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Die Erfindung betrifft eine Reduzierhülse zum Einsetzen in einem Dehnspannfutter einer Schneidvorrichtung sowie eine Schneidvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind Reduzierhülsen bekannt, die bei Schneidvorrichtungen eingesetzt werden, um beispielsweise ein Schneidwerkzeug wie einen Schaftfräser oder einen Bohrer aufzunehmen, das einen geringen Durchmesser hat. Die Reduzierhülse verringert den effektiven Durchmesser zur Aufnahme des Schneidwerkzeugs, indem die Reduzierhülse in das Dehnspannfutter der Schneidvorrichtung eingesetzt wird, wobei das Schneidwerkzeug wiederum in die Reduzierhülse eingesetzt wird.
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Zur Kühlung des eingesetzten Schneidwerkzeugs ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Reduzierhülse selbst Strukturen aufweisen kann, mit denen Kühlmittel zum Schneidwerkzeug transportiert wird. Bei den Strukturen kann es sich um in der Reduzierhülse ausgebildete Kühlmittelleitungen handeln, die entsprechende Austrittsdüsen an einer Stirnseite aufweisen, das zum schneidenden Ende des Schneidwerkzeugs ausgerichtet ist. Im Betrieb der Schneidvorrichtung tritt das Kühlmittel entsprechend über die Austrittsdüsen aus und trifft auf das Schneidwerkzeug, sodass dieses während des Betriebs effektiv gekühlt wird.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Reduzierhülsen werden die Austrittsdüsen nachträglich in die Reduzierhülse eingebracht, beispielsweise gebohrt. Als nachteilig hat sich hierbei herausgestellt, dass der Herstellungsaufwand hoch ist, da ein zusätzlicher Herstellungsschritt benötigt wird, um die Kühlmittelleitungen vorzusehen. Als nachteilig hat sich ferner herausgestellt, dass die Kühlmittezufuhr zum Schneidwerkzeug nicht besonders effizient ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reduzierhülse bereitzustellen, die eine effektive Kühlung des verwendeten Schneidwerkzeugs in kostengünstiger Weise ermöglicht, indem das Kühlmittel effizient zum Schneidwerkzeug transportiert wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Reduzierhülse gelöst, die zum Einsetzen in einem Dehnspannfutter einer Schneidvorrichtung ausgebildet ist, mit einem im Wesentlichen zylindrischen Körper, der eine Längsachse der Reduzierhülse und einen Aufnahmeraum für ein Schneidwerkzeug definiert, wobei der Körper ein axiales Vorderende sowie ein zum Vorderende entgegengesetztes, axiales Hinterende umfasst, über das die Reduzierhülse in das Dehnspannfutter der Schneidvorrichtung einsetzbar ist, wobei am axialen Vorderende ein Austrittselement vorgesehen ist, über das ein Kühlmittel auf das Schneidwerkzeug ausgestoßen werden kann, wobei sich entlang des Körpers zumindest eine Kühlleitung bis zum Austrittselement erstreckt, die einen Körperleitungsabschnitt und einen Austrittselementabschnitt umfasst, wobei in dem Austrittselement zumindest eine kanalartige Austrittsdüse ausgebildet ist, die mit der zumindest einen Kühlleitung in Strömungsverbindung steht, und wobei sich der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung zum axialen Vorderende hin verringert oder gleich bleibt.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Kühlmittelzufuhr zum Schneidwerkzeug dadurch effizienter zu gestalten, dass sich der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung zum axialen Vorderende hin verringert, sodass sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels aufgrund des sich verändernden Strömungsquerschnitts verändert, insbesondere erhöht, wodurch die Kühlung des Schneidwerkzeugs entsprechend effizienter ist. Dies kann auch dadurch erreicht werden, dass der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung gleich bleibt, sofern die Kühlleitung besonders ausgebildet ist, beispielsweise als Kanal. Hierbei wird das Venturi-Prinzip angewendet, das den Strömungsquerschnitt und die Strömungsgeschwindigkeit in Relation zueinander setzt. Die Kühlleitung erstreckt sich ferner insbesondere durch den im Wesentlichen zylindrischen Körper, sodass die Kühlleitung im Bereich des axialen Hinterendes beginnt und sich bis zum Austrittselement erstreckt, wobei dieser Bereich als Körperleitungsabschnitt definiert ist. Das Austrittselement ist insbesondere einstückig mit dem zylindrischen Körper ausgebildet, sodass es das axiale Vorderende der Reduzierhülse ausbildet.
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Ein Aspekt sieht vor, dass der Strömungsquerschnitt der Austrittsdüse kleiner ist als der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung, insbesondere des Körperleitungsabschnitts und/oder des Austrittselementabschnitts der Kühlleitung. Die Veränderung des Strömungsquerschnitts der Kühlleitung kann somit an unterschiedlichen Stellen erfolgen, beispielsweise innerhalb des Körperleitungsabschnitts, im Austrittselementabschnitt oder erst an der Austrittsdüse selbst. Generell weist die Kühlleitung jedoch einen größeren Strömungsquerschnitt in einem von der Austrittsdüse unterschiedlichen Bereich auf.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass sich der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung kontinuierlich verringert. Folglich ist keine Stufe oder Absatz in der Kühlleitung vorhanden, an der sich das Kühlmittel stauen könnte.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Kühlleitung einen Kühlverteilerabschnitt umfasst, über den das Kühlmittel an mehrere Austrittsdüsen verteilt wird, wobei dem Kühlverteilerabschnitt wenigstens zwei kanalartige Austrittsdüsen zugeordnet sind, insbesondere wobei sich der Kühlverteilerabschnitt lediglich über einen Teilbereich des Umfangs des Körpers erstreckt. Mit dem Kühlverteilerabschnitt ist es möglich, dass mehrere Austrittsdüsen von einer gemeinsamen Kühlleitung versorgt werden, da das durch die Kühlleitung strömende Kühlmittel über den Kühlverteilerabschnitt auf die dem Kühlverteilerabschnitt zugeordneten Austrittsdüsen verteilt wird. Beispielsweise sind drei Austrittsdüsen pro Kühlleitung vorgesehen, die über den Kühlverteilerabschnitt entsprechend mit Kühlmittel versorgt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Kühlverteilerabschnitt zwischen dem Körperleitungsabschnitt und dem Austrittselementabschnitt angeordnet, insbesondere wobei sich der Kühlverteilerabschnitt im Wesentlichen senkrecht zur zugeordneten Kühlleitung erstreckt. Der Kühlverteilerabschnitt stellt demnach die Schnittstelle zwischen dem Körperleitungsabschnitt und dem Austrittselementabschnitt dar, sodass das über die Kühlleitung, insbesondere den Körperleitungsabschnitt, strömende Kühlmittel im Kühlverteilerabschnitt auf die entsprechend zugeordneten Austrittsdüsen verteilt wird, die im Austrittselementabschnitt vorgesehen sind.
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Das Austrittselement ist beispielsweise ein scheibenförmig ausgebildeter Endabschnitt der Reduzierhülse, der einen vergrößerten Durchmesser gegenüber dem zylindrischen Körper aufweist, sodass sich in diesem Übergangsbereich in einfacher Weise der Kühlverteilerabschnitt ausbilden lässt, um die mehreren Austrittsdüsen, die einem Körperleitungsabschnitt zugeordnet sind, mit dem Kühlmittel zu versorgen.
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Das Austrittselement, welches scheibenförmig ausgebildet ist, stellt insbesondere einen axialen Anschlag dar, über den die Reduzierhülse in das Dehnspannfutter der Schneidvorrichtung eingesetzt werden kann.
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Insbesondere sind mehrere Kühlleitungen vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang des Körpers verteilt sind, wobei jeder der mehreren Kühlleitungen mehrere Austrittsdüsen zugeordnet sind, insbesondere drei Austrittsdüsen pro Kühlleitung. Hierdurch ist sichergestellt, dass das in der Reduzierhülse eingesetzte Schneidwerkzeug in homogener Weise mit Kühlmittel versorgt werden kann, da es über den Umfang verteilt mit Kühlmittel versorgt wird. Die mehreren Austrittsdüsen pro Kühlleitung stellen sicher, dass eine feine und homogen verteilte Kühlung des Schneidwerkzeugs erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Körperleitungsabschnitt der Kühlleitung als ein Kühlkanal im Körper ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Kühlleitung, insbesondere der Körperleitungsabschnitt der Kühlleitung, als ringförmig geschlossener Kanal ausgebildet ist, der demnach im Körper eingebettet ist. Die Kühlleitung ist (bis auf die Enden) folglich von außen nicht zu sehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Körperleitungsabschnitt der Kühlleitung als eine Nut in der Außenoberfläche des Körpers ausgebildet. Demnach ist der Körperleitungsabschnitt nach radial außen gerichtet offen ausgebildet, wobei der Körperleitungsabschnitt durch die Schneidvorrichtung, insbesondere das Dehnspannfutter, in das die Reduzierhülse eingesetzt wird, nach radial außen hin begrenzt wird, wenn die Reduzierhülse in der Schneidvorrichtung eingesetzt ist. Folglich ergibt sich für den Körperleitungsabschnitt ebenfalls eine kanalartige Struktur, sofern die Reduzierhülse in der Schneidvorrichtung eingesetzt ist. Die Ränder der kanalartigen Struktur sind lediglich durch die Außenoberfläche des Körpers und der Schneidvorrichtung gebildet. Die Nut in der Außenoberfläche des Körpers kann generell auch als Mulde bezeichnet werden.
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Ein weiterer Aspekt sieht mehrere Austrittsdüsen vor, die entlang einer Kreislinie an der vorderen Stirnfläche des Körpers angeordnet sind und/oder jeweils eine kreisförmige Austrittsöffnung aufweisen. Hierdurch lässt sich das Schneidwerkzeug in homogener Weise mit dem Kühlmittel beaufschlagen, sodass dies in effizienter Weise gekühlt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Austrittsdüse derart im Austrittselement angeordnet, dass eine Austrittsachse der Austrittsdüse einen Winkel zwischen im Wesentlichen 1° und 45° zur Längsachse des Körpers hat, insbesondere zwischen 3° und 30°. Das Kühlmittel tritt unter einem Winkel in Bezug auf die Längsachse des Körpers aus, also die Mittelachse des Körpers, der sicherstellt, dass das Kühlmittel zum Schneidwerkzeug hin gerichtet ist. Das austretende Kühlmittel trifft somit auf die Spitze des Schneidwerkzeugs, die mit einem zu bearbeitenden Werkstück in Kontakt ist, wodurch diese entsprecht effektiv gekühlt ist.
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Ferner kann der Körper im Bereich des axialen Hinterendes und beabstandet zu einer hinteren Stirnseite zumindest bereichsweise eine umlaufende Sicke aufweisen, wobei die Sicke einen verringerten Durchmesser hat. Über die Sicke lässt sich die Reduzierhülse in einfacher Weise in die Schneidvorrichtung einfädeln, da die Sicke einen verringerten Durchmesser gegenüber dem Körper hat. Dies bedeutet, dass sich die Reduzierhülse auch unter einem leichten Winkelversatz in das Schneidwerkzeug einsetzen lässt, wobei sich die Reduzierhülse anschließend im Wesentlichen selbst ausrichtet, wenn sie weiter in die Schneidvorrichtung eingeschoben wird. Die Reduzierhülse lässt sich entsprechend einfacher in die Schneidvorrichtung einsetzen.
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Insbesondere ist am axialen Hinterende ein Innengewinde ausgebildet, über das eine Längenverstellschraube eindrehbar ist. Die Längenverstellschraube stellt eine Verbindung zwischen der Schneidvorrichtung und der Reduzierhülse dar, über die sich die axiale Länge einstellen lässt, da hierdurch die Reduzierhülse nicht bis zu einem axialen Anschlag im Dehnspannfutter der Schneidvorrichtung eingesetzt werden muss.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist im Körper zumindest ein durchgehender Schlitz ausgebildet, der sich parallel zur Längsachse und/oder bis zum axialen Vorderende der Reduzierhülse erstreckt, insbesondere bis zur vorderen Stirnseite. Der Schlitz stellt sicher, dass sich die Reduzierhülse entsprechend in radialer Richtung einstellen lässt, beispielsweise über das Dehnspannfutter, in das die Reduzierhülse eingesetzt ist. Hierdurch kann über das Dehnspannfutter und die zwischengeordnete Reduzierhülse eine Klemmkraft auf ein in die Reduzierhülse eingesetztes Schneidwerkzeug ausgeübt werden, ohne dass die Reduzierhülse beschädigt wird. Der Durchmesser der Reduzierhülse wird durch das Dehnspannfutter entsprechend verringert, sofern eine radial einwärts gerichtete Kraft auf die Reduzierhülse wirkt.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der Körper einstückig ausgebildet ist, wobei die Austrittsdüsen und/oder die zumindest eine Kühlleitung bohrungsfrei ausgebildet sind bzw. ist, insbesondere wobei die Austrittsdüsen und/oder die zumindest eine Kühlleitung bei der Herstellung des Körpers ausgebildet worden sind bzw. ist, vorzugsweise wobei der Körper in einem dreidimensionalen Druckverfahren hergestellt worden ist, und insbesondere aus 1.2343 oder 1.2344 Metallpulver besteht. Die Reduzierhülse lässt sich so in kostengünstiger Weise herstellen, insbesondere die sich verringernden Strömungsquerschnitte der zumindest einen Kühlleitung. Ferner entfällt der nachträgliche Herstellungsschritt, bei dem die Kühlleitung in den bereits hergestellten Körper eingebracht wird, da die Kühlleitung während der Herstellung des Körpers bereits eingebracht werden muss. Mit dem 3D-Druckverfahren ist es in einfacher und kostengünstiger Weise möglich, die Reduzierhülse herzustellen, wobei dies über ein entsprechendes Metallpulver geschieht, das die benötigten Eigenschaften aufweist. Insbesondere weist der mit dem Metallpulver im 3D-Druckverfahren hergestellte Körper hinsichtlich der Steifigkeit und Festigkeit die geforderten Eigenschaften auf.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Schneidvorrichtung gelöst, mit einer Reduzierhülse der zuvor genannten Art. Die zuvor genannten Vorteile der Reduzierhülse ergeben sich in analoger Weise für die Schneidvorrichtung, die eine entsprechende Reduzierhülse umfasst.
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Ein Aspekt sieht vor, dass die Schneidvorrichtung einen Aufnahmeabschnitt aufweist, in den die Reduzierhülse eingesetzt ist, wobei eine Längenverstellschraube vorgesehen ist, die mit der Schneidvorrichtung und der Reduzierhülse gekoppelt ist, insbesondere mit dem Innengewinde am axialen Hinterende des Körpers. Über die Längenverstellschraube lässt sich die axiale Länge der Schneidvorrichtung einstellen, da die Reduzierhülse entsprechend über die Längenverstellschraube nach axial vorne in Bezug auf die Schneidvorrichtung, insbesondere den Aufnahmeabschnitt, verstellt werden kann, wodurch sich eine größere axiale Länge der gesamten Schneidvorrichtung ergibt, insbesondere des in der Schneidvorrichtung eingesetzten Schneidwerkzeugs.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Reduzierhülse über eine zur vorderen Stirnfläche entgegengesetzten Anschlagsfläche des Austrittselements an einer Gegenfläche am Aufnahmeabschnitt direkt anliegt, insbesondere dichtringfrei. Das Austrittselement bildet dabei die Anschlagsfläche aus, über die die Reduzierhülse formschlüssig am Aufnahmeabschnitt der Schneidvorrichtung anliegt. Bei dem Dehnspannfutter handelt es sich insbesondere um ein Hydraulikspannfutter.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Reduzierhülse,
- - 2a bis 2e Darstellung einer erfindungsgemäßen Reduzierhülse gemäß einer ersten Ausführungsform,
- - 3a bis 3e Darstellung einer erfindungsgemäßen Reduzierhülse gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- - 4a bis 4e Darstellung einer erfindungsgemäßen Reduzierhülse gemäß einer dritten Ausführungsform, und
- - 5a bis 5e Darstellungen einer Reduzierhülse gemäß einer vierten Ausführungsform.
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In 1 ist eine Schneidvorrichtung 10 gezeigt, die ein Dehnspannfutter 12 umfasst, in dem eine Reduzierhülse 14 aufgenommen ist. In der Reduzierhülse 14 ist ein Schneidwerkzeug 16 aufgenommen, sodass die Reduzierhülse 14 zwischen dem Dehnspannfutter 12 der Schneidvorrichtung 10 und dem Schneidwerkzeug 16 angeordnet ist. Bei dem Schneidwerkzeug 16 handelt es sich beispielsweise um einen Bohrer.
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Darüber hinaus umfasst die Schneidvorrichtung 10 in der gezeigten Ausführungsform eine optionale Längenverstellschraube 18, über die die axiale Position der Reduzierhülse 14 innerhalb des Dehnspannfutters 12 eingestellt werden kann, das einen entsprechenden Aufnahmeabschnitt 20 aufweist, in dem die Reduzierhülse 14 aufgenommen ist.
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Die in 1 dargestellte Reduzierhülse 14 wird nachfolgend anhand der 2 bis 5 detailliert erläutert, wobei unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind.
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In den 2a bis 2e ist die Reduzierhülse 14 gemäß einer ersten Ausführungsform in zwei unterschiedlichen Perspektivansichten (2a und 2b) sowie in einer Frontansicht (2c), einem Längsschnitt (2d) und einer Rückansicht (2e) dargestellt.
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Die Reduzierhülse 14 weist ein axiales Vorderende 22 mit vorderer Stirnfläche 23 sowie ein zum Vorderende 22 entgegengesetztes, axiales Hinterende 24 mit hinterer Stirnfläche 25 auf. Das Vorderende 22 sowie das Hinterende 24 sind jeweils an einem im Wesentlichen zylindrischen Körper 26 vorgesehen, der eine Längsachse L der Reduzierhülse 14 definiert. Zudem bildet der zylindrische Körper 26 einen Aufnahmeraum 28 für das Schneidwerkzeug 16 aus, wobei der Aufnahmeraum 28 durch die Wandung des zylindrischen Körpers 26 definiert ist, insbesondere in radialer Richtung.
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Des Weiteren geht aus den 2 hervor, dass die Reduzierhülse 14 am axialen Vorderende 22 ein Austrittselement 30 aufweist, welches im eingesetzten Zustand von der Schneidvorrichtung 10 wegweist, insbesondere zum aktiven Ende des Schneidwerkzeugs 16 weist. Über das Austrittselement 30 kann ein Kühlmittel auf das entsprechend in die Reduzierhülse 14 eingesetzte Schneidwerkzeug 16 ausgestoßen werden, wobei hierzu in der Reduzierhülse 14 zumindest eine Kühlleitung 32 vorgesehen ist, die sich bis zum Austrittselement 30 erstreckt.
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Die Kühlleitung 32 umfasst einen Körperleitungsabschnitt 34, der in der gezeigten Ausführungsform im Körper 26 eingebettet ist und sich vom axialen Hinterende 24 bis zum axialen Vorderende 22 erstreckt, wie aus der 2d hervorgeht. Des Weiteren umfasst die Kühlleitung 32 einen Austrittselementabschnitt 36, der im Austrittselement 30 vorgesehen ist. Der Austrittselementabschnitt 36 geht in eine kanalartige Austrittsdüse 38 über, die an der vordere Stirnseite 23 der Reduzierhülse 14 vorgesehen ist, die über die vom zylindrischen Körper 26 wegweisende Fläche des Austrittselements 30 gebildet ist.
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Die kanalartige Austrittsdüse 38 steht dementsprechend mit der Kühlleitung 32 in Strömungsverbindung, sodass das Kühlmittel an der Austrittsdüse 38 austreten kann, um auf das in die Reduzierhülse 14 eingesetzte Schneidwerkzeug 16 zu wirken.
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Des Weiteren geht aus den 2a bis 2e hervor, dass die Kühlleitung 32 einen Kühlverteilerabschnitt 40 umfasst, der in der gezeigten Ausführungsform zu Beginn des Körperleitungsabschnitts 34 vorgesehen ist (siehe 2b und 2d), sodass das der Reduzierhülse 14 zugeführte Kühlmittel bereits im zylindrischen Körper 26 auf mehrere Körperleitungsabschnitte 34 verteilt wird, insbesondere drei Körperleitungsabschnitte 34, die einer Kühlleitung 32 zugeordnet sind. Demnach sind der Anzahl der Körperleitungsabschnitte 34 pro Kühlleitung 32 entsprechend drei Austrittsdüsen 38 am Austrittselement 30 vorgesehen, die jeweils mit den Körperleitungsabschnitten 34 in Strömungsverbindung stehen.
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Wie aus der 2b ferner hervorgeht, erstreckt sich der Kühlverteilerabschnitt 40 lediglich über einen Teilbereich des Umfangs des Körpers 26, wobei der Kühlverteilerabschnitt 40 im Wesentlichen senkrecht zur zugeordneten Kühlleitung 32 ausgerichtet ist. Die Kühlleitung 32 erstreckt sich entlang der Längsachse L, wohingegen der Kühlverteilerabschnitt 40 sich in Umfangsrichtung, also im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L erstreckt.
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Der Kühlverteilerabschnitt 40 ist, wie in den 2b und 2d gezeigt, als ein Längsschlitz ausgebildet, der sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L bzw. Hauptrichtung der Kühlleitung 32 erstreckt.
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Aus den 2a bis 2e geht ferner hervor, dass die Reduzierhülse 14 insgesamt vier Kühlleitungen 32 umfasst, die jeweils drei Körperleitungsabschnitte 34 sowie drei Austrittselementabschnitte 36 umfassen, die mit drei kanalartigen Austrittsdüsen 38 in Strömungsverbindung stehen.
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Die Körperleitungsabschnitte 34 sind dabei jeweils als Kühlkanäle im Körper 26 ausgebildet, also im Körper 26 eingebettet.
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Generell erstrecken sich die mehreren Kühlleitungen 32 gleichmäßig über den Umfang des Körpers 26, sodass auch die zugeordneten Austrittsdüsen 38 im Wesentlichen symmetrisch am Austrittselement 30 angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine homogene Kühlung des Schneidwerkzeugs 18.
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Des Weiteren geht insbesondere aus der 2a sowie der 2d hervor, dass sich die Austrittsdüsen 38 entlang einer Kreislinie 42 an der vorderen Stirnfläche 23 des Körpers 26 erstrecken, insbesondere des Austrittselements 30. Die Austrittsdüsen 38 selbst weisen dabei ebenfalls eine kreisförmige Geometrie auf.
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Darüber hinaus sind die Austrittsdüsen 38 derart am Austrittselement 30 angeordnet, dass die Austrittsdüsen 38 jeweils eine Austrittsachse A haben, die einen Winkel α zur Längsachse L des Körpers 26 hat, der zwischen 1° und 45° beträgt, insbesondere zwischen 3° und 30°. Dies stellt sicher, dass das über die Austrittsdüsen 38 ausströmende Kühlmittel zu dem sich entlang der Längsachse L des Körpers 26 erstreckenden Schneidwerkzeug 16 gerichtet wird, insbesondere der Spitze des Schneidwerkzeugs 16.
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Des Weiteren kann die Kühlleitung 32 generell einen sich verringernden Strömungsquerschnitt aufweisen, der sich zum axialen Vorderende 22 der Reduzierhülse 14 verringert. In der gezeigten Ausführungsform ist dies beispielsweise dadurch gewährleistet, dass sich der Strömungsquerschnitt über den Kühlverteilerabschnitt 40 entsprechend verringert, indem die jeweiligen Körperleitungsabschnitte 34 einen geringeren Strömungsquerschnitt als die Kühlleitung 32 vor dem Kühlverteilerabschnitt 40 aufweisen. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels, das über den jeweiligen Körperleitungsabschnitt 34 strömt, erhöht wird, da sich der Strömungsquerschnitt entsprechend verringert. Die Körperleitungsabschnitte 34 selbst können einen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt aufweisen, der insbesondere demjenigen der Austrittsdüsen 38 entspricht.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass sich der Strömungsquerschnitt eines jeden Körperleitungsabschnitts 34 ebenfalls in Richtung zum axialen Vorderende 22 verringert. Ferner kann vorgesehen sein, dass sich der Strömungsquerschnitt im jeweiligen Austrittselementabschnitt 36 in Richtung zum axialen Vorderende 22 verringert bzw. der der Austrittsdüsen 38 entsprechend verringert ist.
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Generell ist hierdurch gewährleistet, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels zu den Austrittsdüsen 38 hin erhöht, wodurch eine effiziente Kühlung des Schneidwerkzeugs 16 erreicht wird.
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Des Weiteren geht aus den 2a bis 2e hervor, dass der Körper 26 im Bereich des axialen Hinterendes 24 eine Sicke 44 umfasst, die umlaufend ausgebildet ist und einen verringerten Durchmesser gegenüber dem Körper 26 hat. Die Sicke 44 ist dabei von der hinteren Stirnseite 25 beabstandet am Köroer 26 vorgesehen. Über die Sicke 44 ist sichergestellt, dass sich die Reduzierhülse 14 in einfacher Weise in das Dehnspannfutter 12 der Schneidvorrichtung 10 einfädeln lässt, da der Durchmesser im Bereich des axialen Hinterendes 24 entsprechend teilweise verringert ist.
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Darüber hinaus ist im Bereich des axialen Hinterendes 24 ein Innengewinde 46 vorgesehen, über das die Reduzierhülse 14 mit der Längenverstellschraube 18 (siehe 1) gekoppelt werden kann, wodurch sich die Reduzierhülse 14 in der Schneidvorrichtung 10 entsprechend in axialer Richtung verstellen lässt. Hierdurch kann das in der Reduzierhülse 14 aufgenommene Schneidwerkzeug 16 axial verstellt werden, insbesondere samt Reduzierhülse 14.
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Reduzierhülse 14 zudem vier durchgehende Schlitze 48, die im Körper 26 vorgesehen sind und sich parallel zur Längsachse L erstrecken. Die durchgehenden Schlitze 48 erstrecken sich bis zum axialen Vorderende 22, insbesondere bis zur entsprechenden Stirnseite 23 am Austrittselement 20. Über die Schlitze 48 ist sichergestellt, dass die Reduzierhülse 14 ihren Durchmesser entsprechend verändern kann, sofern sich das Dehnspannfutter 12 zusammenzieht und einen Druck auf die Reduzierhülse 14 ausübt, wodurch das in der Reduzierhülse 14 aufgenommene Schneidwerkzeug 16 geklemmt werden kann.
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Wie aus den 2a bis 2e hervorgeht, weist das Austrittselement 30 Stege 50 auf, die sicherstellen, dass eine durchgehende vordere Stirnseite 23 am Austrittselement 30 gegeben ist, um die benötigte Stabilität der Reduzierhülse 14 zu erreichen.
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Insbesondere ist die Reduzierhülse 14 einstückig ausgebildet, also der Körper 26 samt Austrittselement 30, wobei die Austrittsdüsen 38 sowie die gesamte Kühlleitung 32 bohrungsfrei ausgebildet sind. Die Austrittsdüsen 38 sowie die Kühlleitung 32 sind entsprechend während der Herstellung des Körpers 26 bzw. der Reduzierhülse 14 ausgebildet worden, beispielsweise während eines dreidimensionalen Druckverfahrens.
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Dementsprechend kann die Reduzierhülse 14 aus einem Metallpulver hergestellt worden sein, beispielsweise dem Metallpulver 1.2343 oder 1.2344.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Strömungsquerschnitt der Austrittsdüsen 38 kleiner als derjenige der Kühlleitung 32 ist, sodass sich hierüber eine entsprechende Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels ergibt. Beispielsweise ist der Strömungsquerschnitt der Austrittsdüsen 38 kleiner als derjenige des Körperleitungsabschnitts 34 bzw. des Austrittselementabschnitts 36.
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Aus der 1 geht ferner hervor, dass das Austrittselement 30 eine zur vorderen Stirnfläche 23 entgegengesetzte Anschlagsfläche 51 aufweist, die mit einer Gegenfläche des Dehnspannfutters 12 zusammenwirkt, insbesondere des Aufnahmeabschnitts 20, um einen axialen Anschlag auszubilden. Da die Reduzierhülse 14 über die Anschlagsfläche 51 direkt an der entsprechenden Gegenfläche anliegt und die Kühlleitung 32 zumindest im Austrittselementabschnitt 36 nach außen geschlossen ausgebildet ist, wird keine Dichtung benötigt. Die entsprechende Schneidvorrichtung 10 ist also dichtringfrei im Bereich der Reduzierhülse 14 ausgebildet.
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In den 3a bis 3e ist eine zweite Ausführungsform der Reduzierhülse 14 in analogen Ansichten wie die erste Ausführungsform gezeigt.
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Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich dahingehend von der in den 2a bis 2e gezeigten Ausführungsform, dass die Kühlleitung 32, insbesondere die Körperleitungsabschnitte 34, nicht im zylindrischen Körper 26 eingebettet sind, vielmehr sind die Körperleitungsabschnitte 34 als eine Nut 52 in der Außenoberfläche 54 des Körpers 26 ausgebildet. Dies kann auch als Mulde bezeichnet werden.
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Die entsprechenden Nuten 52 wirken mit der Innenfläche des Dehnspannfutters 12 zusammen, in denen die Reduzierhülse 14 eingesetzt wird, um einen abschließenden Kühlkanal auszubilden.
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Wenn die Reduzierhülse 14 gemäß der zweiten Ausführungsform in das Dehnspannfutter 12 der Schneidvorrichtung 10 eingesetzt wird, schließt die Innenseite des Aufnahmeabschnitts 20 des Dehnspannfutters 12 die nach radial außen offenen Nuten 52 der Reduzierhülse 14 ab, um einen nach radial außen geschlossenen Kühlkanal auszubilden.
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Ferner ist in der gezeigten Ausführungsform der jeweilige Kühlverteilerabschnitt 40 zwischen den Körperleitungsabschnitt 34 und den Austrittselementabschnitt 36 angeordnet, wie aus den entsprechenden Figuren hervorgeht, insbesondere den 3a, 3b und 3d. Über den Kühlverteilerabschnitt 40 wird das zugeführte Kühlmittel an mehrere, dem entsprechenden Kühlverteilerabschnitt 40 zugeordnete Austrittsdüsen 38 verteilt, über die das Kühlmittel dann die Reduzierhülse 14 verlassen kann.
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Der Kühlverteilerabschnitt 40 erstreckt sich über einen Teilbereich des Umfangs des Körpers 26, wie aus der 3a hervorgeht, insbesondere über einen Umfangsabschnitt, der im Wesentlichen demjenigen der zugeordneten Austrittsdüsen 38 entspricht. Da sich der Kühlverteilerabschnitt 40 teilweise über den Umfang des Körpers 26 erstreckt, erstreckt er sich im Wesentlichen senkrecht zur zugeordneten Kühlleitung 32, wie ebenfalls in der 3a gezeigt ist.
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Der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung 32 verringert sich demnach zwischen dem Körperleitungsabschnitt 34 und dem Austrittselementabschnitt 36, nämlich im Bereich des Kühlverteilerabschnitts 40.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass sich der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung 32 im Austrittselementabschnitt 36 ebenfalls verringert.
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Generell ist hierdurch sichergestellt, dass sich der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung 32 zum axialen Vorderende 22 hin verringert im Vergleich zum Strömungsquerschnitt am axialen Hinterende 24.
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In den 4a bis 4e ist eine dritte Ausführungsform der Reduzierhülse 14 gezeigt, die sich dahingehend von den beiden zuvor genannten Ausführungsformen unterscheidet, dass kein Kühlverteilerabschnitt 40 vorgesehen ist.
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Vielmehr erstreckt sich die Kühlleitung 32 durchgehend von der dem axialen Hinterende 24 zugeordneten Stirnseite 25 bis zu der dem axialen Vorderende 22 zugeordneten Stirnseite 23. Dementsprechend erstreckt sich die Kühlleitung 32 durchgehend durch den Körper 26, insbesondere die gesamte Reduzierhülse 14.
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Der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung 32 kann sich dabei derart verringern, dass eine durchgehende Verringerung des Strömungsquerschnitts vorliegt. Dementsprechend ist der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung 32 im Bereich des axialen Hinterendes 24 größer als im Bereich des axialen Vorderendes 22.
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Dies ist herstellungstechnisch möglich, da die entsprechende Kühlleitung 32 bei der Herstellung der Reduzierhülse 14 hergestellt wird, nämlich in einem 3D-Druck beispielsweise. Insofern muss die Kühlleitung 32 nicht nachträglich eingebracht werden, beispielsweise gebohrt werden, wodurch es technisch (fast) unmöglich wäre, einen entsprechend sich kontinuierlich verändernden Durchmesser zu erhalten.
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Wie bereits zur Ausführungsform gemäß der 2a bis 2e erläutert, sind sowohl der Körperleitungsabschnitt 34 als auch der Austrittselementabschnitt 36 im entsprechenden Körper- bzw. Austrittselement 30 eingebettet, da sie vom entsprechenden Material des Körpers 26 umschlossen sind. Die Kühlleitung 32 ist demnach im Körper 26 eingebettet, sodass sie von außen nicht einsehbar ist, abgesehen von den Mündungen an den jeweiligen Stirnseiten 23, 25.
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Alternativ kann der Strömungsquerschnitt des als Kühlkanal ausgebildeten Körperleitungsabschnitts 34 jedoch auch konstant sein.
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In den 5a bis 5e ist eine vierte Ausführungsform der Reduzierhülse 14 gezeigt, die sich dahingehend von den zuvor genannten Ausführungsformen unterscheidet, dass der Kühlverteilerabschnitt 40 durch eine Bohrung gebildet ist, der im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L der Reduzierhülse 14 in den Körper 26 eingebracht wurde. Die Bohrung ist dabei insbesondere durch den Körper 26 durchgehend, wie aus der 5d hervorgeht, sodass zwei Kühlverteilerabschnitte 40 gleichzeitig hergestellt werden können.
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In analoger Weise zur zweiten Ausführungsform, die in den 3a bis 3e gezeigt ist, ist der Kühlverteilerabschnitt 40 zwischen dem Körperleitungsabschnitt 34 und dem Austrittselementabschnitt 36 der jeweiligen Kühlleitung 32 vorgesehen, sodass sich eine entsprechende Strömungsquerschnittverringerung der Kühlleitung 32 zwischen den beiden genannten Abschnitten 34, 36 ergibt.
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Ebenfalls wie in der zweiten Ausführungsform ist der Körperleitungsabschnitt 34 als eine Nut 52 in der entsprechenden Außenfläche 54 ausgebildet. Die Nut 52 wirkt dann mit der Innenseite des Dehnspannfutters 12 zusammen, um den nach außen abgeschlossenen Kühlkanal auszubilden.
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Hinsichtlich der unterschiedlichen Ausführungsformen ist lediglich auf die Unterschiede eingegangen, da die weiteren Aspekte entsprechend übertragbar sind.
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Wie insbesondere aus den Frontansichten der jeweiligen Ausführungsformen hervorgeht, sind die Austrittselemente 30 im Wesentlichen gleich ausgebildet. Insbesondere sind die Austrittselemente 30 und der Körper 26 einstückig miteinander ausgebildet, also zusammen im 3D-Druckverfahren hergestellt worden.
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Aufgrund des sich (zumindest optional) ändernden Strömungsquerschnitts der Kühlleitung 32 bei allen Ausführungsformen ist generell sichergestellt, dass eine effiziente Kühlung des Schneidwerkzeugs 16 möglich ist, da das Kühlmittel aufgrund des mit dem Strömungsquerschnitt einhergehenden Venturi-Prinzips mit einer größeren Geschwindigkeit an den Austrittsdüsen 38 vorliegt, sodass eine effektivere Kühlung möglich ist.
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Generell lassen sich unterschiedliche Geometrien der Kühlleitungen 32 vorsehen, beispielsweise dreieckige Querschnitte, konische Querschnitte oder ähnliches.
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Allgemein kann der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung 32 bei jeder Ausführungsform so ausgebildet sein, dass er sich kontinuierlich verringert, da die Reduzierhülse 14 im 3D-Druckverfahren hergestellt worden ist, sodass dies entsprechend möglich ist. Folglich ist der Strömungsquerschnitt der Kühlleitung 32 im Bereich des axialen Hinterendes 24 größer als im Bereich des axialen Vorderendes 22.
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Aufgrund des zur Herstellung verwendeten 3D-Druckverfahrens ist es auch möglich, die Körperleitungsabschnitte 34 als im Körper 26 eingebettete Kühlkanäle auszubilden, insbesondere ohne Nachbearbeitung der Reduzierhülse 14.
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Alternativ zur Längenverstellschraube 18 kann ein Stopfen in das Innengewinde 46 eingedreht werden, sodass sich die Kühlleitungen über die Reduzierhülse 14 auch schließen lassen. Das Schneidwerkzeug 16 würde dann lediglich über die äußeren, an der Schneidvorrichtung 10 vorgesehenen Kühlleitungen gekühlt werden, was auch als Außenkühlung bezeichnet wird.
