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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur rotierenden spanabhabenden Bearbeitung von Werkstoffen, insbesondere ein Fräswerkzeug, mit einer senkrecht zu einer Rotationsachse angeordneten Stirnseite an und/oder in deren Umfang wenigstens eine Schneidaufnahme für ein Schneidelement mit einer Schneidfläche, insbesondere eine Wendeschneidplatte, vorgesehen ist, wobei das Werkzeug wenigstens einen Kühlmittelkanal mit einem Einlass und mit einem Auslass aufweist.
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Derartige Werkzeuge sind aus dem Stand der Technik vielfach bekannt. In einer Schneidaufnahme bzw. an einer Schneidaufnahme, welche mehrere zumindest abschnittsweise plane Flächen aufweist, kann ein Schneidelement, insbesondere eine Wendeschneidplatte, mittels einer Befestigungsschraube an einer Bohrung angeordnet werden. Aufgrund des hohen Verschleißes der Fräswerkzeuge kann dann bei verschlissener Schneidfläche bzw. bei verschlissenem Schneidelement die Wendeschneidplatte bzw. das Schneidelement in der Schneidaufnahme verdreht werden. Ferner ist es möglich, das komplette Schneidelement bzw. die komplette Wendeschneidplatte auszutauschen und durch ein neues Schneidelement bzw. eine neue Wendeschneidplatte zu ersetzen.
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Beim Fräsen bzw. beim Einsatz der Werkzeuge ist ein Kühlen der Schneidelemente bzw. der Wendeschneidplatten erforderlich. Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, die Kühlung durch eine Kühlmittelzuführung in einem, dem Schneidelement bzw. der Wendeschneidplatte benachbarten Spanraum vorzusehen. Diese Kühlung erreicht das Schneidelement jedoch nicht an allen seinen im Betrieb zu kühlenden Flächen.
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Die Erfindung stellt sich daher der Aufgabe, ein Werkzeug zur rotierenden spanabhebenden Bearbeitung von Werkstoffen, insbesondere ein Fräswerkzeug bereitzustellen, mit dem eine bessere und zuverlässigere Kühlung des Schneidelements bzw. der Wendeschneidplatte gewährleistet werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einem Werkzeug zur rotierenden spanabhebenden Bearbeitung von Werkstoffen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen, dass der Auslass bei an der Schneidaufnahme angeordnetem Schneidelement zwischen Schneidelement und Schneidaufnahme mündet. Die Schneidaufnahme kann dabei mehrere, insbesondere drei zumindest abschnittsweise plane Flächen aufweisen, welche in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sein können und somit eine Innenecke zur Anordnung des Schneidelements bilden können. Eine solche Schneidaufnahme kann dabei vorzugsweise benachbart zu einer als Ausnehmung im Werkzeug ausgebildeten Spankammer angeordnet sein. Durch die Anordnung des Auslasses zwischen Schneidaufnahme und daran angeordnetem Schneidelement kann eine aktive Kühlung des Schneidelements von seiner Rückseite erfolgen.
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Vorzugsweise sind am Werkzeug mehrere Schneidelemente in einer Vielzahl von Schneidaufnahmen anordenbar. Dabei korrespondiert die Anzahl der Schneidelemente vorzugsweise mit der Anzahl der Auslässe des Kühlmittelkanals. Vorteilhafterweise können mehrere bspw. zwei, drei, fünf oder gar fünfundzwanzig Schneidelemente je nach Größe des Werkzeugs an bzw. im Umfang der Stirnfläche des Werkzeugs angeordnet werden. Dabei ist denkbar, dass mehrere Kühlmittelkanäle vorgesehen sind, die jeweils über einen Einlass und über einen Auslass verfügen. Weiterhin ist denkbar, dass eine zentrale Kühlmitteleinlassbohrung im Schaft des Werkzeugs vorgesehen ist, die jeweils fluidisch mit dem Einlass des jeweiligen Kühlmittelkanals verbunden ist. Beim Vorsehen mehrerer Kühlmittelkanäle können die Auslässe vorzugsweise konzentrisch zu Rotationsachse angeordnet sein. Dadurch kann eine gute Auswuchtbarkeit des Werkzeugs erreicht werden, da die Auslässe bei der Rotation in Bezug auf die Rotationsachse jeweils an derselben Stelle liegen. Bevorzugt erfolgt die Anordnung der Auslässe dabei in regelmäßigen Winkelabständen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Auslass im Bereich einer Innenecke der Schneidaufnahme angeordnet ist. Die Schneidaufnahme wird dabei vorzugsweise von drei in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordneten, zumindest abschnittsweise planen Flächen gebildet, wobei der Auslass vorzugsweise in der von diesen planen Flächen gebildeten Innenecke angeordnet ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Auslass in Bezug auf das Schneidelement radial innen angeordnet ist. Beim Drehen des Werkzeugs kann dann das Kühlmittel nach radial außen fließen und dabei das Werkzeug kühlen. Die bei der Rotation auftretenden Fliehkräfte nach radial außen können somit in Fließrichtung des Kühlmittels wirken.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Auslass zumindest abschnittsweise in einen radial zur Mantelseite des Werkzeugs hin verlaufenden, zur Stirnseite hin halboffenen Kanal mündet. Durch das Vorsehen eines radial zur Mantelseite hin verlaufenden halboffenen Kanals kann das Kühlmittel, welches am Auslass austritt zur Außenseite hinter dem Schneidelement bzw. unter dem Schneidelement herum geleitet werden, um dieses zu kühlen.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der halb offene Kanal im Bereich einer Innenkante der Schneidaufnahme angeordnet ist. Diese Innenkante wird dabei vorzugsweise von einer etwa parallel zur Stirnfläche verlaufenden Fläche und einer etwa senkrecht zur Stirnfläche verlaufenden Fläche gebildet und verläuft radial nach außen. Vorzugsweise endet die Innenkante in der Innenecke, in welcher der Auslass angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise ist der Kühlmittelkanal als zur Rotationsache schräg verlaufende Bohrung ausgebildet. Dabei kann der Kühlmittelkanal einfach durch Bohren von der Außenseite des Werkzeugs hergestellt werden.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Kühlmittelkanal zur Rotationsachse in einem Winkel von 10–80° vorzugsweise von 20–60° weiter vorzugsweise von 30–50° angeordnet ist.
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Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des Werkzeugs sieht vor, dass wenigstens ein Kühlmittelzusatzkanal mit einem Kühlmittelzusatzkanaleinlass und einem Kühlmittelzusatzkanalauslass vorgesehen ist, wobei der Kühlmittelzusatzkanalauslass an der Stirnseite des Werkzeugs derart angeordnet ist, dass bei an der Schneidaufnahme angeordnetem Schneidelement Kühlmittel im Betrieb direkt auf das Schneidelement geleitet wird. Der Kühlmittelzusatzkanal steht dabei vorzugsweise fluidisch in Verbindung mit einer zentralen Kühlmitteleinlassbohrung im Schaft des Werkzeugs bzw. mit dem Einlass des Kühlmittelkanals. Durch das Vorsehen des Kühlmittelzusatzkanalauslasses an der Stirnseite kann nun auch eine Kühlung im Bereich der Stirnseite des Werkzeugs bereitgestellt werden. Folglich kann auch beim Eintauchen des Werkzeugs in ein Werkstück eine Kühlung der Schneidelemente bzw. der Wendeschneidplatten bereitgestellt werden. Vorzugsweise können dabei auch mehrere Kühlmittelzusatzkanäle sowie mehrere Kühlmittelzusatzkanalauslässe vorgesehen sein, wobei jeweils ein Kühlmittelzusatzkanalauslass einem Schneidelement zugeordnet ist. Wenn mehrere Kühlmittelzusatzkanalauslässe vorgesehen sind, können diese Kühlmittelzusatzkanalauslässe konzentrisch zur Rotationsachse angeordnet sein, wobei sich hierdurch eine gute Auswuchtbarkeit des Werkzeugs ergibt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine sich zur Stirnseite hin erstreckende Erhebung vorgesehen ist, in welcher der Kühlmittelzusatzkanalauslass angeordnet ist. Eine solche Erhebung ist vorteilhaft, um einen gegenüber der Stirnseite möglichst flachen Verlauf des Kühlmittelzusatzkanals gewährleisten zu können, da dann ein flacher Austrittswinkel ermöglicht werden kann, um das Kühlmittel direkt auf das Schneidelement zu leiten.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Erhebung als ringartige Wulst ausgebildet ist. Dabei kann die Wulst konzentrisch zur Rotationsachse verlaufen und ist vorzugsweise von dieser beabstandet.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die ringartige Wulst eine orthogonal zur Rotationsachse ausgebildete, kreisringartige Messfläche ausweist. An einer solchen kreisringartigen Messfläche kann eine Lehre zum Richten des Werkzeugs ausgerichtet werden, wenn das Werkzeug bspw. verzogen ist. Durch das Vorsehen der Messfläche an der Wulst kann gewährleistet werden, dass die kreisringartige Messfläche orthogonal zur Rotationsachse ausgebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Werkezugs sieht vor, dass die Erhebung hügelartig ausgebildet und axial fluchtend mit der Rotationsache angeordnet ist. Im Gegensatz zur ringartigen Wulst kann dabei die Erhebung als eine zentrale Erhebung ausgebildet sein, welche mit der Rotationsachse fluchtet.
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Vorteilhafterweise ist der Kühlmittelzusatzkanalauslass in Bezug auf das Schneidelement radial innen angeordnet. Beim Eintauchen des Werkzeugs in ein Werkstück kann so bspw. das Schneidelement von der radial innenliegenden Seite her gekühlt werden.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich der Kühlmittelzusatzkanal im Bereich des Kühlmittelzusatzkanalauslasses nach radial außen. Dabei ist denkbar, dass eine Verlängerung des Kühlmittelzusatzkanals im Bereich des Kühlmittelzusatzkanalauslasses die Rotationsachse schneidet. Weiterhin ist jedoch auch eine windschiefe Anordnung des Kühlmittelzusatzkanalauslasses gegenüber der Rotationsachse denkbar.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Kühlmittelzusatzkanal im Bereich des Kühlmittelzusatzkanalauslasses zur Stirnseite einen Austrittswinkel von 0–75°, vorzugsweise von 10–50° und weiter vorzugsweise von 15–35° aufweist.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
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1 Eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
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2 eine Seitenansicht auf das Werkzeug gemäß 1 mit daran angeordneten Schneidelementen;
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3 eine Draufsicht auf das Werkzeug gemäß 2;
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4 einen vergrößerten Ausschnitt einer Schneidaufnahme;
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5 einen Ausschnitt eines Schnitts entlang der Line B-B gemäß 3; und
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6 einen Ausschnitt eines Schnitts entlang Line A-A gemäß 3.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug 10 in einer Schrägansicht. Im Betrieb rotiert das Werkzeug 10 um eine Rotationsachse 12 in Richtung des Pfeiles 14. Am Werkzeug sind zur rotierenden spanabhebenden Bearbeitung von Werkstoffen an und/oder im Umfang einer Stirnseite 16 mehrere Schneidaufnahmen 18 vorgesehen, an denen in 1 nicht gezeigte, jedoch in 2 dargestellte Schneidelemente 20 anordenbar sind. Die Schneidaufnahmen 18 sind jeweils benachbart zu einer als Ausbuchtung ausgebildeten Spankammer 22 angeordnet. Die jeweilige Spankammer 22 befindet sich in Rotationsrichtung, welche durch den Pfeil 14 dargestellt ist, hinter der Schneidaufnahme 18 bzw. hinter dem Schneidelement 20.
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2 zeigt eine Seitenansicht des Werkzeugs 10 bei Blick in Richtung des Pfeils 24 in 1. Dort ist die Anordnung der in 1 nicht gezeigten Schneidelemente 20 in der jeweiligen Schneidaufnahme 18 deutlich zu erkennen, wobei sich an die Schneidelemente 20 jeweils eine Spankammer 22 anschließt. Das Werkzeug 10 kann mit einem Werkzeugschaft 26 mittelbar oder unmittelbar an einer Werkzeugmaschine befestigt werden.
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3 zeigt eine Draufsicht auf das Werkzeug gemäß 2 bei Blick in Richtung des Pfeils 28 in 2. Die Schneidelemente 20 mit sich daran anschließenden Spankammern 22 sind dabei ebenfalls deutlich zu erkennen, wobei sich die Spankammern 22 in Rotationsrichtung, wie in 2 gezeigt, an die jeweiligen Schneidelemente 20 anschließen. Im Betrieb einer Werkzeugmaschine, d.h. beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 10 wird Kühlmittel zur Kühlung in Richtung der Schneidelemente 20 geleitet. Im Stand der Technik, wie auch bei dem in den Figuren dargestellten Werkzeug 10 sind dazu in den Spankammern 22 angeordnete Kühlmittelauslässe 30 vorgesehen, durch welche Kühlmittel auf das Schneidelement 20 geleitet werden kann.
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Erfindungsgemäß weist das Werkzeug 10 weitere, in 4, welche einen vergrößerten Ausschnitt einer Schneidaufnahme 18 zeigt, deutlich erkennbare Auslässe 32 auf. Diese Auslässe 32 münden bei an der Schneidaufnahme 18 angeordneten Schneidelement 20 zwischen Schneidelement 20 und Schneidaufnahme 18. Die Schneidaufnahme 18 wird im Wesentlichen aus in etwa senkrecht zueinander stehenden, zumindest abschnittsweisen planen Flächen 34, 36, 38 gebildet. Die Fläche 34 schließt mit der Fläche 36 eine Innenkante 40 ein. Weiterhin schließen die drei Flächen 34, 36, 38 eine Innenecke 42 ein. Der Auslass 32 ist dabei so angeordnet, dass er im Bereich der Innenecke 42 mündet. Er mündet dabei vorzugsweise in einen halboffenen Kanal 44, welcher im Bereich der Innenkante 40 der Schneidaufnahme 18 angeordnet ist. Der halboffene Kanal 44 verläuft dabei vorzugsweise nach radial außen in Richtung des Pfeiles 46.
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5 zeigt einen Ausschnitt eines Schnitts entlang der Linie B-B bei Blick in Richtung des Pfeils 47 in 3. Dort ist eine Schneidaufnahme 18 mit daran angeordnetem, gestrichelt dargestelltem Schneidelement 20 dargestellt. Das Schneidelement 20 ist mit einer nicht dargestellten Schraube in einer dafür vorgesehenen Bohrung 48 befestigt. Das Schneidelement liegt bei der Aufnahme in der Schneidaufnahme 18 zumindest abschnittsweise an den Flächen 34, 36 und 38 an. Wie deutlich zu erkennen ist, verläuft der halboffene Kanal 44 im Bereich der Innenkante 40, d.h. am Grunde der Fläche 36 nach radial außen in Richtung des Pfeils 46. Im Bereich der Innenecke 42, d.h. in 5 zwischen Fläche 36 und Fläche 38 mündet ein Kühlmittelkanal 50 in den Auslass 32, welcher wiederum in den halboffenen Kanal 44 derart mündet, dass das Schneidelement 20 von seiner der Spankammer 22 abgewandten Seite, d.h. von seiner der Fläche 34 zugewandten Rückseite, gekühlt wird. Der Kühlmittelkanal 50 ist dabei vorzugsweise als zur Rotationsachse 12 schräg verlaufende Bohrung ausgebildet und dabei vorzugsweise zur Rotationsachse 12 in einem Winkel 52 von 10–80°, vorzugsweise von 20–60°, weiter vorzugsweise von 30–50° angeordnet.
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6 zeigt eine bevorzugte Weiterbildung des Werkzeugs 10 gemäß der 1 bis 5. Dort ist ein Ausschnitt eines Schnitts entlang der Linie A-A bei Blick in Richtung des Pfeils 53 gemäß 3 dargestellt. Die Schneidaufnahme 18 mit in der Schneidaufnahme 18 befestigtem Schneidelement 20 ist dabei ebenfalls deutlich zu erkennen. Das Werkzeug 10 weist eine in 1 und 3, sowie in 6 erkennbare, als ringartige Wulst ausgebildete Erhebung 54 auf. Im Bereich dieser Erhebung 54 mündet ein Kühlmittelzusatzkanal 56, welcher von zwei Bohrungen 58, 60 gebildet wird, an einem Kühlmittelzusatzkanalauslass 62 derart in die Stirnseite 16 des Werkzeugs, dass bei an der Schneidaufnahme 18 angeordnetem Schneidelement 20 Kühlmittel im Betrieb direkt auf das Schneidelement 20 geleitet wird. Die ringartige Wulst, d.h. die Erhebung 54, weist dabei eine konzentrisch zu Rotationsachse 12 ausgebildete, in den Figuren nicht dargestellte Messfläche auf, welche orthogonal zur Rotationsachse 12 ausgebildet ist. Der Kühlmittelzusatzkanal 56 bzw. die Bohrung 58 erstreckt sich im Bereich des Kühlmittelzusatzkanalauslasses 62 nach schräg radial außen. Im Bereich des Kühlmittelzusatzkanalauslasses 62 weist der Kühlmittelzusatzkanal 56 zur Stirnseite 16 einen Austrittswinkel 64 von 0–75°, vorzugsweise von 10–50° und weiter vorzugsweise von 15–35° auf. Der Austrittswinkel 64 bzw. die Erhebung 54 sind dabei derart ausgebildet, dass Kühlmittel im Betrieb direkt auf den im Einsatz befindlichen Schneidenteil des Schneidelements 20 geleitet werden kann.
