DE102016109106A1

DE102016109106A1 - Räumwerkzeug und Werkzeugvorrichtung mit einem Räumwerkzeug

Info

Publication number: DE102016109106A1
Application number: DE102016109106.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer Mielke
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Es werden ein Räumwerkzeug (1), vorzugsweise eine Räumnadel, sowie eine Werkzeugvorrichtung (10) mit einem derartigen Räumwerkzeug (1) beschrieben. Das Räumwerkzeug (1) umfasst einen Grundkörper (6) und mehrere in Längsrichtung des Grundkörpers (6) zueinander beabstandete und mit dem Grundkörper (6) verbundene Zähne (5) aus Vollhartmetall. Der Grundkörper (6) ist jeweils im Bereich zwischen zwei Zähnen (5A und 5B bzw. 5B und 5C) in einer Seitenwand (7, 8) mit einer kanalartigen Vertiefung (9) ausgeführt, die sich von einem von den Zähnen (5A bis 5C) abgewandten Seitenwandbereich (7A, 8A) in einen den Zähnen (5A bis 5C) zugewandten Seitenwandbereich (7B, 8B) des Grundkörpers (6) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Räumwerkzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Werkzeugvorrichtung mit einem Räumwerkzeug.
Bei aus der Praxis bekannten Werkzeugvorrichtungen mit einem Räumwerkzeug bzw. sogenannten teiloffenen Räummaschinen werden die Räumwerkzeuge mittels Schwallkühlung gekühlt. Räumwerkzeuge, wie Räumnadeln, sind üblicherweise als längliche, leicht konische Werkzeuge mit Schneiden ähnlich einer Feile ausgeführt, weisen jedoch größere Zahnabstände auf. Sie werden während des Räumprozesses auf einer Räummaschine in einer einstellbaren Führung eingesetzt und zumeist durch einen Hydraulikzylinder bewegt. Dabei entspricht der Querschnitt einer Räumnadel der Kontur der zu räumenden Form. Diese Konturen können rund sein, wenn beispielsweise ein Innendurchmesser mittels Räumens hergestellt wird. Darüber hinaus ist der Querschnitt einer Räumnadel rechteckig ausgeführt, wenn Nuten mittels Räumens herzustellen sind. Häufig werden auch Innenverzahnungen durch Räumen gefertigt, wobei sich immer der Querschnitt der Räumnadel im Werkstück abbildet. Zwischen den Zähnen einer Räumnadel sind Zwischenräume bzw. sogenannte Spanräume vorgesehen, innerhalb welchen sich während der spanenden Bearbeitung eines Werkstückes Späne sammeln können, bis die Räumnadel durch das Werkstück hindurchgezogen ist.
Die Größe der Spanräume begrenzt auch die maximale Länge des Innenprofils bzw. die maximale Räumlänge. Innerhalb der Werkstückbohrung oder innerhalb der durch Räumen herzustellenden Nut, können beim Räumen vom Werkstück abgehobene Späne die Spanräume bzw. Spankammern nicht verlassen, da die Spankammern dann vom zu bearbeitenden Werkstück und der Räumnadel vollständig umschlossen sind und gegenüber der Umgebung abgeschlossene Räume darstellen. Daher ist auch eine Kühlung im Schnitt wegen des durch den aktuell schneidenden und den vorhergehenden Zahn geschlossenen Spanraumes bzw. des Profilraumes bei Räumnadeln, die mit Vollhartmetall-Schneiden(VHM-) ausgebildet sind, nicht in gewünschtem Umfang durchführbar.
Eine unzureichende Kühlung und/oder Schmierung führt vor allem während eines Räumprozesses mit sogenannten VHM-Schneiden ausgeführten Räumnadeln zu starker Aufbauschneidenbildung, einem unerwünschten Aufschweißen von Spänen an den Schneiden der Räumnadel sowie einer Verstopfung des Spanraumes, was unter Umständen eine Zerstörung des Werkzeuges und auch des zu bearbeitenden Werkstückes verursacht.
Um die aus einer unzureichenden Kühlung und/oder Schmierung resultierenden vorgenannten Nachteile zu vermeiden, ist es beispielsweise aus der US 3 641 642 A bekannt, Räumnadeln mit einer axialen Kühlmittelzufuhr innerhalb einer Räumnadel vorzusehen. Hierfür ist in der Räumnadel eine in axialer Richtung der Räumnadel verlaufende Bohrung für die innere Kühlschmierstoff-Zufuhr vorgesehen, die über weitere durch die Räumnadeln verlaufende Austrittsbohrungen in Verbindung steht, die wiederum zwischen Zähnen der Räumnadel im Bereich der Spankammern münden.
Da für die Herstellung von Tannenbaumprofilen im Verbindungsbereich zwischen Schaufeln und einer Rotorscheibe eines Flugtriebwerkes ein vollständiger Räumnadelsatz aus zehn bis dreißig Elementen besteht, ist die vorbeschriebene axiale Kühlmittelzuführung durch das Innere eines solchen Räumnadelsatzes nicht praktikabel. Des Weiteren verlängert der räumnadelsatzseitige Kühlmittelanschluss eine Montagezeit und die innere Kühlschmierstoff-Zufuhr erfordert eine zusätzliche Hochdruckpumpe, was wiederum die Herstellkosten erhöht. Zusätzlich sind derartige Räummaschinen aufgrund des unter hohem Druck zugeführten Kühlschmierstoffes vollständig zu kapseln und darüber hinaus mit einer Ölnebelabsaugung sowie mit einer Filterung auszustatten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Räumwerkzeug und eine Werkzeugvorrichtung mit einem Räumwerkzeug zur Verfügung zu stellen, mittels welchen Werkstücke auf kostengünstige Art und Weise und mit hoher Fertigungsgüte herstellbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Räumwerkzeug und einer Werkzeugvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 14 gelöst.
Das erfindungsgemäße Räumwerkzeug, das beispielsweise eine Räumnadel ist, umfasst einen Grundkörper und mehrere in Längsrichtung des Grundkörpers zueinander beabstandete und mit dem Grundkörper verbundene Zähne aus Vollhartmetall.
Erfindungsgemäß ist der Grundkörper jeweils im Bereich zwischen zwei Zähnen in einer Seitenwand mit einer kanalartigen Vertiefung ausgeführt, die sich von einem von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis in einen den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich des Grundkörpers erstreckt.
Über die in den seitlichen Flanken des erfindungsgemäßen Räumwerkzeuges an den Außenseiten angebrachten kanalartigen Vertiefungen bzw. Schlitze, die als Rinne ausgebildet sind und deren Querschnitt nicht vollständig vom Grundkörper umschlossen ist, wird auf konstruktiv einfache und kostengünstige Art und Weise während des Räumprozesses eine Verbindung zwischen der Umgebung und dem Spanraum gewährleistet, über die mit geringem Aufwand Kühlschmierstoff in gewünschtem Umfang in den Spanraum einleitbar ist und eine Kühlung sowie eine Schmierung des aktuell schneidenden Zahnes des Räumwerkzeuges durchführbar ist. Über die Kühlung und Schmierung ist auf einfache Art und Weise eine Neigung zur Aufbauschneidenbildung reduziert sowie ein Lebensdauer begrenzender Eckenverschleiß bei VHM-Schneidelementen eines Räumwerkzeuges herabgesetzt.
Zusätzlich entfällt die Notwendigkeit, eine Räummaschine mit einer Hochdruckpumpe auszustatten sowie vollständig zu kapseln, da die Kühlschierstoff-Zufuhr mit geringen Zuführdrücken realisierbar ist. Des Weiteren ist ein Kühlmittelbedarf im Vergleich zu Räumprozessen, während welchen eine Schwallkühlung vorgesehen ist, erheblich reduziert. Dies resultiert aus der Tatsache, dass im Vergleich zu einer Schwallkühlung bei dem erfindungsgemäßen Räumwerkzeug eine ausreichende Kühlung und Schmierung mit einem wesentlich geringeren Kühlschmierstoff-Volumenstrom aufgrund der gezielten Einleitung in den Spanraum erreicht wird. Bei einer Schwallkühlung werden im Unterschied dazu der aktuell bearbeitete Werkstückbereich und das Räumwerkzeug mit einem großen Kühlschmierstoff-Volumenstrom großflächig beaufschlagt, ohne jedoch eine ausreichende Kühlung und Schmierung zu erzielen.
Die in der Seitenwand des Grundkörpers vorgesehenen kanalartigen Vertiefungen sind auf einfache Art und Weise mittels einer äußeren Bearbeitung, wie Fräsen, Schleifen oder dergleichen, technologisch einfach, sicher und preiswert herstellbar.
Des Weiteren verursacht ein erfindungsgemäß ausgeführtes Räumwerkzeug keine erhöhten Rüstaufwendungen und ist aufgrund der gezielt im Bereich der Schneidelemente ausgehend vom Spanraum möglichen Kühlung und Schmierung durch längere Standzeiten gekennzeichnet. Zusätzlich bietet die gezielte Kühlung und Schmierung die Möglichkeit, die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen und somit Werkstücke mit geringeren Prozesszeiten bei gleichzeitig geringeren Prozesskosten herzustellen.
Ist eine Tiefe der kanalartigen Vertiefung ausgehend vom von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich zumindest bereichsweise wenigstens annähernd konstant, ist die kanalartige Vertiefung auf einfache Art und Weise herstellbar.
Steigt eine Tiefe der kanalartigen Vertiefung ausgehend vom von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich zumindest bereichsweise an, ist ein Strömungsquerschnitt der kanalartigen Vertiefung in einem für eine Zuführung von Kühlschmierstoff in Richtung des Spanraumes zwischen zwei Zähnen des erfindungsgemäßen Räumwerkzeuges begünstigenden Umfang ausführbar.
Nimmt eine Tiefe der kanalartigen Vertiefung ausgehend vom von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich zumindest bereichsweise ab, ist der Strömungsquerschnitt der kanalartigen Vertiefung ebenfalls in gewünschtem Umfang in einem die Zuführung des Kühlschmierstoffes in den Spanraum begünstigenden Umfang gestaltbar.
Ist eine Breite der kanalartigen Vertiefung ausgehend vom von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich zumindest bereichsweise wenigstens annähernd konstant, sind die kanalartigen Vertiefungen mit geringem Aufwand auf kostengünstige Art und Weise herstellbar.
Steigt eine Breite der kanalartigen Vertiefung ausgehend vom von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich zumindest bereichsweise an, oder nimmt eine Breite der kanalartigen Vertiefung ausgehend vom von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich zumindest bereichsweise ab, ist der Strömungsquerschnitt der kanalartigen Vertiefung, durch welchen der Kühlschmierstoff während des Räumprozesses in den Spanraum einleitbar ist, wiederum in einem die Zuführung des Kühlschmierstoffvolumenstromes in den Spanraum begünstigenden Umfang gestaltbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Räumwerkzeuges ist die Vertiefung zumindest bereichsweise mit einer Hinterschneidung ausgeführt, womit ein unerwünschter Austritt von die Vertiefung durchströmendem Kühlschmierstoff aus der Vertiefung zumindest teilweise behindert wird, bevor dieser in den Spanraum eingeleitet wird.
Weist die Vertiefung zwischen dem von den Zähnen abgewandten Seitenbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenbereich einen zumindest abschnittsweise gekrümmten oder geradlinigen Verlauf auf, ist die Kühlschmierstoffzuführung an die Bewegung des Räumwerkzeuges während der spanenden Bearbeitung eines zu bearbeitenden Werkstückes angepasst gestaltbar.
Die Vertiefung seitlich begrenzende Kanalseitenwände sind bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen als ebene oder gekrümmte Flächen ausgeführt, um den Kühlschmierstoff im gewünschten Umfang ausgehend von dem den Zähnen abgewandten Seitenbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenbereich und in den Spanraum einzuleiten.
Sind die Kanalseitenwände zueinander parallel oder schräg zueinander verlaufend ausgebildet, ist der Strömungsquerschnitt der kanalartigen Vertiefung über dessen Länge wiederum an den jeweils vorliegenden Anwendungsfall und für eine günstige Kühlschmierstoff-Zufuhr anpassbar.
Ein Querschnitt der Vertiefung ist über die gesamte Länge der Vertiefung konstant, um einen Strömungswiderstand der Kühlschmierstoffströmung möglichst gering zu halten.
Die erfindungsgemäße Werkzeugvorrichtung ist mit einem Räumwerkzeug der vorbeschriebenen Art ausgebildet, womit ein zu bearbeitendes Werkstück, wie eine Turbinenscheibe eines Strahltriebwerkes auf kostengünstige Art und Weise mit hoher Fertigungsgüte herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugvorrichtung ist wenigstens eine Flachdüse vorgesehen, die mit einem Zuführbereich für Kühlmittel ausgebildet ist und einen Auslassbereich für das Kühlmittel bzw. den Kühlschmierstoff aus der Flachdüse aufweist, der in Bezug auf die Vertiefungen einer Seitenwand des Grundkörpers so positioniert ist, dass aus der Flachdüse austretendes Kühlmittel jeweils wenigstens in die Vertiefung einleitbar ist, die zumindest einem aktuell spanend bearbeitenden Zahn zugeordnet ist.
Durch die seitlich angebrachte Flachdüse, die vorzugsweise mit einer Strahlumlenkung für das durch die Flachdüse zugeführte Kühlmittel ausgebildet sein kann, wird beim Vorbeifahren des Räumwerkzeuges das über den Zuführbereich in die Flachdüse eingeleitete Kühlmittel durch die seitlichen kanalartigen Vertiefungen bzw. Schlitze direkt in den jeweiligen Spanraum eingebracht.
Eine Breite der Flachdüse entspricht bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugvorrichtung der Länge des Räumprofiles plus eines definierten Überhanges, der beispielsweise mindestens 5 mm betragen kann.
Je nach Ausführung der kanalartigen Vertiefungen kann beidseits des Räumwerkzeuges jeweils wenigstens eine Flachdüse vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugvorrichtung nimmt eine Höhe des Strömungsquerschnittes zwischen dem Zuführbereich und dem Auslassbereich der Flachdüse ab, während eine Breite des Strömungsquerschnittes in einem für eine Gestaltung eines konstanten Strömungsquerschnittes erforderlichen Umfang ansteigt, um einen möglichst breiten Kühlschmierstoffvolumenstrom bei gleichzeitig günstigen Strömungsverhältnissen im Inneren der Flachdüse zu erreichen.
Um einen gegebenenfalls lediglich in begrenztem Umfang zur Verfügung stehenden Einbauraum möglichst effektiv nutzen zu können, ist im Auslassbereich der Flachdüse ein Umlenkelement vorgesehen, mittels welchem der aus der Flachdüse austretende Kühlschmierstoffstrahl mit definiertem Strahlwinkel aus der Flachdüse ausführbar ist.
Da die Flachdüse keine direkte mechanische Verbindung mit dem Räumwerkzeug aufweist, ist die Düse auf einfache Art und Weise montierbar. Des Weiteren sind bereits existierende Räumwerkzeugkonzepte mit geringem konstruktivem Aufwand im erfindungsgemäßen Umfang ausführbar.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:
1 eine dreidimensionale Ansicht eines Teilbereiches eines Räumwerkzeuges bzw. eines Räumnadelsatzes;
2 eine Teilfrontansicht des Räumwerkzeuges und eines mittels des Räumwerkzeuges herzustellenden Tannenbaumprofils aus einer in 1 näher gekennzeichneten Ansicht II;
3 eine Querschnittansicht des Räumwerkzeuges gemäß 1 entlang einer in 1 näher gekennzeichneten Schnittebene III;
4a eine Seitenansicht eines Bereiches IV des Räumwerkzeuges aus einer in 1 näher gekennzeichneten Ansicht IVa;
4b eine Seitenansicht des Bereiches IV des Räumwerkzeuges aus einer in 1 näher gekennzeichneten Ansicht IVb;
5 eine 4a entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Räumwerkzeuges mit einer gekrümmten kanalartigen Vertiefung in der Seitenwand;
6 eine 5 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Räumwerkzeuges, wobei die kanalartige Vertiefung mit Hinterschneidungen ausgeführt ist;
7 eine 4b entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Räumwerkzeuges aus der Ansicht IVb;
8 eine 5 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Räumwerkzeuges aus der Ansicht IVa;
9 den Bereich IV des Räumwerkzeuges gemäß 1 aus einer in 1 näher gekennzeichneten Ansicht IX sowie eine dem Räumwerkzeug zugeordnete Flachdüse einer Werkzeugvorrichtung;
10 das Räumwerkzeug und die Flachdüse in einer Schnittansicht entlang einer in 9 näher gekennzeichneten Schnittlinie X-X;
11 den Bereich IV des Räumwerkzeuges und eine weitere Ausführungsform einer Flachdüse in einer Seitenansicht aus der Ansicht IVa; und
12 das Räumwerkzeug und die Flachdüse gemäß 11 in einer Querschnittansicht entlang einer in 11 näher gekennzeichneten Schnittlinie XII-XII.
1 zeigt ein Räumwerkzeug 1 bzw. einen Räumnadelsatz, der vorliegend vier Räumnadelelemente 1A bis 1D umfasst. Mittels der vier Räumnadelelemente 1A bis 1D sowie weiterer in 1 nicht dargestellter Räumnadelelemente wird eine mittels Räumen herzustellende Tannenbaumstruktur 2 einer Rotorscheibe 3 eines Strahltriebwerkes während eines ersten Prozessschrittes vorgefertigt, wobei die vorgefertigte Struktur unter dem Bezugszeichen 4 in 2 näher gezeigt ist.
Das Räumwerkzeug 1 ist mit Vollhartmetall-Schneiden 5 ausgeführt, die mit einem Grundkörper 6 verbunden sind und in axialer Richtung x der Rotorscheibe 3 durch diese geführt wird.
Nach der Herstellung der vorgefertigten Tannenbaumstruktur 4 schließen sich weitere Räumprozesse mit sogenannten HSS-Räumwerkzeugen an, mittels welchen nach und nach die endgültige Tannenbaumstruktur 2 in der Rotorscheibe 3 gefertigt wird. Der Grundkörper 6 ist im Bereich zwischen zwei Zähnen 5A und 5B bzw. 5B und 5C in einer Seitenwand 7 bzw. 8 jeweils mit einer kanalartigen Vertiefung 9 ausgeführt. Das Räumwerkzeug 1 ist jeweils alternierend im Bereich der Seitenwand 7 und der Seitenwand 8 des Grundkörpers 6 zwischen zwei Zähnen 5 der Räumnadelelemente 1A bis 1D mit solchen kanalartigen Vertiefungen 9 ausgeführt, die sich unter anderem in in 4a und 4b dargestelltem Umfang jeweils von einem von den Zähnen 5 abgewandten Seitenwandbereich 7A, 8A bis in einen den Zähnen 5 zugewandten Seitenwandbereich 7B, 8B des Grundkörpers 6 erstrecken.
Dabei sind die kanalartigen Vertiefungen 9 in den Seitenwänden 7 und 8 des Grundkörpers jeweils derart angeordnet und erstrecken sich über eine solche Länge in den Seitenwänden 7 und 8 des Grundkörpers 6, dass die kanalartigen Vertiefungen 9 während des Räumprozesses jeweils eine Verbindung zwischen dem Spanraum des Räumwerkzeuges 1, der beispielsweise zwischen den spanabhebenden Zähnen 5A und 5B bzw. 5B und 5C angeordnet ist und vom Räumwerkzeug 1 sowie der Rotorscheibe 3 gegenüber der Umgebung der Rotorscheibe 3 und des Räumwerkzeuges 1 abgeschlossen ist.
Während des Räumprozesses ist in der später näher beschriebenen Art und Weise Kühlschmierstoff ausgehend von den den Zähnen 5 abgewandten Endbereichen der kanalartigen Vertiefungen 9 durch die kanalartigen Vertiefungen 9 in den jeweils damit verbundenen Spanraum einleitbar, um die Zähne 5 bzw. 5A, 5B und 5C in gewünschtem Umfang mit Kühlschmierstoff zu beaufschlagen. Die im Grundkörper 6 verlaufenden kanalartigen Vertiefungen 9 stellen während des Räumprozesses jeweils eine Lücke bzw. eine Passage zwischen der zu bearbeitenden Rotorscheibe 3 und dem Grundkörper 6 her, über die Kühlschmierstoff zwischen dem Grundkörper 6 und dem jeweils dem Grundkörper 6 zugewandten Bereich der zu bearbeitenden Rotorscheibe in den Spanraum einleitbar ist.
3 zeigt eine Querschnittansicht des Räumwerkzeuges 1 gemäß 1 entlang der in 1 näher gekennzeichneten Schnittebene III, die durch den Bereich des Räumwerkzeuges 1 zwischen den Zähnen 5A und 5B verläuft, in dem die kanalartige Vertiefung 9 vorgesehen ist. Aus der Schnittdarstellung gemäß 3 geht hervor, dass eine Tiefe der kanalartigen Vertiefung 9 ausgehend von dem dem Zahn 5C abgewandten Seitenwandbereich 8A in Bezug auf die Seitenwand 8 bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich 8B kontinuierlich ansteigt.
Zusätzlich zeigt 4a eine Seitenansicht eines in 1 näher gekennzeichneten Bereiches IV des Räumwerkzeuges 1 aus einer ebenfalls in 1 näher gekennzeichneten Ansicht IVa, während 4b eine weitere Seitenansicht des Bereiches IV des Räumwerkzeuges 1 aus der in 1 näher gekennzeichneten Ansicht IVb zeigt.
Aus den beiden Darstellungen gemäß 4a und 4b geht hervor, dass das Räumwerkzeug 1 im Bereich der Seitenwand 8 des Grundkörpers 6 mit einer kanalartigen Vertiefung 9 zwischen den Zähnen 5B und 5C ausgeführt ist und zusätzlich im Bereich der gegenüberliegenden Seitenwand 7 zwischen den Zähnen 5A und 5B ebenfalls eine kanalartige Vertiefung 9 aufweist, die sich jeweils von den von den Zähnen 5 abgewandten Seitenwandbereichen 8A bzw. 7A bis hin zu den den Zähnen 5 zugewandten Seitenwandbereichen 8B bzw. 7B erstrecken.
Die Tiefe der kanalartigen Vertiefungen 9 im Bereich der Seitenwände 7 und 8 steigt jeweils von den Seitenwandbereichen 8A bzw. 7A in Richtung der Seitenwandbereiche 8B bzw. 7B an. Damit ein von den kanalartigen Vertiefungen 9 begrenzter Strömungsquerschnitt jeweils über der Länge der kanalartigen Vertiefungen 9 wenigstens annähernd konstant ist, nimmt eine Breite der kanalartigen Vertiefungen 9 ausgehend von den Seitenwandbereichen 8A bzw. 7A in Richtung der Seitenwandbereiche 8B bzw. 7B in dem in 4a bzw. 4b jeweils dargestellten Umfang ab. Zusätzlich sind Kanalseitenwände 9A und 9B der kanalartigen Vertiefungen 9 gegenüber einer Hochachse z jeweils um einen Winkel α bzw. β schräg verlaufend in der Seitenwand 8 bzw. 7 angeordnet, um während des Räumprozesses in die kanalartigen Vertiefungen 9 eingeleiteten Kühlschmierstoff unter Ausnutzung der Fertigungsbewegung x des Räumwerkzeuges 1 in gewünschtem Umfang in den jeweils damit verbundenen Spanraum einleiten zu können. Dabei sind die Kanalseitenwände 9A und 9B der kanalartigen Vertiefungen 9 derart winkelig gegenüber der Hochachse z angestellt, dass die Fertigungsbewegung x des Räumwerkzeuges 1 eine positive Förderwirkung auf den in den kanalartigen Vertiefungen 9 vorhandenen Kühlschmierstoff in Richtung der Spanräume ausübt.
5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der kanalartigen Vertiefungen 9, bei welchen die Seitenwände 9A und 9B im Gegensatz zu der gradlinigen Ausführung gemäß 4a und gemäß 4b mit einer die Förderung von Kühlschmierstoff im Bereich der kanalartigen Vertiefung 9 begünstigenden gekrümmten Form ausgeführt sind und ausgehend von dem von den Zähnen 5 abgewandten Seitenwandbereich 8A bzw. 7A in Richtung des den Zähnen 5 zugewandten Seitenwandbereiches 8B bzw. 7B aufeinander zulaufend ausgebildet sind, während die Tiefe der kanalartigen Vertiefungen 9 über der Länge der kanalartigen Vertiefungen 9 ausgehend von den Seitenwandbereichen 8A bzw. 7A ansteigt. Damit ist wiederum gewährleistet, dass die kanalartigen Vertiefungen 9 über deren Länge mit einem wenigstens annähernd konstanten Strömungsquerschnitt zur Verfügung stehen.
Eine weitere Ausführungsform der kanalartigen Vertiefungen 9 zeigt 6, bei welcher die Seitenwände 9A und 9B sowohl in Längsrichtung der kanalartigen Vertiefungen 9 als auch über der Tiefe der kanalartigen Vertiefungen gekrümmt ausgeführt sind, sodass die kanalartigen Vertiefungen in Bezug auf die Seitenfläche 8 bzw. 7 jeweils mit Hinterschneidungen ausgebildet sind. Die Hinterschneidungen der kanalartigen Vertiefungen behindern bereits im Strömungsquerschnitt vorhandenen Kühlschmierstoff daran, in unerwünschtem Umfang vor dem Eintritt in den Spanraum aus den kanalartigen Vertiefungen 9 auszutreten. Die Vertiefungen 9 sind über ihren gesamten Verlauf mit einem konstanten Strömungsquerschnitt ausgeführt.
7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der kanalartigen Vertiefungen 9, bei welcher die Seitenwände 9A und 9B ausgehend von den Seitenwandbereichen 8A bzw. 7A in Richtung der Seitenwandbereiche 8B bzw. 7B jeweils einen im Wesentlichen gradlinigen Verlauf aufweisen und derart aufeinander zulaufen, dass sich die Breite der kanalartigen Vertiefungen 9 ausgehend von den Seitenwandbereichen 8A bzw. 7A in Richtung der Seitenwandbereiche 8B bzw. 7B zunehmend verringert, während die Tiefe gleichzeitig ansteigt, um insgesamt einen konstanten Strömungsquerschnitt darstellen zu können. Zusätzlich schließen die Kanalseitenwände 9A und 9B jeweils wenigstens annähernd den gleichen Winkel mit der Hochachse z ein.
In 9 ist ein Teil einer Werkzeugvorrichtung 10 bzw. einer Räummaschine in einer Draufsicht dargestellt, wobei der dargestellte Teil der Werkzeugvorrichtung 10 den Bereich IV des Räumwerkzeuges 1 gemäß 1 sowie eine dem Räumwerkzeug 1 zugeordnete Flachdüse 11 umfasst. Zusätzlich zeigt 10 eine Querschnittansicht der Werkzeugvorrichtung 10 gemäß 9 entlang einer Schnittlinie X-X. Durch die seitlich des Räumwerkzeuges 1 angebrachte Flachdüse 11, die mit einem Zuführbereich 12 für Kühlschmierstoff ausgebildet ist und einen Auslassbereich 13 für den Kühlschmierstoff aus der Flachdüse 11 aufweist, ist während einer Räumbewegung des Räumwerkzeuges 1 und einem damit einhergehenden Vorbeifahren des Räumwerkzeuges 1 an dem Auslassbereich 13 der Flachdüse 11 Kühlschmierstoff durch die kanalartigen Vertiefungen 9 direkt in den jeweiligen Spanraum einbringbar.
Hierfür ist der Kühlschmierstoff zunächst über den Zuführbereich 12 in die Flachdüse 11 einleitbar und über ein Umlenkelement 14 im Auslassbereich 13 gegenüber einer Strömungsrichtung im Inneren der Flachdüse 11 beispielsweise um 90° umlenkbar, um einen lediglich in begrenztem Umfang zur Verfügung stehenden Einbauraum der Werkzeugvorrichtung 10 für die Flachdüse 11 effizient nutzen zu können.
Eine Breite B des Auslassbereiches 13 der Flachdüse 11 entspricht vorliegend der Länge des Räumprofiles plus eines Überhanges von mindestens 5 mm, wobei vorliegend in der in 9 dargestellten Art und Weise lediglich auf einer Seite des Räumwerkzeuges 1 eine Flachdüse 11 angeordnet sein kann oder auf beiden Seiten des Räumwerkzeuges 1 jeweils wenigstens eine Flachdüse vorgesehen sein kann, um Kühlschmierstoff in die kanalartigen Vertiefungen 9 einleiten zu können. Eine Breite der Vertiefungen 9 des in 9 und 10 gezeigten Räumwerkzeuges nimmt zunächst ausgehend von den Seitenwandbereichen 7A, 8A der Seitenwände 7, 8 zunächst stetig ab und weist ab einem mittleren Bereich einen konstanten Wert auf.
Auf jeden Fall wird die Flachdüse 11 bzw. werden die Flachdüsen 11 jeweils seitlich des Räumwerkzeuges 1 an der Stelle der Werkzeugvorrichtung 10 positioniert, an der sich die Zähne 5 jeweils in ihrem spanabhebenden Prozessbetriebszustand befinden.
Aus der Schnittdarstellung gemäß 10 geht hervor, dass sich der Strömungsquerschnitt der Flachdüse 11 in Hochrichtung z ausgehend vom Zuführbereich 12 in Richtung des Auslassbereiches 13 reduziert, um die aus der zunehmenden Breite B resultierende Volumenvergrößerung im Inneren der Flachdüse 11 zu kompensieren.
Der Zuführbereich 12 ist vorliegend mit einem parallel zur Schnittlinie X-X liegenden Zuführquerschnitt ausgeführt, während der Zuführquerschnitt des Zuführbereiches 12 der in 11 und 12 gezeigten weiteren Ausführungsform der Flachdüse 11 wenigstens annähernd parallel zur Hochrichtung z verlaufend vorgesehen ist. Die Auswahl der Orientierung des Zuführquerschnittes des Zuführbereiches 12 erfolgt in Abhängigkeit des jeweils zur Verfügung stehenden Bauraumes, der für den Kühlmittelanschluss an die Flachdüse 11 innerhalb der Werkzeugvorrichtung 10 zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste

1: Räumwerkzeug
1A bis 1D: Räumnadelelemente
2: Tannenbaumstruktur
3: Rotorscheibe
4: vorgefertigte Tannenbaumstruktur
5: Vollhartmetallschneiden
5A bis 5C: Zahn
6: Grundkörper
7, 8: Seitenwand
7A: von den Zähnen abgewandter Seitenwandbereich
7B: den Zähnen zugewandter Seitenwandbereich
8A: von den Zähnen abgewandter Seitenwandbereich
8B: den Zähnen zugewandter Seitenwandbereich
9: kanalartige Vertiefung
9A, 9B: Kanalseitenwand
10: Werkzeugvorrichtung, Räumwerkzeug
11: Flachdüse
12: Zuführbereich
13: Auslassbereich
14: Umlenkelement
B: Breite der Flachdüse
x: Räumbewegung des Räumwerkzeuges
z: Hochrichtung
α, β: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3641642 A [0005]

Claims

Räumwerkzeug (1), vorzugsweise Räumnadel, mit einem Grundkörper (6) und mehreren in Längsrichtung des Grundkörpers (6) zueinander beabstandeten und mit dem Grundkörper (6) verbundenen Zähnen (5) aus Vollhartmetall, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) jeweils im Bereich zwischen zwei Zähnen (5A und 5B bzw. 5B und 5C) in einer Seitenwand (7, 8) mit einer kanalartigen Vertiefung (9) ausgeführt ist, die sich von einem von den Zähnen (5) abgewandten Seitenwandbereich (7A, 8A) in einen den Zähnen (5) zugewandten Seitenwandbereich (7B, 8B) des Grundkörpers (6) erstreckt.
Räumwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der kanalartigen Vertiefung (9) ausgehend vom von den Zähnen (5) abgewandten Seitenwandbereich (7A, 8A) bis hin zu dem den Zähnen (5) zugewandten Seitenwandbereich (7B, 8B) zumindest bereichsweise wenigstens annähernd konstant ist.
Räumwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der kanalartigen Vertiefung (9) ausgehend vom von den Zähnen (5) abgewandten Seitenwandbereich (7A, 8A) bis hin zu dem den Zähnen (5) zugewandten Seitenwandbereich (7B, 8B) zumindest bereichsweise ansteigt.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe der kanalartigen Vertiefung ausgehend vom von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich zumindest bereichsweise abnimmt.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (B) der kanalartigen Vertiefung (9) ausgehend vom von den Zähnen (5) abgewandten Seitenwandbereich (7A, 8A) bis hin zu dem den Zähnen (5) zugewandten Seitenwandbereich (7B, 8B) zumindest bereichsweise wenigstens annähernd konstant ist.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (B) der kanalartigen Vertiefung (9) ausgehend vom von den Zähnen (5) abgewandten Seitenwandbereich (7A, 8A) bis hin zu dem den Zähnen (5) zugewandten Seitenwandbereich (7B, 8B) zumindest bereichsweise ansteigt.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der kanalartigen Vertiefung ausgehend vom von den Zähnen abgewandten Seitenwandbereich bis hin zu dem den Zähnen zugewandten Seitenwandbereich zumindest bereichsweise abnimmt.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (9) zumindest bereichsweise mit einer Hinterschneidung ausgeführt ist.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (9) zwischen dem von den Zähnen (5) abgewandten Seitenwandbereich (7A, 8A) bis hin zu dem den Zähnen (5) zugewandten Seitenwandbereich (7B, 8B) einen zumindest abschnittsweise gekrümmten Verlauf aufweist.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (9) zwischen dem von den Zähnen (5) abgewandten Seitenwandbereich (7A, 8A) bis hin zu dem den Zähnen (5) zugewandten Seitenwandbereich (7B, 8B) einen zumindest abschnittsweise geradlinigen Verlauf aufweist.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (9) begrenzende Kanalseitenwände (9A, 9B) als ebene oder gekrümmte Flächen ausgeführt sind.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalseitenwände (9A, 9B) zumindest bereichsweise zueinander parallel oder schräg zueinander verlaufend ausgebildet sind.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Vertiefung (9) über die gesamte Länge der Vertiefung (9) konstant ist.
Werkzeugvorrichtung (10) mit einem Räumwerkzeug (1) gemäß einer der Patentansprüche 1 bis 13.
Werkzeugvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Flachdüse (11) vorgesehen ist, die mit einem Zuführbereich (12) für Kühlschmierstoff ausgebildet ist und einen Auslassbereich (13) für den Kühlschmierstoff aus der Flachdüse (11) aufweist, der in Bezug auf die Vertiefungen (9) einer Seitenwand (7 oder 8) des Grundkörpers (6) positioniert ist, dass aus der Flachdüse (11) austretender Kühlschmierstoff jeweils wenigstens in die Vertiefung (9) einleitbar ist, die zumindest einem aktuell spanend arbeitenden Zahn (5A, 5B oder 5C) zugeordnet ist.