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Die Erfindung betrifft ein Rotationswerkzeug mit einem sich in axialer Richtung entlang einer Rotationsachse erstreckenden Trägerschaft und mit einem mit diesem verbundenen und als separates Bauteil ausgebildeten Werkzeugkopf, der mit Nuten versehen ist und der eine Anzahl von Schneiden aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Werkzeugkopf, der mit Nuten versehen ist und der eine Anzahl von Schneiden aufweist sowie zur Befestigung an einem Trägerschaft eines Rotationswerkzeugs vorgesehen ist.
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Ein derartiges Rotatationswerkzeug sowie ein derartiger Werkzeugkopf sind beispielsweise aus der
US 2011/0211921 A1 oder der
US 2012/0009027 A1 zu entnehmen. Bei diesen bekannten Rotationswerkzeugen handelt es sich um modulare Fräswerkzeuge, bei denen der Werkzeugkopf an einem Trägerschaft über eine lösbare Schraubkupplung befestigbar ist. Bei der
US 2011/0211921 A1 ist dabei ein separates Kupplungsteil aus einem Werkzeugstahl vorgesehen. Dieses ist einerseits mit dem Werkzeugkopf, welcher aus einem im Vergleich zum Kupplungsteil härteren Material besteht, über eine Verschraubung und andererseits über einen Anker mit einem weiteren Kupplungsteil verbindbar ist. Das weitere Kupplungsteil ist wiederum in den Trägerschaft einschraubbar.
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Solch ein Rotationswerkzeug ist zur spanenden Bearbeitung von Werkstoffen vorgesehen und ist beispielsweise ein Fräs-, Bohr-, Reib- oder Senkwerkzeug. Um die Standzeit eines solchen Rotationswerkzeuges zu verbessern können diese aus geeigneten und besonders harten Materialien gefertigt werden. Da solche Materialien jedoch typischerweise teuer sind werden häufig lediglich die stark beanspruchten Teile des Rotationswerkzeuges, wie beispielsweise dessen Schneiden aus dem harten Material ausgebildet oder mit diesem beschichtet oder es werden – insbesondere bei großen Werkzeugdurchmessern – die modularen Rotationswerkzeuge mit einem austauschbaren Werkzeugkopf eingesetzt.
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Zum Beispiel offenbart die
DE 3620115 A1 einen Konturenfräser, bestehend aus einem Einspannschaft sowie einem hieran anschließenden, das Schneidteil bildenden Schneidschaft. Dabei ist das Schneidteil als Büchse aus polykristallinem Diamant-Material ausgebildet und fest auf dem als Aufnahmeschaft ausgebildeten Schneidschaft aufgebracht.
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In ähnlicher Weise offenbart die
JP 3073210 A ein Schneidwerkzeug mit einem radial reduzierten Abschnitt, auf dem ein zylindrischer Körper aus hartem Material aufgebracht ist. Zur Ausbildung von Schneiden sind spiralförmige Rillen in den zylindrischen Körper eingebracht.
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Alternativ ist es aus der
US 2001/0024602 A1 bekannt, in einen Kopf eines Schneid- und Reibwerkzeuges eine Anzahl von Rillen einzubringen und diese mit hartem Material auszufüllen. Auch ist es aus der
US 4,679,971 bekannt, einen vollständig aus einem harten Material gefertigten Werkzeugkopf auf einen Werkzeugkörper aufzulöten.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Rotationswerkzeug anzugeben, welches geringe Kosten verursacht und gleichzeitig eine hohe Standzeit aufweist.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rotationswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Rotationswerkzeug weist hierzu einen sich in axialer Richtung entlang einer Rotationsachse erstreckenden Trägerschaft sowie mit diesem an einer Verbindungsstelle verbundenen Werkzeugkopf auf. Der Werkzeugkopf ist dabei als ein eigenständiges Bauteil bereitgestellt, welches an dem Trägerschaft befestigt ist. Der Werkzeugkopf erstreckt sich ebenfalls entlang der Rotationsachse und weist wiederum einen Grundkörper mit einem Kern auf, welcher in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse einen kreisförmigen Querschnitt hat. Auf dem Kern ist ein Mantel aus einem Schneidmaterial aufgebracht, der eine vorgegebene Wandstärke aufweist. In den Mantel sind eine Anzahl von Nuten eingebracht.
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Das Rotationswerkzeug ist beispielsweise ein Bohr-, Fräs-, Reib- oder Senkwerkzeug und vorzugsweise ein Fräswerkzeug, insbesondere ein Schaftfräser. Das Rotationswerkzeug rotiert im Betrieb allgemein um die Rotationsachse in Rotationsrichtung. Das Rotationswerkzeug ist zur spanenden Bearbeitung eines Werkstoffes vorgesehen, beispielsweise eines Metalls. Dazu ist der Trägerschaft über einen Spannschaft in eine Werkzeugmaschine eingespannt, welche eine Rotationsbewegung auf den Trägerschaft überträgt. Dieser ist insbesondere rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationsachse ausgebildet und beispielsweise im Wesentlichen zylinderförmig.
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Der Grundkörper und damit der Werkzeugkopf ist daher als ein Hybridbauteil aufgebaut, welches aus mehreren Materialein besteht. Dies ist zum einen der Kern, der speziell für die Anbringung des Mantels aus dem Schneidmaterial dient. Der Kern erstreckt sich ebenfalls entlang der Rotationsachse und über eine bestimmte Länge. Dabei ist der Kern ein Rotationskörper mit einem kreisförmigen Querschnitt. Vorzugsweise ist der Kern zylinderförmig ausgeformt, alternativ jedoch beispielsweise auch kegelförmig. Der Mantel ist mit dem Kern stoffschlüssig verbunden. Insbesondere ist das Schneidmaterial aufgelötet. Das Schneidmaterial ist als Mantel mit einer vorgegebenen Wandstärke typischerweise im mm-Bereich auf den Kern angebracht. Dabei wird unter Wandstärke die Dicke des Schneidmaterials in radialer Richtung, das heißt senkrecht zur Rotationsachse verstanden. Weiterhin erstreckt sich der Mantel vorzugsweise in axialer Richtung über eine vorgegebene Länge, welche zweckmäßigerweise der Länge des Kerns entspricht. Insbesondere weist der Mantel auf seiner gesamten Länge die gleiche Wandstärke auf. In diesen Mantel sind anschließend die Nuten und Schneiden eingebracht. Vor dem Einbringen der Nuten und Schneiden weist der Mantel im Ausgangszustand ebenso wie der Kern eine kreisrunde Querschnittsfläche auf und ist beispielsweise hohlzylinderförmig ausgebildet. etwa hülsenförmig ausgebildet. Da der Mantel die Schneiden zur Bearbeitung des Werkstoffes ausbildet, wird der Mantel im Folgenden auch als Schneidmantel bezeichnet.
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Dieser Ausgestaltung liegt die Idee zugrunde, durch die Verwendung eines vorgefertigten Hybridkörpers mit dem einem im Ausgangszustand hohlzylinderförmigen Mantel einen kostengünstig herzustellenden Rohling heranzuziehen. Der Rohling weist im Ausgangszustand also eine sehr einfache Geometrie auf, die einfach zu fertigen ist. Dabei können unterschiedliche Durchmesser des Rohlings für unterschiedliche Werkzeugdurchmesser bereitgestellt werden. Durch die Hybridbauweise ist der Materialbedarf des Schneidwerkstoffs zugleich begrenzt. Auch ermöglicht dieser Hybridaufbau mit dem Kern als Tragstruktur die Verwendung von sehr harten und sehr widerstandsfähigen Materialien, die sich positiv auf die Standzeit auswirken. Durch die weitere Befestigung an dem Trägerschaft sind weiterhin zusätzlich der Materialverbrauch für die höherwertigen Schneidstoffe und damit auch die Kosten begrenzt. Schließlich wird durch die Hybridbauweise auch durch gezielte Materialwahl an den verschiedenen Verbindungsstellen beispielsweise zwischen Kern und Mantel sowie an der Befestigungsstelle zwischen Werkzeugkopf und Trägerschaft jeweils eine für die jeweilige Befestigung geeignete Materialpaarung der Verbindungspartner bereitgestellt.
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Bevorzugterweise ist das Schneidmaterial aus dem der Mantel besteht wahlweise polykristalliner Diamant, sogenanntes PCD, kubisch kristallines Bornitrid, sogenanntes CBN, polykristallines kubisches Bornitrid, sogenanntes PCBN oder ein vergleichbares und insbesondere ähnlich hartes Material. Diese Materialien zeichnen sich durch eine im Vergleich zu anderen Materialien hohe Härte aus und sind dadurch besonders zur Verwendung als Schneidmaterial geeignet. Ein mit einem solchen Material bestücktes Rotationswerkzeuge weist hierdurch insbesondere eine hohe Standzeit auf.
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Der Kern ist zweckmäßigerweise aus Hartmetall gefertigt. Hierdurch ist eine zuverlässige Befestigung des Mantels am Kern insbesondere durch Löten ermöglicht.
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Dagegen ist der Trägerschaft bevorzugt aus Werkzeugstahl gefertigt. Hierdurch ist der Trägerschaft besonders kostengünstig fertigbar. Durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien ist es möglich die beiden Werkzeugteile, nämlich Trägerschaft und Grundkörper jeweils aus einem den jeweiligen Anforderungen an das Werkzeugteil genügenden Material zu fertigen.
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In besonders zweckdienlicher Weiterbildung weist der Werkzeugkopf ein sich entlang der Rotationsachse an den Kern anschließendes Kupplungsstück auf, über das der Werkzeugkopf an dem Trägerschaft befestigt ist. Das Kupplungsstück ist dabei insbesondere aus einem im Vergleich zum Kern verschiedenen Material gefertigt, welches besonders für die Befestigung am Trägerschaft ausgebildet ist. Bevorzugt handelt es sich dabei um ein im Vergleich zum Kern elastischeres Material, so dass die beim Zerspanen auftretenden Schneidkräfte über die Befestigungsstelle zuverlässig in den Trägerschaft eingeleitet werden.
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Für eine zuverlässige Befestigung des Kupplungsteils an dem Kern sind diese beiden Teile vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere durch Löten.
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Im Hinblick auf günstige Betriebskosten ist das Rotationswerkzeug insgesamt als modulares Werkzeug ausgebildet und der Werkzeugkopf ist mittels des Kupplungsteils lösbar mit dem Trägerschaft verbunden. Im Falle eines verschlissenen oder beschädigten Schneidmantels braucht lediglich der Werkzeugkopf ausgetauscht werden. Unter lösbar wird dabei verstanden, dass der Werkzeugkopf reversibel mit dem Trägerschaft verbindbar ist.
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Ein geeigneter Kupplungsmechanismus ist beispielsweise in den beiden auf die Anmelderin zurückgehenden Schriften
US 2012 009027 A und
US 2011 211921 A beschrieben.
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Bevorzugt sind daher der Trägerschaft und der Werkzeugkopf mittels einer Schraubverbindung miteinander über das Kupplungsteil verbunden. Beispielsweise weist das Kupplungsteil ein mit einem Außengewinde versehenen Schaft auf, welcher beim Verbinden der Werkzeugkopfes mit dem Trägerschaft in ein dazu komplementäres Innengewinde einschraubbar ist. Zweckmäßigerweise ist die Drallrichtung der Schraubverbindung gleich der Rotationsrichtung des Rotationswerkzeuges, wodurch insbesondere sichergestellt ist, dass die Schraubverbindung sich nicht während des Betriebes löst.
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In bevorzugter Ausgestaltung schließt sich an den Kern ein insbesondere zumindest annähernd zylindrischer Kragenabschnitt des Kupplungsteils an. Im Befestigten Zustand ist dieser Kragenabschnitt daher zwischen Kern und Trägerschaft angeordnet. Der Kragenabschnitt weist dabei vorzugsweise den gleichen oder zumindest nahezu den Durchmesser wie der Mantel auf. Der Kragenabschnitt weist daher einen größeren Durchmesser als der Kern auf. Insbesondere ist im Übergangsbereich eine Stufe ausgebildet, so dass der Grundkörper durch Kern und Kragenabschnitt in Seitenansicht T-förmig ausgebildet ist.
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An dem Kragenabschnitt sind dabei vorzugsweise gegenüberliegende Abflachungen mit einer definierten Schlüsselweite zur Ausbildung eines Werkzeugangriffs ausgebildet. Über diese Abflachungen kann daher der Werkzeugkopf mit Hilfe eines Schlüssels in den Trägerschaft ein- bzw. aus diesem herausgedreht, insbesondere geschraubt werden, um den Werkzeugkopf also zu Lösen bzw. zu befestigen. Ergänzend oder alternativ ist an einer Stirnfläche des Werkzeugkopfes ein Werkzeugangriff ausgebildet.
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In einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich die Nuten in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Rotationsachse über den Mantel hinaus. Mit anderen Worten: die Nuten sind in axialer Richtung derart ausgeführt, dass diese über den Schneidmantel hinaus insbesondere auch in den Kragenabschnitt des Grundkörpers eingebracht sind. Bei Bedarf sind sie darüber hinaus auch im Trägerschaft weitergeführt.
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Bevorzugterweise sind die Nuten in den Mantel sowie ggf. auch in den Grundkörper eingeschliffen. Im Bereich der Nuten ist daher die Wandstärke des Mantels um eine Nuttiefe verringert. Unter Nuttiefe wird dabei der radiale Abstand eines Nutgrundes von dem äußeren Umfang des Mantels verstanden.
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Vorzugsweise ist die Nuttiefe wenigstens einer und insbesondere aller Nuten größer ist als die Wandstärke des Schneidmantels. Mit anderen Worten: der Schneidmantel wird beim Einbringen der Nuten derart durchtrennt, dass eine Anzahl von Bereichen aus Schneidmaterial ausgebildet ist, welche durch die Nuten voneinander beabstandet sind. Dabei dringen die Nuten insbesondere bis in den Kern vor. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich Schneidmaterial einzusparen, da die benötigte Wandstärke nicht durch die benötigte Tiefe der Nuten vorgegeben ist. Dabei sind die Nuten beispielsweise derart ausgebildet, dass diese eine für den Betrieb des Rotationswerkzeuges geeignete Nuttiefe aufweisen, beispielsweise zur Span- und/oder Kühlmittelförderung. Anstelle einer wenigstens der Nuttiefe entsprechenden Wandstärke ist der Schneidmantel dann dünner ausgeführt, wodurch der Bedarf an Schneidmaterial bei der Fertigung des Rotationswerkzeuges entsprechend reduziert ist.
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In einer geeigneten Ausgestaltung liegt die Wandstärke des Mantels im Bereich von 0,2 mm bis 5 mm. Zweckmäßigerweise ist die Wandstärke in Abhängigkeit des Durchmessers des Rotationswerkzeuges und/oder dessen Anwendungsbereiches ausgewählt. Sie liegt beispielsweise im Bereich des 0,1 bis 0,3 fachen des Durchmessers des Mantels.
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Die Nuten erstrecken sich in axialer Richtung jeweils bevorzugt wendel- oder spiralförmig mit einem jeweils vorgegebenen Drallwinkel. Dabei ist der Drallwinkel der von der Rotationsachse und der jeweiligen Nut eingeschlossene Winkel. Bevorzugterweise ist der Drallwinkel der jeweiligen Nut an jeder Längenposition gleich, das heißt der Drallwinkel ist in axialer Richtung konstant. Bevorzugterweise beträgt der Drallwinkel zwischen –45° und 45°. Alternativ ist der Drallwinkel einer Nut an verschiedenen Längenpositionen unterschiedlich, das heißt, die jeweilige Nut ist beispielsweise mit in axialer Richtung ansteigendem Drallwinkel ausgeführt, das heißt, die Nut folgt einem gekrümmten Verlauf. Auf diese Weise sind die Zerspanungseigenschaften des Rotationswerkzeuges besonders flexibel gestaltbar.
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Jede Nut weist weiterhin eine Drallrichtung derart auf, dass die Nut sich in der Drallrichtung wendelförmig erstreckt, wobei die Drallrichtung entweder in oder entgegen der Rotationsrichtung des Rotationswerkzeuges gerichtet ist. Dabei wird eine Drallrichtung als positive Drallrichtung bezeichnet, falls diese entlang des Verlaufes der Nut auf die Stirnseite zu der Rotationsrichtung entspricht; der zugehörige Drallwinkel ist dann positiv. Dagegen wird eine Drallrichtung als negative Drallrichtung bezeichnet, falls diese beim Folgen des Verlaufes der Nut auf die Stirnseite zu der Rotationsrichtung entgegengesetzt ist; der zugehörige Drallwinkel ist dann negativ.
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In einer geeigneten Weiterbildung liegen wenigstens zwei Nutentypen vor mit unterschiedlichem Drallwinkel, wodurch das Rotationswerkzeug besonders variabel gestaltbar ist. In einer weiteren geeigneten Weiterbildung ist der Drallwinkel des einen Nutentypes positiv und derjenige des anderen Nutentypes negativ. Mit anderen Worten: die beiden Nutentypen weisen unterschiedliche Drallrichtungen auf. Dadurch ist es insbesondere möglich ein Rotationswerkzeug ohne Vorzugsrichtung herzustellen, dessen Rotationsrichtung also umgekehrt werden kann ohne die Schneidwirkung zu verändern.
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Durch eine Ausbildung von zwei Nutentypen mit unterschiedlichem Drallwinkel ist es insbesondere auch möglich zwei Nuten derart auszubilden, dass sich diese in ihrem Verlauf vorteilhaft kreuzen, also Kreuzungspunkte aufweisen.
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Zweckmäßigerweise sind alle Nuten gleich lang, alternativ sind verschiedene Nuten jedoch verschieden lang ausgeführt. Insbesondere ist es möglich durch geeignete Wahl der Länge jeder der Nuten die Zerspanungseigenschaften des Rotationswerkzeuges vorteilhaft zu beeinflussen.
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Die Nuten weisen dabei vorzugsweise unterschiedliche Drallwinkel auf. Ergänzend oder Alternativ ist ein ungleiche Zahnteilung ausgebildet, d. h. die Schneiden sind um den Umfang ungleichmäßig verteilt angeordnet.
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Bevorzugt sind auch in einer Stirnfläche des Werkzeugkopfes Schneiden sowie Nuten eingebracht, so dass auch eine Zerspanung eines Werkstoffes mittels der Stirnfläche ermöglicht ist. Dadurch ist das Rotationswerkzeug insbesondere geeignet, um einen an dessen Stirnseite, das heißt in axialer Richtung vorliegenden Werkstoff zu bearbeiten. Ist das Rotationswerkzeug beispielsweise ein Bohrer oder auch ein Stirnfräser, dann ist der anzugreifende Werkstoff vorteilhaft auch in Zustellrichtung, das heiß in axialer Richtung mittels des Schneidmaterials bearbeitbar.
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Bei dieser Ausführungsvariante ist der Rohling, also der Werkzeugkopf vor dem Einbringen der Schneiden und der Nuten derart ausgebildet, dass der Mantel als ein an der Stirnseite durch einen Stirnboden geschlossener Hohlzylinder ausgebildet ist, welcher den Kern umgibt. Sowohl in den Stirnboden als auch in die zylindrische Mantelfäche werden vorzugsweise Nuten eingebracht.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung liegt das Schneidmaterial zusätzlich auch in der vorderseitigen Stirnfläche des Werkzeugkopfes vor. In dem Schneidmaterial sind bevorzugt die stirnseitigen Schneiden mit den weiteren Nuten eingebracht. An dieser Stirnfläche sind dabei insbesondere weitere Schneiden mit zugeordneten Nuten ausgebildet. Hierbei ist es auch möglich, dass die Nuten eine Tiefe aufweisen, die größer ist als die Stärke des auf der Stirnfläche aufgebrachten Schneidmaterials.
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Beschreibung der Figuren
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 schematisch einen Querschnitt eines Rotationswerkzeug,
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2 das Rotationswerkzeug gemäß 1 in einer Seitenansicht,
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3 einen Rohling zur Ausbildung eines Werkzeugkopfes,
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4 einen alternativen Rohling zur Ausbildung eines Werkzeugkopfes,
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5 bis 7 perspektivische ausschnittsweise Darstellungen von unterschiedlich ausgebildeten Rotationswerkzeugen.
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In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 und 2 ist schematisch ein Rotationswerkzeug 2 mit einem Trägerschaft 4 und einem Werkzeugkopf 6 gezeigt. Dabei zeigt 1 das Rotationswerkzeug 2 in einem Querschnitt entlang der Rotationsachse 8 und 2 zeigt eine Seitenansicht. Der Trägerschaft 4 und der Werkzeugkopf 6 erstrecken sich jeweils entlang einer Längsachse, die der Rotationsachse 8 entspricht. Dabei ist vorgesehen, dass das Rotationswerkzeug 2 im Betrieb um die Rotationsachse 8 in Rotationsrichtung R rotiert. Der Werkzeugkopf 6 weist einen Grundkörper 10 auf, welcher einen Kern 12 umfasst.
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Der Kern 12 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Zylinder, auf dessen Mantelfläche 14 ein Mantel 16 aus Schneidmaterial aufgebracht ist, der im Folgenden auch als Schneidmantel 16 bezeichnet wird. Das Schneidmaterial weist dabei eine vorgegebene Wandstärke 18 auf.
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In den Schneidmantel 16 ist eine Anzahl von Nuten 20 eingebracht, die sich wendelförmig oder auch spiralförmig um den Werkzeugkopf 6 herum erstrecken. Insbesondere sind die Nuten 20 wendelförmig um die Rotationsachse 8 herum geführt. Die Nuten 20 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel derart eingeschliffen, dass diese tiefer sind, als der Schneidmantel 16 stark ist. Mit anderen Worten: die Nuten 20 weisen jeweils eine Nuttiefe 22 auf, die größer ist, als die Wandstärke 18. Dadurch wird der Schneidmantel 16 insbesondere durchtrennt und die Nuten 20 sind radial in den Grundkörper 10 des Werkzeugkopfes 6 fortgesetzt. Durch das Durchtrennen des Schneidmantels 16 sind insbesondere voneinander getrennte Schneidflächen 24 ausgebildet. Desweiteren sind durch die Nuten 20 insbesondere auch Schneiden 26 ausgebildet, welche zur spanenden Bearbeitung eines Werkstückes bei Rotation des Rotationswerkzeuges 2 geeignet sind.
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Zur wendelförmigen Ausbildung der Nuten 20 sind diese jeweils mit einem vorgegebenen Drallwinkel 28 ausgeführt, das heißt, die Nuten 20 verlaufen jeweils angestellt bezüglich der Rotationsachse 8. Dabei verläuft jede der Nuten 20 in eine Nutrichtung 30, die mit der Rotationsachse 8 den Drallwinkel 28 einschließt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Drallwinkel 28 jeder der Nuten 20 konstant, das heißt der Drallwinkel 28 der jeweiligen Nut 20 ist an jeder Längenposition entlang der Rotationsachse 8 gleich. Insbesondere weisen in dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel alle Nuten 20 den gleichen Drallwinkel 28 auf.
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Der Werkzeugkopf 6 und der Trägerschaft 4 weisen jeweils einen Durchmesser 36, 38 auf, die in dem in den 1 und 2 gezeigten Fall gleich sind, wodurch der Trägerschaft 4 und der Werkzeugkopf 6 in axialer Richtung fluchten. Dabei ist der Durchmesser 36 des Werkzeugkopfes 6 insbesondere dessen maximaler Durchmesser.
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Weiterhin weist der Werkzeugkopf 6 ein Kupplungsteil 40 auf, das sich in axialer Richtung an den Kern 12 anschließt und an diesem insbesondere durch Löten stoffschlüssig verbunden ist. Das Kupplungsteil 40 besteht dabei aus einem Werkzeugstahl, im Unterschied zum Kern 12, welcher aus Hartmetall besteht.
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Über das Kupplungsteil 40 ist eine lösbare Schraubbefestigung des Werkzeugkopfes 6 am Trägerschaft 4 ermöglicht. Hierzu umfasst das Kupplungsteil 40 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Schaft 42 mit einem Außengewinde 44 aufweist. Mittels des Kupplungsteiles 40 ist der Werkzeugkopf 6 mit dem Trägerschaft 4 verbunden, hier mittels einer Schraubverbindung. Dazu weist der Trägerschaft 4 eine entsprechend komplementär zum Außengewinde 44 des Werkzeugkopfes 6 ausgebildete Ausnehmung 46 mit einem Innengewinde 48 auf. Die Schraubverbindung ist insbesondere derart ausgestaltet, dass die Drehrichtung zum Verbinden gleich der vorgesehenen Rotationsrichtung 8 des Rotationswerkzeuges 2 ist.
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Weiterhin weist das Kupplungsteil 40 einen sich unmittelbar an den Kern 12 anschließenden Kragenabschnitt 50 auf, welcher als zylindrisches Teilstück zwischen dem Mantel 16 und dem Trägerschaft 4 ausgebildet ist. In den Kragenabschnitt 50 sind vorzugsweise – in hier nicht näher dargestellter Weise Nuten und/oder Abflachungen zur Ausbildung eines Werkzeugangriffs für einen Werkzeugschlüssel ausgebildet. Der Kragenabschnitt 50 weist einen zumindest ähnlichen vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie der Trägerschaft 4 und/oder der Mantel 16 auf.
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Der Werkzeugkopf 6 wird aus einem Rohling 51 hergestellt, wie er beispielhaft in zwei Ausführungsvarianten in den 3 und 4 dargestellt ist. In 3 ist der Aufbau mit dem Kupplungsteil 40 aus einem Werkzeugstahl, dem zylindrischen Kern 12 aus Hartmetall und dem hohlzylindrischen Mantel 16 aus dem Schneidmaterial zu erkennen. An der Stirnfläche 34 ist der Mantel 16 offen, so dass also der Kern 12 stirnseitig einen Teil der Stirnfläche 34 bildet.
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Im Unterschied hierzu weist der Mantel 16 bei der Ausführungsvariante gemäß 4 einen stirnseitigen Stirnboden 52 auf.
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In beiden Fällen werden zur Ausbildung des Werkzeugkopfes 6 in den Mantel 16 die Schneiden 26 sowie die Nuten 20 insbesondere durch Schleifen eingebracht. Am Kupplungsteil 40 wird ergänzend noch das Kupplungselement für die lösbare Kupplung mit dem Trägerschaft 4 eingebracht. Im Ausführungsbeispiel als der Schaft 42 mit dem Außengewinde 44. Grundsätzlich können jedoch auch andere Kupplungstypen ausgebildet werden.
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Der Kern 12 ist als radial verjüngter Abschnitt des Grundkörpers 10 ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt Q auf. Das Kupplungsteil 40 weist einen größeren Durchmesser als der Kern 12 auf. Die Durchmesser von Kern 12, Kupplungsteil 40 und die Wandstärke 18 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass der Mantel 16 und das Kupplungsteil 40 in axialer Richtung nahezu fluchten. Generell ist das Kupplungsteil 40 in radialer Richtung etwas gegenüber dem Mantel 16 zurückgesetzt.
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Dabei kann der gleiche Rohling 51 vorteilhafterweise als Ausgangspunkt für eine Vielzahl an Weiterbildungen bezüglich der Anordnung und Ausgestaltung der Nuten 20 dienen.
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5 bis 7 zeigen jeweils eine Ausführungsvariante von als Schaftfräsern ausgebildeten Werkzeugköpfen 6 ausgehend von dem Rohling 51 gemäß 3, in den Nuten 20, 20', 20'' eingebracht sind. Deutlich erkennbar ist, dass in allen drei Figuren die Nuten 20, 20', 20'' derart tief eingebracht sind, dass der Schneidmantel 16 jeweils durchtrennt wird und die Nuten 20, 20', 20'' bis in den Grundkörper 10 des Werkzeugkopfes 6 vordringen. Die Nuten 20, 20', 20'' erstrecken sich jeweils wendelförmig und in einer Drallrichtung 32, 32' die entweder in Rotationsrichtung 8 oder entgegen dieser gerichtet ist. Dabei ist die Wendelung durch einen jeweiligen Drallwinkel 28 charakterisiert, der positiv oder negativ ist.
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Die Nuten 20 in 5 sind alle gleichartig ausgeführt, das heißt insbesondere mit gleicher Wendel- oder Drallrichtung 32 und gleichem Drallwinkel 28. Auch erstrecken sich alle Nuten 20 von der Stirnfläche 34 des Werkzeugkopfes aus in axialer Richtung über den Schneidmantel 16 hinaus und bis in den Grundkörper 12.
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Desweiteren sind die Nuten 20 in Umfangsrichtung gleichmäßig, das heißt mit gleichem Abstand zu der jeweiligen benachbarten Nut 20 angeordnet.
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Zwischen jeweils zwei Nuten 20 ist ein Steg 53 aus Schneidmaterial ausgebildet, der in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kante aufweist, welche beim Betrieb des Rotationswerkzeuges 2 in Rotationsrichtung insbesondere als Schneide 26 dient. Die Nuten 20 selbst dienen dann insbesondere auch als Spannuten zur Förderung der beim Bearbeiten eines Werkstückes produzierten Späne.
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6 zeigt einen alternativen Werkzeugkopf 6 mit zwei Nutentypen 20, 20', wobei die Nuten 20 eines ersten Nutentyps ähnlich den in der 5 gezeigten Nuten 20 ausgestaltet sind. Im Vergleich zu 5 ist lediglich der Abstand zweier in Umfangsrichtung benachbarter Nuten 20 vergrößert. Der erste Nutentyp zeichnet sich hier insbesondere durch einen positiven Drallwinkel 28 aus, das heißt, die Drallrichtung 32 entspricht der Rotationsrichtung. Dagegen ist der Drallwinkel 28 der Nuten 20' des zweiten Nutentyps negativ, die Drallrichtung 32' dieser Nuten 20' ist folglich entgegengesetzt zur Drallrichtung 32 der Nuten 20 des ersten Nutentyps. Dadurch entstehen insbesondere Kreuzungspunkte 56 von Nuten 20, 20' unterschiedlichen Typs und Inseln 58 aus Schneidmaterial, von denen einige aufgrund des hier gewählten Nutenverlaufs rautenförmig sind.
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In 7 ist ein weiterer alternativer Werkzeugkopf 6 dargestellt mit Nuten 20'', die jeweils einen Drallwinkel 28 aufweisen, der sich entlang der Nut 20'' ändert, das heißt entlang der Nut 20'' nicht konstant ist. Dadurch erhält die Nut 20'' vorteilhafterweise eine geschwungene, gebogene oder gekrümmte Form. Die Nuten 20'' sind dabei in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgeführt, dass diese sich in axialer Richtung von in etwa der Mitte des Schneidmantels 16 bis entweder zur Stirnfläche 34 des Werkzeugkopfes 6 oder bis in den Kragenabschnitt 50 des Grundkörpers 10 hinein erstrecken. Dabei sind Nuten 20'' insbesondere mit unterschiedlicher Länge ausgeführt.
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Zusätzlich sind in dem in 7 gezeigten Werkzeugkopf 6 mehrere Nuten 60 in die Stirnfläche 34 des Werkzeugkopfes 6 eingebracht. Diese Nuten 60 bilden dort insbesondere ein Kreuz. Dessen Enden 62 sind jeweils mit einer Nut 20'' im Schneidmantel 16 verbunden, wodurch insbesondere entweder Späne aus dem Stirnbereich herausgefördert werden können oder eine Kühlflüssigkeit über die seitlichen Nuten 20'', das heißt die Nuten 20'' des Schneidmantels 16 in den Stirnbereich zugeführt werden kann.
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Die drei in den 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele weisen im Stirnbereich, das heißt im Bereich der Stirnfläche 34 des Werkzeugkopfes 5 kein Schneidmaterial auf. In einer alternativen Ausgestaltung ist hier allerdings weiteres Schneidmaterial angeordnet. Beispielsweise wird der in der 4 gezeigte Werkzeugkopf 6 mit Nuten 20 und Schneiden 26 gemäß einer der Ausführungen der 5 bis 7 versehen und es werden auch stirnseitig Nuten 20 und Schneiden 26 ausgebildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0211921 A1 [0002, 0002]
- US 2012/0009027 A1 [0002]
- DE 3620115 A1 [0004]
- JP 3073210 A [0005]
- US 2001/0024602 A1 [0006]
- US 4679971 [0006]
- US 2012009027 A [0019]
- US 2011211921 A [0019]
