlkanal, wenn ein einziger ausreicht) eine komplexe Struktur haben, die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht erzielt werden kann. So kann sich der Querschnitt der Kühlkanäle entlang ihres Verlaufs ändern. Es können Drosselstellen eingebaut werden, mit denen der Kühlmittelstrom in der gewünschten Weise eingestellt werden kann. Es kann eine komplexe Struktur am Austritt verwirklicht werden, die als Düse wirkt. Der Verlauf und die Anordnung des Kühlmittelkanals innerhalb des Spantransportabschnittes kann an die Belastungen angepasst werden, die im Betrieb auf den Spantransportabschnitt wirken, so dass dessen Flächenträgheitsmoment spannungstechnisch optimiert ist.
  • Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung wird anhand der 4a–4c erläutert.
  • Zunächst wird ein bereits hergestellter Schaft 16 in eine Schmelzkammer 30 gesetzt (4a), genauer gesagt auf einen höhenverstellbaren Träger 31. Anschließend wird in diese Schmelzkammer 30 das Material, aus dem der Spantransportabschnitt 18 hergestellt werden soll, in Pulverform eingeführt, sodass der Schaft 16 von dem Pulver 32 umgeben ist.
  • Zur Herstellung des Spantransportabschnitts 18 wird schichtweise neues Pulver 32 aufgebracht und verschmolzen. Dazu fährt der Träger 31 um die Höhe einer neuen Pulverlage nach unten, und es wird eine neue Pulverlage aufgebracht. Hierzu kann ein Pulverwagen 34 (oder auch ein Schieber) verwendet werden (4b), der den Träger und die Schmelzkammer 30 überstreicht.
  • Nachdem die neue Pulverlage aufgebracht wurde, wird an den Stellen, an denen das Werkzeug entstehen soll, das Pulver mittels eines Lasers 36 geschmolzen (4c), so dass es sich mit dem darunterliegenden Körper (im Falle der ersten Lage dem Schaft 16 und bei darauffolgenden Lagen mit dem bereits gebildeten Teil des Werkzeugs) verbindet.
  • Anschließend fährt der Träger wieder ein Stück nach unten, und es wird eine neue Pulverlage aufgebracht und wieder verschweißt, usw. Mit diesem Verfahren wird Schicht für Schicht des Spantransportabschnitts 18 auf den Schaft 16 aufgewachsen, wobei zunächst der Verbindungsbereich 20 auf den Schaft 16 aufgewachsen wird und anschließend der Körperabschnitt 22 mit der komplexen Struktur, insbesondere mit dem Kühlmittelkanal 26, entsteht. Somit wird das Schneidwerkzeug 10 ausgehend von dem Schaft 16 gefertigt, wobei der Spantransportabschnitt 18 schichtweise zum zweiten axialen Ende 14 aufgewachsen wird. Der aktuell geschmolzene Materialquerschnitt ist in 4d gestrichelt dargestellt.
  • Die aufgetragenen Schichten können dabei eine Schichtdicke von 2 bis 200 µm, insbesondere 25 bis 50 µm, aufweisen. Die Schichtdicke hängt dabei von der Korngröße des verwendeten Materials bzw. des Pulvers ab.
  • Abschließend wird das fertige Werkzeug 10 aus der Schmelzkammer 30 entnommen.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, den Kühlmittelkanal 26 mit einen variabel angepassten Durchmesser herzustellen, beispielsweise im Bereich von 0,03 mm bis 10 mm Durchmesser. Die Untergrenze des Durchmessers ist durch die Korngröße des verwendeten Pulvers bestimmt; das Pulver muss, nachdem das Werkzeug fertiggestellt ist, noch aus dem Kühlmittelkanal entfernt werden können. Die Obergrenze des Durchmessers ergibt sich daraus, dass aus Festigkeitsgründen noch ein ausreichender Restquerschnitt des Werkzeugs gegeben sein muss.
  • Das Verfahren ermöglicht es auch, innerhalb des Materialquerschnitts eine Kammer 40 (siehe 4d) zu bilden, in der ungeschmolzenes Pulver eingeschlossen ist. Auf diese Weise kann eine Dämpfungskammer erzeugt werden, die Vibrationen dämpft.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, den Spantransportabschnitt 18 innerhalb von 1 Stunde herzustellen. Zudem ist es mit einem derartigen Verfahren möglich, dass mehrere Spantransportabschnitte 18 gleichzeitig in einer Charge hergestellt werden können.
  • Die mittels dieser Verfahren hergestellten Spantransportabschnitte 18 haben ähnliche oder sogar optimierte Eigenschaften hinsichtlich der Stärke, Youngs-Modul, Belastbarkeit sowie Verschleißbeständigkeit wie die herkömmlich hergestellten Spantransportabschnitte.
  • Alternative Herstellungsverfahren für das Schneidwerkzeug 10 sehen vor, dass der Spantransportabschnitt 18 ebenfalls ein hybrider Verbundkörper ist, da der Verbindungsbereich 20 samt Einsetzabschnitt 28 in einem Vorverfahren gesintert worden ist, wobei der Körperabschnitt 22 oder auch nur der Kupplungsbereich 24 mit der komplexen inneren und äußeren Struktur auf den Verbindungsbereich 20 mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren aufgewachsen wird. Dadurch entsteht ein hybrider Spantransportabschnitt 18, der wiederum mit dem Schaft 16 mittels eines Laserschweißverfahrens andere Verfahren verbunden werden kann.
  • All diese Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs 10 zeichnen sich dadurch aus, dass zumindest ein Teil des Schneidwerkzeugs 10 mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt worden ist, da sich dieses Verfahren besonders gut eignet, um komplexe Strukturen herzustellen.

Claims (12)

  1. Schneidwerkzeug (10), insbesondere Bohrer, Fräser, Dreh- oder Einstechwerkzeug oder Reibwerkzeug, mit einem Schaft (16) und einem Arbeitsabschnitt (18) insbesondere einem Spantransportabschnitt (18), der einen Schneideinsatz aufnimmt, wobei das Schneidwerkzeug (10) ein hybrider Verbundkörper ist.
  2. Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabschnitt (18) mit dem Schaft (16) fest verbunden ist, insbesondere laserverschweißt, verlötet oder verschraubt.
  3. Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabschnitt (18) direkt auf dem Schaft (16) aufgewachsen ist.
  4. Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für den Arbeitsabschnitt (18) nahezu porenfrei ist, insbesondere zu mehr als 98 % und besonders bevorzugt zu mehr als 99,9% porenfrei.
  5. Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabschnitt (22) einen internen Kühlmittelkanal (26) aufweist.
  6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkanal (26) einen sich ändernden Querschnitt aufweist.
  7. Spantransportabschnitt (18) für ein Schneidwerkzeug(10), das einen Kupplungsbereich (24), der eine Schneide trägt, sowie einen Verbindungsbereich (20) zum Verbinden des Spantransportabschnitts (18) mit einem Schaft (16) aufweist, wobei zumindest der Kupplungsbereich (24) durch ein Verfahren aus der Gruppe der Rapid Prototyping-Verfahren hergestellt worden ist.
  8. Spantransportabschnitt (18) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material nahezu porenfrei ist, insbesondere zu mehr als 98 % und besonders bevorzugt zu mehr als 99,9% porenfrei.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeugs (10), umfassend die folgenden Schritte: a) Herstellen und Bereitstellen eines Schafts (16), b) Herstellen und Bereitstellen eines Arbeitsabschnittes (18), insbesondere Spantransportabschnittes, mit einem Verbindungsbereich (20) und einem Kupplungsbereich (24), der eine Schneide tragen kann, und c) Verbinden des Schafts (16) und des Arbeitsabschnitts (18).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabschnitt (18) mit dem Schaft (16) bei der Herstellung des Arbeitsabschnitts (18) verbunden wird, indem der Arbeitsabschnitt (18) auf den Schaft (16) mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid Prototyping-Verfahren aufgetragen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsabschnitt (18) und der Schaft (16) zunächst separat hergestellt werden, wobei der Arbeitsabschnitt (18) mittels eines Verfahrens aus der Gruppe der Rapid Prototyping-Verfahren hergestellt wird und anschließend mit dem Schaft (16) fest verbunden wird, insbesondere der Verbindungsbereich (20) des Arbeitsabschnitts (18) mit dem Schaft (16) laserverschweißt, verlötet oder verschraubt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durch ein Verfahren aus der Gruppe der Rapid Prototyping-Verfahren erhaltende Struktur schichtweise hergestellt wird, wobei eine Schichtlage zwischen 2 µm und 200 µm dick ist, insbesondere zwischen 25 µm und 50 µm.
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