DE102016221518A1

DE102016221518A1 - Tool holder for a cutting machine and method of manufacturing such

Info

Publication number: DE102016221518A1
Application number: DE102016221518.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Daut
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2018-03-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter (10) für eine Zerspanungsmaschine, aufweisend einen Grundkörper (12) mit einem Fixierbereich (14) zum Fixieren des Werkzeughalters (10) in der Zerspanungsmaschine und aufweisend einen Aufnahmebereich (16) zum Aufnehmen und Fixieren eines Zerspanungswerkzeugs (18), wobei der Grundkörper (12) zumindest teilweise aus einer Kavitäten (22) aufweisenden Tragestruktur (24) ausgebildet ist, wobei die Kavitäten (22) mit einem partikulären Material gefüllt sind.The present invention relates to a tool holder (10) for a cutting machine, comprising a base body (12) with a fixing area (14) for fixing the tool holder (10) in the cutting machine and having a receiving area (16) for receiving and fixing a cutting tool (18 ), wherein the base body (12) at least partially from a cavities (22) having support structure (24) is formed, wherein the cavities (22) are filled with a particulate material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für eine Zerspanungsmaschine, wie etwa eine Drehmaschine, mit einer verbesserten Herstellbarkeit. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Werkzeughalters.The present invention relates to a tool holder for a cutting machine, such as a lathe, with improved manufacturability. The present invention further relates to a method for producing such a tool holder.

Werkzeughalter für Zerspanungsmaschinen sind grundsätzlich bekannt. Üblicherweise werden derartige Bauteile vollständig aus Stahl gefertigt. Um derartige Werkzeughalter zu dämpfen werden diese beispielsweise aus dem Werkstoff Densimet oder aus Hartmetall gefertigt. Der Materialeinsatz bzw. die Härte dieser beiden Alternativwerkstoffe führt jedoch dazu, dass diese Halter bezogen auf das geometrisch vergleichbare Normwerkzeug vergleichsweise kostenintensiv sind.Tool holders for cutting machines are known in principle. Usually, such components are made entirely of steel. To dampen such tool holder these are made for example of the material Densimet or carbide. The use of materials or the hardness of these two alternative materials, however, means that these holders are comparatively cost-intensive with respect to the geometrically comparable standard tool.

Ferner sind aktive Werkzeugdämpfungssysteme bekannt. Diese haben jedoch den Nachteil, dass hierfür die Maschine einer Anpassung bedarf. Konkret ist es hierzu notwendig, beispielsweise im Schaltschrank, Umbauten vorzunehmen, die vergleichsweise aufwändig sein können.Furthermore, active tool damping systems are known. However, these have the disadvantage that this requires the machine adaptation. Specifically, it is necessary for this purpose, for example, in the cabinet, to make modifications that can be relatively complex.

Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen können somit noch weiteres Verbesserungspotential bieten, insbesondere hinsichtlich der Eigenschaftsmatrix aus einer effektiven Dämpfung, einer hohen Stabilität und einer einfachen Herstellbarkeit mit geringen Kosten.Such known from the prior art solutions can thus offer even more room for improvement, in particular with respect to the property matrix of an effective damping, high stability and ease of manufacture at low cost.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche auf einfache Weise ein gedämpfter und stabiler Werkzeughalter darstellbar ist.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art. It is in particular the object of the present invention to provide a solution by which a damped and stable tool holder can be displayed in a simple manner.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Werkzeughalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeughalters mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.The object is achieved by a tool holder with the features of claim 1 and by a method for producing a tool holder having the features of claim 8. Preferred embodiments of the invention are described in the subclaims, in the description or the figures, wherein further in The features described or shown in the description or the figures, individually or in any combination, may constitute an object of the invention, unless the context clearly indicates otherwise.

Es wird vorgeschlagen ein Werkzeughalter für eine Zerspanungsmaschine, aufweisend einen Grundkörper mit einem Fixierbereich zum Fixieren des Werkzeughalters in der Zerspanungsmaschine und aufweisend einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen und Fixieren eines Zerspanungswerkzeugs, wobei der Grundkörper zumindest teilweise aus einer Kavitäten aufweisenden beziehungsweise Kavitäten definierenden Tragestruktur ausgebildet ist, wobei die Kavitäten mit einem partikulären Material gefüllt sind. It is proposed a tool holder for a cutting machine, comprising a base body with a fixing region for fixing the tool holder in the cutting machine and having a receiving area for receiving and fixing a cutting tool, wherein the base body is at least partially formed from a cavities or cavities defining support structure the cavities are filled with a particulate material.

Ein vorbeschriebener Werkzeughalter kann bei einer einfachen Herstellbarkeit ein effektives und adaptierbares Dämpfungsverhalten und eine hohe Stabilität aufweisen.A tool holder described above can have an effective and adaptable damping behavior and a high stability with a simple manufacturability.

Ein vorbeschriebener Werkzeughalter dient dem Einsatz in einer Zerspanungsmaschine. Als solche kann beispielsweise eine Drehmaschine genannt werden.A tool holder described above is for use in a cutting machine. As such, for example, a lathe may be mentioned.

Der Werkzeughalter umfasst einen auch als Schaft bezeichneten Grundkörper mit einem Fixierbereich zum Fixieren des Werkzeughalters in der Zerspanungsmaschine. Der Fixierbereich ist somit dazu ausgestaltet, von der Zerspanungsmaschine aufgenommen zu werden beziehungsweise in der Zerspanungsmaschine fixiert zu werden, beispielsweise eingespannt zu werden. Weiterhin weist der Werkzeughalter einen Aufnahmebereich auf, der dem Aufnehmen und Fixieren eines Zerspanungswerkzeugs dient. Das Zerspanungswerkzeug kann beispielsweise eine an sich bekannte Werkzeugschneide, wie etwa Wendeschneidplatte, sein, die etwa durch eine Schraube in dem Aufnahmebereich des Grundkörpers fixiert werden kann. Eine derartige Ausgestaltung ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Beispielsweise kann ein derartiger Werkzeughalter in nicht beschränkender Weise bezüglich seiner Ausmaße zumindest teilweise genormt sein, wie etwa eine mit der Bezeichnung SDJCR genormte Schnittstelle zur Werkzeugschneide beziehungsweise zum Zerspanungswerkzeug aufweisen.The tool holder comprises a main body, also referred to as a shaft, with a fixing area for fixing the tool holder in the cutting machine. The fixing area is thus configured to be received by the cutting machine or to be fixed in the cutting machine, for example to be clamped. Furthermore, the tool holder has a receiving area, which serves to receive and fix a cutting tool. The cutting tool can for example be a per se known tool cutting edge, such as indexable insert, which can be fixed by a screw in the receiving area of the body. Such a configuration is basically known from the prior art. For example, such a tool holder may be at least partially standardized in non-limiting manner with respect to its dimensions, such as having an interface to the tool cutting edge or to the cutting tool standardized by the name SDJCR.

Bei dem vorbeschriebenen Werkzeughalter ist es ferner vorgesehen, dass der Grundkörper zumindest teilweise aus einer Tragestruktur ausgebildet ist, welche Kavitäten aufweist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass der Grundkörper aus einer Tragestruktur aufgebaut ist, welche derart geformt ist, dass sie Hohlräume aufweist und dabei umschließt, wie etwa porös ist. Unter einer Kavität kann dabei grundsätzlich jeglicher Hohlraum zu verstehen sein, der von der Tragestruktur definiert wird und somit von dieser umgeben und verschlossen ist. In the above-described tool holder, it is further provided that the base body is at least partially formed of a support structure having cavities. In other words, it may be provided that the base body is constructed of a support structure which is shaped so that it has cavities and thereby encloses, such as is porous. Under a cavity can be understood in principle any cavity, which is defined by the support structure and thus surrounded by this and closed.

Dabei ist es vorgesehen, dass die Kavitäten beziehungsweise die Hohlräume der Tragestruktur mit einem partikulären Material gefüllt sind. Bezüglich des partikulärem Materials kann es vorgesehen sein, dass dieses beispielsweise ein Pulver aufweist oder daraus besteht, oder auch Späne aufweist oder daraus besteht. Ferner kann das partikuläre Material eine Mischung aus verschiedenen Feststoffgeometrien oder -materialien aufweisen. It is provided that the cavities or the cavities of the support structure are filled with a particulate material. With regard to the particulate material, it can be provided that it comprises, for example, a powder or consists thereof, or also has or consists of chips. Furthermore, the particulate material have a mixture of different solid geometries or materials.

Dadurch, dass der Werkzeughalter beziehungsweise der Grundkörper zumindest teilweise aus einer Kavitäten aufweisenden Tragestruktur ausgebildet ist, wobei die Kavitäten mit einem partikulären Material gefüllt sind, ist ein effektives Dämpfungsverhalten ausbildbar. Dies gilt insbesondere gegenüber einem aus einem Vollmaterial geformten Körper, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Im Detail führt die Ausgestaltung aus einer Tragestruktur mit Kavitäten, die mit einem partikulären Material gefüllt sind, dazu, dass eine beträchtliche Menge an partikulärem Material innerhalb der Kavitäten nach der Herstellung verbleibt oder eingefüllt wird und damit eingesperrt ist. Das Gewicht beziehungsweise die Masse des partikulären Materials übt eine gewisse Trägheit auf das gesamte Werkzeug aus. Diese Trägheit führt zur Dämpfung des Werkzeughalters.Characterized in that the tool holder or the base body is at least partially formed from a cavities carrying structure, wherein the cavities are filled with a particulate material, an effective damping behavior can be formed. This is especially true with respect to a molded solid body, as known in the art. In detail, the configuration of a support structure with cavities filled with a particulate material results in a substantial amount of particulate material remaining or being filled within the cavities after fabrication and thus being confined. The weight or the mass of the particulate material exerts a certain inertia on the entire tool. This inertia leads to the damping of the tool holder.

Bei einem derartigen Werkzeughalter bietet sich ferner der weitere Vorteil, dass eine effektive Adaptierbarkeit der Dämpfungseigenschaften gegeben ist. Denn durch die Füllmenge, das eingefüllte pulverförmige Material beziehungsweise durch die Anzahl und Größe der Kavitäten, also das Volumenverhältnis von Kavitäten zu Tragestruktur, kann das Dämpfungsverhalten auf einfache Weise an das gewünschte Anwendungsgebiet angepasst werden.In such a tool holder further offers the further advantage that an effective adaptability of the damping properties is given. Because of the filling quantity, the filled powdery material or by the number and size of the cavities, so the volume ratio of cavities to support structure, the damping behavior can be easily adapted to the desired application.

Dabei bietet ein derartiger Werkzeughalter durch die vorbeschriebene Struktur ferner eine verglichen zu einem aus einem Vollmaterial ausgebildeten Werkzeughalter im Wesentlichen vergleichbare Stabilität.In this case, such a tool holder by the above-described structure also provides a substantially comparable stability compared to a tool holder formed from a solid material.

Es bietet sich ferner der Vorteil, dass ein derartiger Werkzeughalter sehr einfach und damit kostengünstig herstellbar ist. Denn, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann auf das Verwenden von im Stand der Technik bekannten Materialien verzichtet werden, welche zwar auch bei einem Vollmaterial eine effektive Dämpfung ermöglichen, aber meist recht kostenintensiv im Einsatz sind.There is also the advantage that such a tool holder is very simple and therefore inexpensive to produce. Because, as described above, it is possible to dispense with the use of materials known in the prior art, which indeed allow effective damping even with a solid material, but are usually quite expensive in use.

Darüber hinaus ermöglicht ein vorbeschriebener Werkzeughalter eine Ausgestaltung, welche gegebene Vorgaben für Bemaßungen, wie etwa DIN-Normen, für derartige Werkzeughalter erfüllen kann. Dadurch kann sich eine problemlose Einsetzbarkeit auch bei bereits bestehenden Systemen ergeben beziehungsweise kann eine einfache Nachrüstbarkeit bei gegebenen Systemen möglich sein.In addition, a tool holder described above allows a design that can meet given specifications for dimensions, such as DIN standards, for such tool holders. This can result in a problem-free usability even with existing systems or can be a simple retrofitting in given systems possible.

Bezüglich der Tragestruktur beziehungsweise der Anordnung der Kavitäten kann es vorgesehen sein, dass im Außenbereich des Werkzeughalters die Oberfläche auf einer Breite von ca. 0,5mm glatt ausgestaltet ist beziehungsweise die Außenwandungen eine Dicke von wenigstens 0,5mm aufweisen. Dies kann bevorzugt sein, damit der Werkzeughalter in der Zerspanungsmaschine wie etwa seinem Grundhalter sicher und fest fixiert, wie etwa eingespannt, werden kann. Entsprechend kann es vorgesehen sein, dass die vorstehende Ausgestaltung insbesondere für den Fixierbereich, oder für den ganzen Grundkörper gilt. With regard to the support structure or the arrangement of the cavities, it can be provided that the surface is made smooth over a width of approximately 0.5 mm in the outer region of the tool holder or the outer walls have a thickness of at least 0.5 mm. This may be preferable for the tool holder to be securely and firmly fixed, such as clamped, in the cutting machine such as its base holder. Accordingly, it can be provided that the above configuration applies in particular to the fixing region, or to the entire main body.

Es kann bevorzugt sein, dass der Grundkörper zumindest teilweise durch ein additives Verfahren geformt ist. Beispielsweise kann der Grundkörper vollständig durch ein additives Verfahren geformt sein. Durch ein additives beziehungsweise generatives Verfahren, wie etwa ein selektives Laserschmelzverfahren, kann es ermöglicht werden, auch einen Werkzeughalter mit einer vorbeschriebenen vergleichsweise komplexen Struktur schnell und höchst definiert zu fertigen, wobei ferner ein aus dem Stand der Technik nicht bekanntes Eigenschaftsprofil erzeugt werden kann. Insbesondere kann die Struktur des Grundkörpers aufweisend die Tragestruktur und die darin befindlichen definierten Kavitäten auf einfache Weise erzeugt werden, was durch herkömmliche Fertigungstechnologie nicht oder zumindest nicht trivial möglich war. Bezüglich der Details einer additiven beziehungsweise generativen Fertigung des Werkzeughalters wird auf die Beschreibung des Verfahrens verwiesen.It may be preferred that the base body is at least partially shaped by an additive method. For example, the main body can be completely formed by an additive method. By an additive or generative method, such as a selective laser melting process, it may be possible to produce a tool holder with a comparatively complex structure described above quickly and highly defined, wherein also a property profile not known from the prior art can be generated. In particular, the structure of the base body having the support structure and the defined cavities located therein can be generated in a simple manner, which was not or at least not trivially possible by conventional manufacturing technology. With regard to the details of an additive or additive production of the tool holder, reference is made to the description of the method.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Grundkörper eine Kühlstruktur aufweisend wenigstens einen Kühlkanal, bevorzugt eine Mehrzahl an Kühlkanälen, aufweist. Dies kann für die Funktionalität des Werkzeughalters beziehungsweise einer Zerspanungsvorrichtung mit einem derartigen Werkzeughalter von Vorteil sein, da es oftmals erwünscht oder notwendig ist, die Zerspanungsstelle, etwa mit einem Kühlschmierstoff, zu kühlen. Beispielsweise kann der oder können die durch den Werkzeughalter verlaufenden Kühlkanäle einen oder mehrere Eingänge aufweisen, durch welche die Kühlkanäle mit der Zerspanungsmaschine verbindbar sind. Der oder die Eingänge der Kühlkanäle können somit insbesondere im Fixierbereich vorliegen und so mit der Zerspanungsmaschine verbindbar sein. Weiterhin können Ausgänge im Bereich der Aufnahme vorliegen, damit das Kühlschmiermittel dort austreten und für eine Kühlung sorgen kann.Furthermore, it can be advantageous that the base body has a cooling structure having at least one cooling channel, preferably a plurality of cooling channels. This can be advantageous for the functionality of the tool holder or a cutting device with such a tool holder, since it is often desirable or necessary to cool the cutting point, for example with a cooling lubricant. For example, the one or more running through the tool holder cooling channels can have one or more inputs through which the cooling channels are connected to the cutting machine. The one or more inputs of the cooling channels can thus be present in particular in the fixing region and thus be connectable to the cutting machine. Furthermore, there may be outputs in the area of the receptacle, so that the cooling lubricant can escape there and provide cooling.

Bezüglich der Kühlstruktur kann es besonders bevorzugt sein, dass die Fließrichtung von Kühlmittel durch den wenigstens einen Kühlkanal einstallbar ist. Insbesondere kann es somit vorgesehen sein, dass es einstellbar ist, dass verschiedene räumliche Bereiche des Werkzeughalters beziehungsweise des Grundkörpers gleich oder unterschiedlich gekühlt werden, die Kühlleistung somit bei verschiedenen Positionen individuell einstellbar ist, und/oder dass bei einstellbaren Positionen Kühlmittel aus dem wenigstens einen Kühlkanal austritt, um so die Zerspanungsstelle aktiv zu kühlen. Beispielsweise kann dies realisiert werden durch Ventile, beispielsweise Schrauben, durch welche der Durchfluss des Kühlmittels durch den Kühlkanal beziehungsweise die Fließrichtung einstellbar ist. Beispielsweise kann eine Kühlung nur von oben auf das Zerspanungswerkzeug, nur von unten auf das Zerspanungswerkzeug oder von oben und von unten auf das Zerspanungswerkzeug einstellbar sein. Ferner kann der Aufnahmebereich beziehungsweise der Bereich unter dem etwa als Wendeschneidplatte ausgestalteten Spanwerkzeug des Werkzeughalters individuell kühlbar sein. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann eine hohe Adaptierbarkeit an das gewünschte Anwendungsgebiet erlaubt werden. With regard to the cooling structure, it may be particularly preferred that the flow direction of coolant through the at least one cooling channel is einstallbar. In particular, it can thus be provided that it is adjustable that different spatial areas of the tool holder or the base body are cooled identically or differently, the cooling capacity is thus individually adjustable at different positions, and / or that at adjustable positions coolant from the at least one cooling channel exit, so the To actively cool the cutting point. For example, this can be realized by valves, such as screws, through which the flow of the coolant through the cooling channel or the flow direction is adjustable. For example, cooling can only be adjustable from above on the cutting tool, only from below onto the cutting tool or from above and from below onto the cutting tool. Further, the receiving area or the area under the designed approximately as an indexable insert cutting tool of the tool holder can be cooled individually. In particular, in this embodiment, a high adaptability to the desired field of application can be allowed.

Insbesondere unter Verwendung eines additiven Verfahrens können dabei derartige Kühlstrukturen in geeigneter Weise ausgestaltet werden. Dabei bieten sich insbesondere Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren. Denn ein standardisiertes Werkzeug, welches mit Kühlkanälen versehen ist, wird mit unterschiedlichen Kühlkanalbohrungen erzeugt. Hierbei kommt es teilweise zu Bohrungsüberschneidungen und Umlenkungen die nicht immer strömungsgünstig ausfallen. Ferner müssen Querbohrungen mit z.B. Kugeln verschlossen werden. Beim additiv gefertigten Werkzeughalter kann der Kühlkanal strömungsoptimiert ausgelegt werden, bzw. kann er bewusst so ausgeführt werden, dass das Kühlmittel in einer bestimmten Richtung durch den Werkzeughalter läuft.In particular, using an additive method, such cooling structures can be configured in a suitable manner. In particular, there are advantages over conventional methods. Because a standardized tool, which is provided with cooling channels, is produced with different cooling channel holes. This sometimes leads to bore overlaps and deflections that are not always aerodynamic. Furthermore, transverse bores with e.g. Balls are closed. When additive manufactured tool holder, the cooling channel can be designed to optimize flow, or it can be carried out deliberately so that the coolant passes through the tool holder in a certain direction.

Es kann ferner bevorzugt sein, dass die Kavitäten aufweisende Tragestruktur aus Stahl geformt ist. Dadurch kann insbesondere eine hohe Stabilität erreicht werden selbst dann, wie dies vorstehend beschrieben ist, der Werkzeughalter beziehungsweise der Grundkörper des Werkzeughalters nicht aus einem Vollmaterial geformt ist, sondern eine Tragestruktur mit gefüllten Kavitäten aufweist. Darüber hinaus können sich Vorteile bezüglich der Herstellbarkeit bieten, da Stahl beispielsweise durch ein additives Fertigungsverfahren meist problemlos verarbeitbar sein kann, wie dies nachfolgend beschrieben ist. It may also be preferred that the cavities carrying structure is formed of steel. As a result, in particular a high stability can be achieved even as described above, the tool holder or the main body of the tool holder is not formed from a solid material, but has a support structure with filled cavities. In addition, there may be advantages in terms of manufacturability, since steel can usually be processed without problems, for example by an additive manufacturing process, as described below.

Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass das partikuläre Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Metallen, wie etwa Stahl oder Sintermetall, etwa Sintermetallpulver, Sand, Granit, wie etwa Granitpulver. In überraschender Weise hat sich gezeigt, dass insbesondere die vorgenannten Materialien in vorteilhafter Weise ein effektives Dämpfungsverhalten mit einer hohen Stabilität vereinen können. Insbesondere das metallische partikuläre Material kann ferner den Vorteil einer einfachen Hestellbarkeit bieten, wie dies nachstehend mit Bezug auf das additive Verfahren beschrieben ist. Furthermore, it may be preferred that the particulate material is selected from the group consisting of metals, such as steel or sintered metal, such as sintered metal powder, sand, granite, such as granite powder. Surprisingly, it has been shown that in particular the abovementioned materials can advantageously combine an effective damping behavior with a high stability. In particular, the metallic particulate material may further provide the advantage of easy manufacturability, as described below with respect to the additive process.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass die Kavitäten in Form einer Wabenstruktur geformt sind. Dies soll insbesondere bedeuten, dass bei einem Querschnitt durch die Kavitäten die die Kavitäten begrenzende Tragestruktur eine sechseckige Wabenstruktur aufweist, etwa vergleichbar zu Bienenwaben. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann auch bei einer Tragestruktur, die aus vergleichsweise wenig Material geformt ist, eine hohe Stabilität ermöglicht werden. Diese Ausgestaltung kann ferner, beispielsweise bei einem additiven Verfahren, beispielsweise einem Lasersintern, es ermöglichen, dass sehr viel Fertigungszeit eingespart werden kann, was das Herstellungsverfahren besonders ökonomisch machen kann. Ferner kann eine Wabenstruktur vorteilhaft sein, da im Inneren die Punkte beziehungsweise die Teile der Tragestruktur optimal miteinander vernetzt sind, was zu einer hohen Stabilität führen kann.It may further be preferred that the cavities are shaped in the form of a honeycomb structure. This should in particular mean that, in the case of a cross-section through the cavities, the support structure delimiting the cavities has a hexagonal honeycomb structure, which is approximately comparable to honeycombs. In particular, in this embodiment, a high stability can be made even with a support structure which is formed of relatively little material. This refinement can furthermore, for example in an additive method, for example a laser sintering, make it possible to save a great deal of production time, which can make the production method particularly economical. Furthermore, a honeycomb structure may be advantageous, since inside the points or the parts of the support structure are optimally networked with each other, which can lead to a high stability.

Neben einer Wabenstruktur, die bevorzugt vorgesehen sein kann, können jedoch noch weitere Strukturen bevorzugt sein, bei denen die Kavitäten eine röhrenförmige Ausrichtung beziehungsweise einen röhrenförmigen Verlauf aufweisen und parallel geformt sind. Beispiele sind etwa zylinderförmige Strukturen oder Dreiecksstrukturen in einem Querschnitt durch die Kavitäten.In addition to a honeycomb structure, which may preferably be provided, however, further structures may be preferred in which the cavities have a tubular orientation or a tubular course and are formed in parallel. Examples are about cylindrical structures or triangular structures in a cross section through the cavities.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale des Werkzeughalters wird auf die Beschreibung des Verfahrens, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.With regard to further advantages and technical features of the tool holder, reference is made to the description of the method, the figures and the description of the figures.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeughalters für eine Zerspanungsmaschine wie dieser vorstehend beschrieben ist, wobei ein Grundkörper mit einem Fixierbereich zum Fixieren des Werkzeughalters in der Zerspanungsmaschine und einem Aufnahmebereich zum Aufnehmen und Fixieren eines Zerspanungswerkzeugs ausgebildet wird, wobei der Grundkörper zumindest teilweise aus einer Kavitäten aufweisenden Tragestruktur ausgebildet wird und wobei die Kavitäten mit einem partikulären Material versehen, beispielsweise gefüllt, werden.The present invention further relates to a method for producing a tool holder for a cutting machine as described above, wherein a base body is formed with a fixing portion for fixing the tool holder in the cutting machine and a receiving area for receiving and fixing a cutting tool, wherein the base body at least partially is formed from a cavities carrying structure and wherein the cavities provided with a particulate material, for example, filled, are.

Durch das vorbeschriebene Verfahren kann ein vorbeschriebener Werkzeughalter geformt werden. Dadurch ergeben sich insbesondere die vorbeschrieben Vorteile einer hohen Stabilität bei gleichzeitig effektiver Dämpfung des Werkzeughalters.By the method described above, a prescribed tool holder can be formed. This results in particular in the above-described advantages of high stability with simultaneous effective damping of the tool holder.

Darüber hinaus ermöglicht das vorbeschriebene Verfahren grundsätzlich eine einfache und ökonomische Herstellbarkeit, wie dies nachstehend im Detail beschrieben ist.In addition, the method described above basically allows a simple and economical manufacturability, as described in detail below.

Beispielsweise kann es bevorzugt sein, dass der Grundkörper zumindest teilweise durch ein additives Verfahren geformt wird, wobei das additive Verfahren unter Verwendung eines partikulären Rohmaterials durchgeführt wird, die Tragestruktur aus dem partikulären Rohmaterial geformt wird und das partikuläre Rohmaterial in den gebildeten Kavitäten verbleibt. Besonders bevorzugt kann der Grundkörper vollständig unter Verwendung eines additiven Verfahrens geformt werden. For example, it may be preferred that the base body is at least partially formed by an additive method, wherein the additive Method is performed using a particulate raw material, the support structure is formed from the particulate raw material and the particulate raw material remains in the cavities formed. Particularly preferably, the main body can be completely molded using an additive method.

Unter einem additiven beziehungsweise generativen Verfahren kann dabei insbesondere verstanden werden ein Prozess, bei dem auf der Basis von digitalen 3D-Konstruktionsdaten durch das Ablagern beziehungsweise Aufbauen von Material schichtweise ein Bauteil aufgebaut wird. Beispiele für derartige Prozesse umfassen etwa den 3D-Druck, unter welchem oftmals auch Lasersintern beziehungsweise Laserschmelzen verstanden werden. Ein additives Fertigungsverfahren unterscheidet sich deutlich von konventionellen, abtragenden Fertigungsmethoden. Anstatt, wie bei abtragenden Verfahren bekannt, zum Beispiel ein Werkstück aus einem festen Block heraus zu fräsen, werden die Bauteile bei additiven Fertigungsverfahren insbesondere Schicht für Schicht aus Werkstoffen beziehungsweise Rohmaterialien aufgebaut, die als Ausgangsmaterial als insbesondere feines Pulver vorliegen. Anwendung finden derartige Verfahren etwa beim sogenannten Rapid Prototyping oder auch in der Serienproduktion.In this context, an additive or generative method may be understood as meaning, in particular, a process in which a component is built up in layers on the basis of digital 3D design data by the depositing or building up of material. Examples of such processes include, for example, 3D printing, which is often also understood to mean laser sintering or laser melting. An additive manufacturing process differs significantly from conventional, erosive manufacturing methods. Instead of milling a workpiece out of a solid block, as is known in the case of abrasive methods, the components are in particular built up layer by layer from materials or raw materials in additive manufacturing processes, which are present as starting material, in particular fine powder. Such methods are used, for example, in so-called rapid prototyping or in series production.

Meist kommt zur Bearbeitung wie etwa zum Aufschmelzen des insbesondere pulverförmigen Rohmaterials ein Laser, wie etwa ein CO₂-Laser, ein Nd:YAG-Laser oder ein Faserlaser, oder auch eine Elektronenstrahlquelle zum Einsatz.In most cases, a laser, such as a CO ₂ laser, an Nd: YAG laser or a fiber laser, or else an electron beam source is used for processing, such as, for example, melting of the in particular pulverulent raw material.

Unter Verwendung eines additiven Verfahrens bietet sich insbesondere der Vorteil, dass der Grundkörper als Ganzes in einem einfachen Herstellungsschritt erzeugt werden kann. Dadurch können einfache Verfahrensabläufe implementiert werden, was den Herstellungsaufwand reduzieren kann. Darüber hinaus kann durch ein additives Verfahren ohne Vergrößerung des Herstellungsaufwands im Wesentlichen jede Kavitäten aufweisende Struktur ermöglicht werden, was eine Adaptierbarkeit insbesondere des Dämpfungsverhalten weiter verbessern kann.Using an additive method offers the particular advantage that the base body can be produced as a whole in a simple manufacturing step. As a result, simple procedures can be implemented, which can reduce the manufacturing costs. In addition, by an additive method without increasing the manufacturing cost, essentially any structure having cavities can be made possible, which can further improve adaptability, in particular of the damping behavior.

Durch ein additives Verfahren kann auf einfache Weise die Tragestruktur in dem Rohmaterial durch Aufschmelzen geformt werden und das weitere Rohmaterial in den Kavitäten verbleiben. Das erlaubt ein einfaches Verfahren, da das Verbleiben des Rohmaterials bei herkömmlichen additiven Verfahren gerade nachteilig ist, da dies in einem weiteren Verfahrensschritt entfernt werden muss. In dieser Ausgestaltung kann dies jedoch gerade erwünscht sein, da das Rohmaterial in den Kavitäten bei einem erzeugten Werkzeughalter gerade von Vorteil sein kann, da es eine effektive Dämpfung des Werkzeughalters ermöglichen kann.By an additive method, the support structure in the raw material can be easily formed by melting and the further raw material remain in the cavities. This allows a simple process, since the retention of the raw material is just disadvantageous in conventional additive processes, since this must be removed in a further process step. In this embodiment, however, this may just be desirable since the raw material in the cavities may be of particular advantage to a tool holder being produced, as it may allow effective damping of the tool holder.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass zunächst die Tragestruktur mit zumindest teilweise offenen Kavitäten geformt wird, die Kavitäten mit einem partikulären Material gefüllt und anschließend verschlossen werden. Beispielsweise kann die offene Tragestruktur ebenfalls mit einem additiven Verfahren geformt werden. In dieser Ausgestaltung können die Kavitäten etwa bei der Herstellung der Tragestruktur frei bleiben oder nach der Fertigung der Tragestruktur das überschüssige nicht aufgeschmolzene Material abgeschüttelt werden. Füllt man nun ein anderes Material, wie etwa Metallspäne, Sand, Granitpulver, Sintermetallpulver in das Werkzeug beziehungsweise in die Kavitäten ein, so kann in einem weiteren Prozess die offene Seite verschlossen werden. Nun ist wie im oberen Beispiel ebenfalls der Dämpfungseffekt ermöglicht. In dieser Ausgestaltung lassen sich etwa durch unterschiedliches partikuläres Material unabhängig von dem Material der Tragestruktur unterschiedlichste Dämpfungsraten einstellen, so dass eine besonders effektive Adaptivität der Dämpfung ermöglicht werden kann.It may further be preferred that first the support structure is formed with at least partially open cavities, the cavities are filled with a particulate material and then sealed. For example, the open support structure may also be formed by an additive process. In this embodiment, the cavities may remain free during the production of the support structure, for example, or after the manufacture of the support structure, the excess, unfused material may be shaken off. If you fill another material, such as metal shavings, sand, granite powder, sintered metal powder in the tool or in the cavities, so in another process, the open side can be closed. Now, as in the above example also the damping effect allows. In this embodiment, different damping rates can be set independently of the material of the support structure, for example by different particulate material, so that a particularly effective adaptivity of the damping can be made possible.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale des Verfahrens wird auf die Beschreibung des Werkzeughalters, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.With regard to further advantages and technical features of the method, reference is made to the description of the tool holder, the figures and the description of the figures.

Im Folgenden wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei explizit darauf hingewiesen wird, dass der erfindungsgemäße Gegenstand nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Es zeigen:In the following, a particularly preferred embodiment of the invention will be explained with reference to the accompanying drawings, wherein it is explicitly pointed out that the object according to the invention is not limited to the exemplary embodiment described. Show it:

1 eine Ansicht eines Werkzeughalters von der Seite; und 1 a view of a tool holder from the side; and

2 eine weitere Ansicht des Werkzeughalters aus 1 von oben. 2 another view of the tool holder 1 from above.

In der 1 ist rein schematisch eine Ansicht eines Werkzeughalters 10 von der Seite gezeigt, 2 zeigt den Werkzeughalter 10 von oben.In the 1 is purely schematic a view of a tool holder 10 shown from the side 2 shows the tool holder 10 from above.

Der Werkzeughalter 10 dient dem Einsatz in einer Zerspanungsmaschine. Er umfasst einen Grundkörper 12 mit einem Fixierbereich 14 zum Fixieren des Werkzeughalters 10 in der Zerspanungsmaschine und einen Aufnahmebereich 16 zum Aufnehmen und Fixieren eines Zerspanungswerkzeugs 18, wie etwa einer Wendeschneidplatte als Werkzeugschneide. Der Werkzeughalter 10 weist gemäß 2 in jedoch nicht beschränkender Weise eine mit der Bezeichnung SDJCR genormte Schnittstelle zum Zerspanungswerkzeug 18 auf, wobei das Zerspanungswerkzeug 18 mit einer Schraube 20 fixiert ist. Der Grundkörper 12 kann insbesondere durch ein additives Fertigungsverfahren erzeugt sein, was beispielsweise die nachfolgend beschriebenen Merkmale hinsichtlich der Struktur und der Kühlung erlauben kann. The tool holder 10 is intended for use in a cutting machine. It comprises a basic body 12 with a fixation area 14 for fixing the tool holder 10 in the cutting machine and a receiving area 16 for picking up and fixing a cutting tool 18 , such as an indexable insert as a tool cutting edge. The tool holder 10 according to 2 but not limited to, an interface to the cutting tool, called SDJCR 18 on, with the cutting tool 18 with a screw 20 is fixed. The main body 12 may be generated in particular by an additive manufacturing process, which may allow, for example, the features described below with regard to the structure and the cooling.

Zwar weist der Grundkörper 12 eine geschlossene Oberfläche auf, jedoch ist die Struktur innerhalb der geschlossenen Oberfläche schematisch angedeutet, aus welcher der Grundkörper 12 ausgestaltet ist. Im Detail ist gezeigt, dass der Grundkörper 12 aus einer Kavitäten 22 aufweisenden Tragestruktur 24 ausgebildet ist, wobei die Kavitäten 22 mit einem nicht dargestellten partikulären Material gefüllt sind. Dabei ist gezeigt, dass die Kavitäten 22 in Form einer Wabenstruktur geformt sind.Although the basic body 12 a closed surface, but the structure within the closed surface is indicated schematically, from which the main body 12 is designed. In detail it is shown that the main body 12 from a cavities 22 having carrying structure 24 is formed, wherein the cavities 22 are filled with a particulate material, not shown. It is shown that the cavities 22 are shaped in the form of a honeycomb structure.

Es ist ferner gezeigt, dass der Grundkörper 12 eine Kühlstruktur aufweisend wenigstens einen Kühlkanal 26 aufweist, wobei die Fließrichtung von Kühlmittel durch den wenigstens einen Kühlkanal 26 einstellbar ist. Die Kühlkanäle 26 sind in 1 angedeutet, obgleich sie in für den Fachmann nachvollziehbarer Weise im Inneren des Grundkörpers 12 angeordnet sind. It is further shown that the main body 12 a cooling structure having at least one cooling channel 26 wherein the flow direction of coolant through the at least one cooling channel 26 is adjustable. The cooling channels 26 are in 1 indicated, although in a manner that is comprehensible to the person skilled in the art inside the main body 12 are arranged.

Im Detail ist bezüglich der Kühlstruktur vorgesehen, dass ein Kühlkanal 26 an einer Position 28 ein Einlass etwa mit einem Gewinde aufweist. Hier wird der Kühlkanal 26 beziehungsweise die Kühlmittelleitung an eine Zerspanungsmaschine angeschlossen und dort mit Kühl-/Schmierstoff versorgt. Weiterhin verläuft ein Kühlkanal 26 beispielsweise zu einer Position 30 unterhalb des Zerspanungswerkzeugs 18 so dass dort eine aktive Kühlung erfolgen kann. Darüber hinaus können Kühlkanäle 26 derart ausgestaltet sein, dass in einer Position 32 eine Austrittsöffnung 34 oberhalb des Zerspanungswerkzeugs 18 und in der Position 36 eine Austrittsöffnung 38 unterhalb des Zerspanungswerkzeugs 18 vorgesehen ist.In detail, it is provided with respect to the cooling structure that a cooling channel 26 at a position 28 has an inlet with about a thread. Here is the cooling channel 26 or the coolant line connected to a cutting machine and supplied there with coolant / lubricant. Furthermore, a cooling channel runs 26 for example, to a position 30 below the cutting tool 18 so that there can be an active cooling. In addition, cooling channels can 26 be configured such that in one position 32 an outlet opening 34 above the cutting tool 18 and in the position 36 an outlet opening 38 below the cutting tool 18 is provided.

Bezüglich einer Ausgestaltung des Kühlkanals 26 beziehungsweise der Kühlkanäle 26 durch ein additives Verfahren hat die Möglichkeit, unterschiedliche Kühlkanäle 26 frei einzubringen, den Vorteil, dass die Kühlkanäle 26 für das Kühlmedium optimiert werden können. So ist es von Vorteil wenn bei einer Öl-Luftschmierung (MMS) der Kühlkanal 26 ohne Umlenkungen ausgebildet ist. Verwirbelungen innerhalb des Kühlkanals 26 führen zur teilweisen Ausscheidung des Öles nach dem Wirbel. Wird der Kühlkanal 26 jedoch so ausgestaltet, dass keine Engstellen und Umlenkungen vorliegen, bleibt das Mischungsverhältnis erhalten.With respect to an embodiment of the cooling channel 26 or the cooling channels 26 by an additive method has the possibility of different cooling channels 26 free to bring in the advantage that the cooling channels 26 can be optimized for the cooling medium. So it is advantageous if in an oil-air lubrication (MMS) of the cooling channel 26 is formed without deflections. Turbulence within the cooling channel 26 lead to partial excretion of the oil after the vortex. Will the cooling channel 26 However, designed so that there are no bottlenecks and deflections, the mixing ratio is maintained.

Es ist ferner gezeigt, dass Ventile 40, 42, in Form von Schrauben, vorgesehen sind, durch welche der Austritt von Kühlmittel aus dem Austrittsöffnungen 34, 38 ermöglicht oder verhindert werden können. Hierdurch kann bestimmt werden, ob der Prozess durch die Oberkühlung oder durch die untere Kühlung beaufschlagt wird. Ferner besteht die Möglichkeit die Kühlleistung selektiv, beispielsweise in einem Verhältnis von 60% zu 40% der Oberkühlung zu der Unterkühlung einzustellen.It is further shown that valves 40 . 42 , in the form of screws, are provided, through which the escape of coolant from the outlet openings 34 . 38 enabled or prevented. In this way, it can be determined whether the process is applied by the upper cooling or by the lower cooling. Furthermore, it is possible to selectively set the cooling capacity, for example in a ratio of 60% to 40% of the top cooling to the supercooling.

Grundsätzlich bietet der hier beschriebene Werkzeughalter 10 somit die folgenden Möglichkeiten:

a) Kühlung des Schneidstoffes gleichzeitig von oben durch die Austrittsöffnung 34 und von durch die Austrittsöffnung 38;
b) Kühlung des Schneidstoffes ausschließlich von oben durch die Austrittsöffnung 34 wenn das Ventil 42 den Durchfluss verhindert und das Ventil 40 den Durchfluss erlaubt;
c) Kühlung des Schneidstoffes ausschließlich von unten durch die Austrittsöffnung 38 wenn das Ventil 40 den Durchfluss verhindert und das Ventil 42 den Durchfluss erlaubt;
d) Kühlung des Schneidenuntergrundes an der Position 30.

In principle, the tool holder described here offers 10 thus the following possibilities:

a) cooling of the cutting material simultaneously from above through the outlet opening 34 and from through the exit opening 38 ;
b) cooling of the cutting material exclusively from above through the outlet opening 34 when the valve 42 prevents the flow and the valve 40 allows the flow;
c) cooling of the cutting material exclusively from below through the outlet opening 38 when the valve 40 prevents the flow and the valve 42 allows the flow;
d) cooling the cutting surface at the position 30 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Werkzeughalter toolholder
1212: Grundkörper body
1414: Fixierbereich fusing
1616: Aufnahmebereich reception area
1818: Zerspanungswerkzeug cutting tool
2020: Schraube screw
2222: Kavität cavity
2424: Tragestruktur support structure
2626: Kühlkanal cooling channel
2828: Position position
3030: Position position
3232: Position position
3434: Austrittsöffnung outlet opening
3636: Position position
3838: Austrittsöffnung outlet opening
4040: Ventil Valve
4242: ventil Valve

Claims

Tool holder for a cutting machine, comprising a base body ( 12 ) with a fixing area ( 14 ) for fixing the tool holder ( 10 ) in the cutting machine and having a receiving area ( 16 ) for receiving and fixing a cutting tool ( 18 ), characterized in that the basic body ( 12 ) at least partially from a cavity ( 22 ) carrying structure ( 24 ), wherein the cavities ( 22 ) are filled with a particulate material.

Tool holder according to claim 1, characterized in that the basic body ( 12 ) is at least partially shaped by an additive process.

Tool holder according to claim 1 or 2, characterized in that the basic body ( 12 ) a cooling structure having at least one cooling channel ( 26 ) having.

Tool holder according to claim 3, characterized in that the flow direction of coolant through the at least one cooling channel ( 26 ) is adjustable.

Tool holder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cavities ( 22 ) are shaped in the form of a honeycomb structure.

Tool holder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cavities ( 22 ) carrying structure ( 24 ) is formed of steel.

Tool holder according to one of claims 1 to 6, characterized in that the particulate material is selected from the group consisting of metals, sand or granite.

Method for producing a tool holder ( 10 ) for a cutting machine according to one of claims 1 to 7, wherein a base body ( 12 ) with a fixing area ( 14 ) for fixing the tool holder ( 10 ) in the cutting machine and a receiving area ( 16 ) for receiving and fixing a cutting tool ( 18 ) is formed, wherein the main body ( 12 ) at least partially from a cavity ( 22 ) carrying structure ( 24 ) and wherein the cavities ( 22 ) are provided with a particulate material.

Method according to claim 8, characterized in that the basic body ( 12 ) is formed at least partially by an additive process, wherein the additive process is carried out using a particulate raw material, the support structure ( 24 ) is formed from the particulate raw material and the particulate raw material in the cavities formed ( 22 ) remains.

A method according to claim 8, characterized in that first the support structure ( 24 ) with at least partially open cavities ( 22 ), the cavities ( 22 ) are filled with a particulate material and then sealed.