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Einleitung
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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Spanwerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Aufarbeitung eines solchen Spanwerkzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.
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Das Spanwerkzeug, das insbesondere von einem Schaftfräser gebildet sein kann, umfasst einen Halteabschnitt sowie einen Arbeitsabschnitt. Der Halteabschnitt dient dazu, das Spanwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme zu halten, während der Arbeitsabschnitt zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks dient. Der Halteabschnitt kann insbesondere eine individuell geformte Aufnahme aufweisen, mittels derer das Spanwerkzeug formschlüssig in einer Werkzeugaufnahme einer übergeordneten Spaneinrichtung aufnehmbar ist. Der Arbeitsabschnitt umfasst einen Kern und mindestens eine Spannut. In aller Regel weisen Spanwerkzeuge eine Mehrzahl von Spannuten, insbesondere vier Spannuten, auf. Eine jeweilige Spannut umfasst mindestens einen Nutrand, entlang dessen sich eine Umfangsschneidkante erstreckt. Letztere dient dazu, in unmittelbaren spanenden Eingriff mit einem jeweiligen Werkstück zu treten. An den Nutrand schließt sich eine Schnittflanke an, die sich in eine von der Spannut abgewandte Richtung ausgehend von dem Nutrand erstreckt.
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Die Spannut ist spiralförmig um eine Längsachse des Spanwerkzeugs gewunden, sodass im Zuge eines Eingriffs des Spanwerkzeugs mit einem jeweiligen Werkstück ein erzeugter Span abgeführt werden kann. Die Spannut ist derart ausgebildet, dass sich eine Nutwand der Spannut in radiale Richtung des Spanwerkzeugs betrachtet ausgehend von einem Umfangskreis des Spanwerkzeugs bis auf dessen Kern erstreckt. An einem dem Kern abgewandten Ende der Nutwand ist der Nutrand mit der Umfangsschneidkante ausgebildet. Der Kern als solcher ist in Form eines Vollquerschnitts ausgebildet, der einen Kernradius aufweist. Dieser ist kleiner als ein auf den Nutrand bezogener Außenradius des Spanwerkzeugs, wobei eine Differenz zwischen dem Kernradius und dem Außenradius typischerweise zumindest im Wesentlichen einer radial gemessenen Höhe der Nutwand entspricht.
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Stand der Technik
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Spanwerkzeuge der eingangs beschriebenen Art sind im Stand der Technik bereits bekannt. Hierzu wird insbesondere auf die Offenlegungsschrift
DE 10 2010 025 148 A1 hingewiesen. Diese betrifft ein Spanwerkzeug, das über insgesamt vier Spannuten gemäß vorstehender Beschreibung verfügt. Diese sind spiralförmig um eine Längsachse des Spanwerkzeugs gewunden, sodass mittels eines Drehantriebs des Spanwerkzeugs um seine Längsachse ein kontinuierlicher Abtrag eines Spans von einem zu bearbeitenden Werkstück erfolgen kann.
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Bei bekannten Spanwerkzeugen ist es üblich, diese nach einer gewissen Nutzungsdauer aufzuarbeiten und nach einer bestimmten Anzahl von Aufarbeitungen zu entsorgen. Bekannte Spanwerkzeuge weisen typischerweise eine Standzeit im Bereich von 80 min bis 120 min auf, bevor eine Aufarbeitung notwendig wird. Letztere kann je nach Spanwerkzeug lediglich nur ein einziges Mal bis hin zu dreimal durchgeführt werden, bevor das Spanwerkzeug derart stark abgetragen ist, dass ein weiteres Aufarbeiten, das in jedem Fall mit einem Abtrag von Material des Spanwerkzeugs einhergeht, nicht möglich ist. Die begrenzte Anzahl von Aufarbeitungen kann beispielsweise dadurch bedingt sein, dass der an dem Spanwerkzeug stattfindende Materialabtrag negative Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften des Spanwerkzeugs hat. Dies kann beispielsweise die Steifigkeit des Spanwerkzeugs betreffen, welches bei zu geringer Steifigkeit im Zuge des Zerspanungsprozesses beginnt zu schwingen und sodann innerhalb kürzester Zeit zu versagen. Ebenfalls wird durch ein wiederholtes Aufarbeiten das die Umfangsschneidkante stützende Material der Schnittflanke zunehmend „ausgedünnt“, sodass es zu einem Ausbrechen der Umfangsschneidkante im Zuge des weiteren Einsatzes des Spanwerkzeugs kommen kann. Insgesamt ist im Stand der Technik ein hoher Umsatz von Spanwerkzeugen zu beklagen, der wirtschaftliche Nachteile mit sich bringt.
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Aufgabe
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Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spanwerkzeug zur Verfügung zu stellen, dessen Wirtschaftlichkeit gegenüber dem Stand der Technik erhöht ist.
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Lösung
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Die zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Spanwerkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10.
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Das erfindungsgemäße Spanwerkzeug umfasst an seiner Schnittflanke mindestens zwei diskrete, sich sprungfrei aneinander anschließende Fasen. Diese Fasen, die auch als Facetten bezeichnet werden können, bilden gemeinsam teilweise die sich an den Nutrand anschließende Schnittflanke. Letztere ist in aller Regel - im Querschnitt des Spanwerkzeugs betrachtet - gegenüber einem Umfangskreis, der um die Längsachse des Spanwerkzeugs unter Ansetzen des Außenradius gezogen ist, geneigt ausgebildet. Auf diese Weise erstreckt sich die Schnittflanke ausgehend von dem Nutrand in radiale Richtung betrachtet auf den Kern zu, sodass zwischen der Schnittflanke und dem Umfangskreis ein Freiraum vorliegt, der sich mit zunehmendem Winkelschritt in Umfangsrichtung sowie ausgehend von dem Nutrand vergrößert. Ein Neigungswinkel der Schnittflanke, der zwischen einer an der Umfangsschneidkante angelegten Tangente und einer zu einer von der Längsachse des Spanwerkzeugs ausgehenden Radialachse senkrechten Achse eingeschlossen ist, wird als so genannter „Freiwinkel“ bezeichnet. Eine entsprechende Darstellung ist dem nachstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel entnehmbar, das den Stand der Technik zeigt.
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Die beiden Fasen des erfindungsgemäßen Spanwerkzeugs sind ausgehend von dem Nutrand hintereinander angeordnet, wobei sich die zweite Fase an ein dem Nutrand abgewandtes Ende der ersten Fase anschließt. Der sprungfreie Anschluss bedeutet, dass an dem Übergang zwischen den benachbarten Fasen kein Radialsprung in der Schnittflanke vorhanden ist. Die Fasen sind dadurch voneinander zu unterscheiden, dass sie - in einem senkrecht zu einer Längsachse des Spanwerkzeugs geführten Querschnitt betrachtet - unterschiedliche Freiwinkel aufweisen. Mithin schließt eine erste Tangente, die an dem Nutrand an die erste Fase angelegt ist, mit der zu der Radialachse senkrechten Normalachse einen anderen Winkel ein, als eine zweite Tangente, die an dem dem Nutrand abgewandten Ende der ersten Fase an die zweite Fase angelegt ist. Vorzugsweise ist der Freiwinkel der zweiten Fase größer als der Freiwinkel der ersten Fase. Der Freiwinkel der zweiten Fase bemisst sich zwischen der an dem Ende der ersten Fase an die zweite Fase angelegten Tangente und einer an dem Ende der ersten Fase an die erste Fase angelegten Tangente. An dem Ende der ersten Fase weist die Schnittflanke mithin einen Knick auf.
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Die erfindungsgemäße Unterteilung der Schnittflanke in mindestens zwei Fasen bietet den Vorteil, dass die Vorteile verschiedener Freiwinkel miteinander kombiniert werden können. Mithin kann insbesondere der Freiwinkel der ersten Fase besonders klein gewählt werden, wodurch unmittelbar an der Umfangsschneidkante ausreichend Material vorgehalten wird, das eine hohe Steifigkeit an der Umfangsschneidkante bewirkt sowie einen ausreichenden Materialvorrat für mehrfaches Aufarbeiten der Umfangsschneidkante bietet. Die erste Fase trägt mithin dazu bei, eine hohe Bearbeitungsqualität und eine hohe Standzeit zu erzielen, wobei im Vergleich zum Stand der Technik sogar mit höheren Vorschubgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann.
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Um trotz der Ausgestaltung einer Schnittflanke mit einem kleinen Freiwinkel zudem auf die vorteilhaften Eigenschaften bei Ausgestaltung der Schnittflanke mit einem größeren Freiwinkel nicht verzichten zu müssen, ist erfindungsgemäß die zweite Fase vorgesehen, die vorzugsweise mit einem größeren Freiwinkel ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere die Reibung zwischen dem Spanwerkzeug und dem Materialstück verringert werden. Auch wird sichergestellt, dass bei Anlegen einer hohen Vorschubgeschwindigkeit des Spanwerkzeugs durch das jeweilige Werkstück aufgrund des größeren Freiwinkels im Bereich der zweiten Fase eine Kollision der Schnittflanke mit dem Werkstück vermieden ist.
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Der sprungfreie Übergang zwischen den beiden Fasen bietet zudem den Vorteil, dass ein mehrfaches Aufarbeiten des Spanwerkzeugs möglich ist. Ein im Stand der Technik üblicher Rücksprung der Schnittflanke, der sich in aller Regel unmittelbar an die erste Fase anschließt, führt hingegen regelmäßig dazu, dass das Spanwerkzeug bereits nach wenigen Aufarbeitungen an der Umfangsschneidkante zu Ausbrechungen neigt. Dies liegt darin begründet, dass der an die erste Fase angeschlossen Rücksprung zu einem Materialdefizit an der Schnittflanke führt, wodurch dessen Stabilität deutlich eingeschränkt ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es nunmehr denkbar, das Spanwerkzeug bis zu zehn Mal aufzuarbeiten. Insgesamt erhält das erfindungsgemäße Spanwerkzeug hierdurch gegenüber den bekannten Spanwerkzeugen eine deutlich größere Lebensdauer und ist demzufolge wirtschaftlicher.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spanwerkzeugs liegt der Freiwinkel der ersten Fase in einem Bereich zwischen 1,5° und 4,5°. Vorzugsweise liegt der Freiwinkel in einem Bereich zwischen 2,0° und 4,0°, weiter vorzugsweise zwischen 2,5° und 3,5°. Ein derart geringer Freiwinkel sorgt für eine hohe Stabilität der Schnittflanke im Bereich der Umfangsschneidkante sowie für eine gute Ableitung von infolge von Betriebskräften anfallender Wärmeenergie von der Umfangsschneidkante in Richtung des Kerns des Spanwerkzeugs.
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Weiterhin kann ein solches Spanwerkzeug besonders von Vorteil sein, bei dem der Freiwinkel der zweiten Fase zwischen 5,0° und 10,0°, vorzugsweise zwischen 6,0° und 9,5°, weiter vorzugsweise zwischen 7,0° und 9,0°, liegt. Dieser größere Freiwinkel der zweiten Fase schafft einen zusätzlichen Freiraum zwischen dem Umfangskreis und der Schnittflanke, wodurch insbesondere eine Kollision der Schnittflanke mit dem jeweiligen Werkstück im Zuge des Vorschubs des Spanwerkzeugs vermieden wird.
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Vorteilhafterweise ist die erste Fase hinsichtlich ihrer Erstreckung entlang der Schnittflanke nur sehr klein ausgebildet und weist demzufolge vorzugsweise eine in Umfangsrichtung des Arbeitsabschnitts gemessene Bogenlänge im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,3 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, auf. Eine derartige Ausgestaltung der ersten Fase reicht bereits aus, um dem Spanwerkzeug an seiner Umfangsschneidkante eine gewünschte Stabilität und Steifigkeit zu verleihen sowie einen ausreichenden Materialvorrat vorzuhalten, der ein mehrfaches Aufarbeiten in der vorstehend beschriebenen Weise erlaubt. Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die in Umfangsrichtung des Arbeitsabschnitts gemessene Bogenlänge der zweiten Fase zwischen 0,5 mm und 1,2 mm, vorzugsweise zwischen 0,6 mm und 1,0 mm, beträgt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spanwerkzeugs umfasst die Schnittflanke, die mit der mindestens einen Spannut korrespondiert, mindestens drei Fasen. Vorzugsweise umfasst die Schnittflanke genau drei Fasen. Die dritte Fase schließt sich dabei an ein dem Nutrand abgewandtes Ende der zweiten Fase an, wobei ein Freiwinkel der dritte Fase sich von den Freiwinkeln der ersten beiden Fasen unterscheidet. Insbesondere kann der Freiwinkel der dritten Fase größer sein als die Freiwinkel der ersten beiden Fasen. Der Freiwinkel der dritten Fase bemisst sich zwischen zwei Tangenten, die beide an dem von dem Nutrand abgewandten Ende der zweiten Fase anliegen, wobei die eine Tangente an die zweite Fase und die andere Tangente an die dritte Fase angelegt ist. An dem Ende der zweiten Fase weist die Schnittflanke mithin einen Knick auf.
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Vorzugsweise liegt der Freiwinkel der dritten Fase in einem Bereich zwischen 10,0° und 14,0°, vorzugsweise zwischen 11,0° und 13,0°, weiter vorzugsweise zwischen 11,5° und 12,5°. In dem Bereich der dritten Fase, die am weitesten von dem Nutrand und mithin der Umfangsschneidkante entfernt ist, ist ein solch großer Freiwinkel realisierbar, ohne dass die technischen Eigenschaften des Spanwerkzeugs hierdurch negativ beeinträchtigt werden. Dies betrifft insbesondere eine ausreichende Steifigkeit des Spanwerkzeugs im Bereich der Umfangsschneidkante sowie den Materialvorrat, der zwecks mehrfacher Aufarbeitung erforderlich ist. Der größere Freiwinkel in der dritten Fase erlaubt insbesondere einen schnelleren Vorschub des Spanwerkzeugs durch das jeweilige Werkstück, da eine Kollision der Schnittflanke mit dem Werkstück vermieden ist. Zudem wird zusätzlicher Raum geschaffen, der für eine etwaige benachbarte Spannut zur Verfügung steht, sodass der benachbarten Spannut ausreichender Raum für eine schnelle Abführung eines jeweiligen Spans zur Verfügung steht. Mithin begünstigt der betragsmäßig größere Freiwinkel der dritten Fase den Spanfluss einer jeweilig benachbarten Spannut.
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Dabei kann es von besonderem Vorteil sein, wenn sich die dritte Fase über eine in Umfangsrichtung des Arbeitsabschnitts gemessene Bogenlänge im Bereich zwischen 1,0 mm und 3,0 mm, vorzugsweise zwischen 1,2 mm und 2,5 mm, erstreckt.
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Vorteilhafterweise umfasst das Spanwerkzeug insgesamt vier zumindest im Wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Spanwerkzeugs verteilte Spannuten, die jeweils eine Umfangsschneidkante und eine sich daran anschließende Schnittflanke aufweisen. Die Schnittflanken sind vorteilhafterweise allesamt in der gleichen Weise mit mindestens zwei, vorzugsweise drei, Fasen mit unterschiedlichen Freiwinkeln ausgebildet.
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Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Fasen kann es zudem von Vorteil sein, wenn der Kernradius mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 60 %, weiter vorzugsweise mindestens 70 %, des Außenradius beträgt. Die infolge einer solchen Ausgestaltung vergleichsweise massive Gestalt des Kerns trägt zu einer hohen Steifigkeit des erfindungsgemäßen Spanwerkzeugs bei, das infolgedessen zu geringen Schwingungen bzw. dem sogenannten „Rattern“ neigt. Die Ausgestaltung des Kerns mit einem vergleichsweise großen Kernradius führt unweigerlich dazu, dass der Spanraum einer jeweiligen Spannut gegenüber einer solchen Ausgestaltung, bei der der Kernradius einen geringeren Anteil des Außenradius ausmacht, verkleinert ist. Daher wird der Kern typischerweise vergleichsweise klein ausgeführt, um einen ausreichenden Abfluss des jeweiligen Spans sicherzustellen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung unter Verwendung der unterschiedlich geneigten Fasen trägt jedoch hier dazu bei, dass die Spannuten bzw. der Spanraum sich in Umfangsrichtung betrachtet ausreichend erstrecken, um einen zügigen Abfluss des Spans sicherstellen zu können. Folglich erlaubt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schnittflanke bzw. Schnittflanken die Erhöhung des Kernradius relativ zu dem Außenradius, wodurch die beschriebene Erhöhung der Steifigkeit des Spanwerkzeugs insgesamt erzielt wird.
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Weiterhin ist eine solche Ausgestaltung von Vorteil, bei der die Umfangsschneidkanten bezogen auf die Längsachse des Spanwerkzeugs nicht jeweils um genau 90° in Umfangsrichtung relativ zueinander versetzt sind, sondern leicht von dieser gleichmäßigen Versetzung abweichen. Insbesondere ist es denkbar, dass zwei benachbarte Umfangsschneidkanten um einen Winkel von 89° gegeneinander versetzt sind, während dieses Maß bei den jeweils nächsten Umfangsschneidkanten 91° beträgt. Eine solche Ungleichmäßigkeit trägt dazu bei, Schwingungen des Spanwerkzeugs zu vermeiden. Ebenfalls erhöht sich die Oberflächenqualität des Werkstücks, da ein „Einschleifen“ von Oberflächenstrukturen infolge gleichmäßiger Strukturen des Spanwerkzeugs vermieden werden. Stattdessen führt die ungleichmäßige Verteilung der Spannuten dazu, dass eine gegebenenfalls an einer Umfangsschneidkante hervorgerufene Ungleichmäßigkeit von den anderen Umfangsschneidkanten wieder ausgeglichen wird.
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In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die zugrunde liegende Aufgabe erfindungsgemäß mittels des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Das Verfahren sieht vor, dass zur Aufarbeitung eines Spanwerkzeugs mindestens eine Spannut desselben bearbeitet wird. Dies kann insbesondere mit einem Schleifwerkzeug, beispielsweise in Form einer Schleifscheibe, stattfinden. Hierbei wird entlang der Spannut Material abgetragen, sodass eine jeweilig verschlissene Umfangsschneidkante abgetragen und hierdurch ein neuer Nutrand mit einer neuen Umfangsschneidkante ausgebildet werden. Erfindungsgemäß wird die Schnittflanke, die der jeweiligen Spannut zugeordnet ist, umfangsseitig bearbeitet, sodass sich mindestens zwei diskrete, sich sprungfrei aneinander anschließende Fasen ausbilden. Diese Fasen werden analog zu vorstehender Beschreibung des erfindungsgemäßen Spanwerkzeugs ausgebildet, wobei sich die zweite Fase an ein dem Nutrand abgewandtes Ende der ersten Fase anschließt und die beiden Fasen unterschiedliche Freiwinkel aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Aufarbeitung führt zu einem Spanwerkzeug gemäß der vorstehend beschriebenen Weise. Entsprechend ergeben sich die vorstehend dargelegten Vorteile, die insbesondere eine längere Standzeit sowie ein gegenüber dem Stand der Technik mehrmaliges Aufarbeiten des Spanwerkzeugs ermöglichen. Insgesamt hat sich in Versuchen gezeigt, dass ein erfindungsgemäßes Spanwerkzeug unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens insgesamt dreimal länger verwendet werden kann als Spanwerkzeuge gemäß dem Stand der Technik. Hierbei wird zudem eine Bearbeitungsqualität betreffend das jeweilige Werkstück verbessert, da insbesondere Vibrationen sowie Ausbrechungen an der Umfangsschneidkante selbst nach mehrmaligem Aufarbeiten des Spanwerkzeugs nicht auftreten.
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Ausführungsbeispiele
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:
- 1: Ein Querschnitt durch einen Spanwerkzeug gemäß dem Stand der Technik,
- 2: Eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Spanwerkzeugs,
- 3: Einen schematischen Querschnitt durch das Spanwerkzeug gemäß 2,
- 4: Ein Detail einer Schnittflanke des Spanwerkzeugs gemäß 2.
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Ein Ausführungsbeispiel eines bekannten Spanwerkzeugs 1, das in 1 gezeigt ist, zeigt einen senkrecht zu einer Längsachse 9 geführten Querschnitt durch das Spanwerkzeug 1. Diese Spanwerkzeug 1 ist mit insgesamt vier Spannuten 5 ausgebildet, denen jeweils eine Nutwand 12, ein Nutrand 6 sowie eine Umfangsschneidkante 7 zugeordnet sind. Ausgehend von dem jeweiligen Nutrand 6 erstreckt sich in eine von der Spannut 5 abgewandte Richtung eine Schnittflanke 8, die in dem gezeigten Beispiel mit einer Fase 14 ausgebildet ist. Diese Fase 14 schließt mit einer Normalachse 29, die sich senkrecht zu einer Radialachse 30 erstreckt, einen Freiwinkel 16 ein, der hier ca. 20° beträgt. Anschließend an die Fase 14 ist die Schnittflanke 8 in Form eines geschwungen Rückens ausgebildet, der sich in Richtung der benachbarten Spannut 5 erstreckt und an der Spannut 5 die zugehörige Nutwand 12 ausbildet. Das Spanwerkzeug 1 verfügt über einen Kern 4, der einen ausgehend von der Längsachse 9 radial gemessenen Kernradius 11 aufweist. Ferner weist das Spanwerkzeug 1 einen Außenradius 13 auf, der einen Umfangskreis 10 beschreibt. Dieser ist derart ausgebildet, dass er die Nutränder 6 aller vier Spannuten 5 beinhaltet. Es ist besonders gut erkennbar, dass sich die Schnittflanken 8 aufgrund der Ausgestaltung der jeweiligen Fase 14 mit dem zugehörigen Freiwinkel 16 ausgehend von dem Nutrand 6 in radiale Richtung betrachtet von dem Umfangskreis 10 Weg nach innen erstrecken, sodass zwischen der jeweiligen Schnittflanke 8 und dem Umfangskreis 10 ein Freiraum vorliegt.
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Ein nunmehr erfindungsgemäß ausgebildetes Spanwerkzeug 1 ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel, das in den 2 bis 4 dargestellt ist, veranschaulicht. Das Spanwerkzeug 1 verfügt über einen Halteabschnitt 2 und einen Arbeitsabschnitt 3, die in Richtung der Längsachse 9 des Spanwerkzeugs 1 hintereinander angeordnet sind. Der Halteabschnitt 2 dient dazu, das Spanwerkzeug 1 in einer zugeordneten Halterung einer entsprechenden Bearbeitungsmaschine aufzunehmen. Letztere ist in den Figuren nicht dargestellt. Der Arbeitsabschnitt 3 dient hingegen dazu, ein jeweiliges Werkstück, das gleichermaßen nicht in den Figuren dargestellt ist, zu bearbeiten. Hierzu verfügt das Spanwerkzeug 1, das sich besonders gut anhand einer Querschnittsdarstellung in 3 ergibt, über insgesamt vier Spannuten 5, die zumindest im Wesentlichen gleichmäßig entlang eines Umfangs des Spanwerkzeugs 1 verteilt angeordnet sind. Die Spannuten 5, die sich in Längsrichtung des Spanwerkzeugs 1 spiralförmig um die Längsachse 9 erstrecken, weisen jeweils eine Nutwand 12 auf, die sich zumindest im Wesentlichen in radiale Richtung bezogen auf die Längsachse 9 des Spanwerkzeugs 1 ausgehend von einem Kern 4 nach außen erstreckt. Die Nutwand 12 endet an einem dem Kern 4 abgewandten Ende an einem Nutrand 6. Die Nutränder 6 der insgesamt vier Spannuten 5 liegen gemeinsam auf einem Umfangskreis 10, der unter Ausbildung eines Außenradius 13 um die Längsachse 9 ausgebildet ist. An diesem Nutrand 6 einer jeweiligen Spannut 5 ist eine Umfangsschneidkante 7 angeordnet, die im Zuge des Einsatzes des Spanwerkzeugs 1 in unmittelbaren spanenden Eingriff mit einem jeweiligen Werkstück tritt.
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In eine von dem Nutrand 6 abgewandte Richtung schließt sich an einen jeweiligen Nutrand 6 eine Schnittflanke 8 an. Diese umfasst in dem gezeigten Beispiel insgesamt drei Fasen 14, 15, 20, die sich sukzessive ausgehend von dem Nutrand 6 aneinander anschließen. Die drei Fasen 14, 15, 20 unterscheiden sich insoweit voneinander, als sie jeweils unterschiedliche Freiwinkel 16, 17, 21 aufweisen. Die Freiwinkel 16, 17, 21 erstrecken sich dabei jeweils bezogen auf eine zugeordnete Tangente 23, 24, 25, die an den jeweiligen Fasen 14, 15, 20 anliegen. Somit liegt der Freiwinkel 16 der ersten Fase 14 zwischen der ersten Tangente 23 und einer Normalachse 29 an, die an dem Nutrand 6 senkrecht zu einer Radialachse 30 verläuft. Dies ergibt sich besonders gut anhand von 4. Analog liegt der Freiwinkel 17 der zweiten Fase 15 zwischen der zweiten Tangente 24 und einer Normalachse 29 an, die an einem dem Nutrand 6 abgewandten Ende 26 der ersten Fase 14 senkrecht an eine sich senkrecht zu der ersten Fase 14 erstreckende Radialachse 31 ausgerichtet ist. Anders ausgedrückt erstreckt sich der Freiwinkel 17 der zweiten Fase 15 zwischen der zweiten Tangente 24, die an dem Ende 26 der ersten Fase 14 an die zweite Fase 14 angelegt ist, und einer weiteren Tangente, die an dem Ende 26 der ersten Fase 14 an die erste Fase 14 angelegt ist. Folglich liegt zwischen den beiden Fasen 14, 15 an dem Ende 26 der ersten Fase 14 ein Knick vor. Analog liegt der Freiwinkel 21 der dritten Fase 20 zwischen der dritten Tangente 25 und einer Normalachse 29 an, die an einem den Nutrand 6 abgewandten Ende 27 der zweiten Fase 15 senkrecht an eine sich senkrecht zu der zweiten Fase 15 erstreckende Radialachse 32 ausgerichtet ist. Mit anderen Worten liegt der Freiwinkel 21 zwischen der an dem Ende 27 der zweiten Fase 15 an der dritten Fase 20 anliegenden dritten Tangente 25 und einer an dem Ende 27 der zweiten Fase 15 an der zweiten Fase 15 anliegenden Tangente. Mithin liegt zwischen den beiden Fasen 15, 20 an dem Ende 27 der zweiten Fase 15 ein Knick vor.
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In dem gezeigten Beispiel sind die Freiwinkel 16, 17, 21 derart ausgebildet, dass sie beginnend bei dem Freiwinkel 16 der ersten Fase 14 hin zu dem Freiwinkel 21 der dritten Fase 20 ansteigen. Mithin beträgt der Freiwinkel 16 der ersten Fase 14 in dem gezeigten Beispiel 3°, der Freiwinkel 17 der zweiten Fase 15 beträgt 8° und der Freiwinkel 21 der dritten Fase 20 beträgt schließlich 12°. Ferner erstrecken sich die drei Fasen 14, 15, 20 über verschiedene Längenbereiche entlang der zugehörigen Schnittflanke 8. Diese Längenbereiche sind hier als Bogenlängen gefasst, wobei die erste Fase 14 zwischen dem Nutrand 6 und ihren dem Nutrand 6 abgewandten Ende 26 eine Bogenlänge 18 von 0,2 mm aufweist. Die erste Fase 14 bildet mithin die kürzeste der drei Fasen 14, 15, 20. Die zweite Fase 15 weist in dem gezeigten Beispiel zwischen dem Ende 26 der ersten Fase 14 und ihrem dem Nutrand 6 abgewandten Ende 27 eine Bogenlänge 19 von ca. 0,8 mm auf. Die dritte Fase 20 weist schließlich zwischen dem Ende 27 der zweiten Fase 15 und ihrem dem Nutrand 6 abgewandten Ende 28 eine Bogenlänge 22 von ca. 2,0 mm auf. An das Ende 28 der dritten Fase 20 schließt sich ein geschwungener Rücken der Schnittflanke 8 an, der - wie sich insbesondere anhand von 3 ergibt - unmittelbar in die Nutwand 12 der angrenzenden Spannut 5 übergeht.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Spanwerkzeugs 1 mit den verschiedenen Fasen 14, 15, 20 bietet den besonderen Vorteil, dass verschiedene vorteilhafte Eigenschaften in einem Spanwerkzeug 1 miteinander kombiniert werden können. Somit wird mittels der ersten Fase 14, deren Freiwinkel 16 besonders klein ausgebildet ist, sichergestellt, dass die Umfangsschneidkante 7 im Zuge der Verwendung des Spanwerkzeugs 1 nicht in unerwünschter Weise ausbricht oder auf sonstige Weise übermäßig verschleißt. Letzteres ist insbesondere dann gegeben, wenn der Freiwinkel einer jeweiligen ersten Fase vergleichsweise groß ausgebildet ist, sodass die Umfangsschneidkante in Umfangsrichtung betrachtet nicht durch genügend Material abgestützt ist, um die im Zuge des Spanbetriebs auftretenden Betriebskräfte abzutragen. Die auftretenden Beschädigungen der Umfangsschneidkante führen sodann zu einem sofortigen Verlust des jeweiligen Spanwerkzeugs sowie gegebenenfalls zu einer Beschädigung des gerade bearbeiteten Werkstücks. Demgegenüber weist das erfindungsgemäße Spanwerkzeug 1 eine besonders hohe Standzeit bei geringer Beschädigungsneigung auf. Ein größerer Freiwinkel ist bei dem erfindungsgemäßen Spanwerkzeug 1 sodann in der zweiten Fase 15 eingestellt, sodass sich das Spanwerkzeug 1 auch zur Bearbeitung vergleichsweise zäher Werkstoffe eignet und zudem mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten betrieben werden kann. Der gegenüber der ersten Fase 14 vergrößerte Freiwinkel 17 der zweiten Fase 15 trägt nämlich dazu bei, dass ein Freiraum zwischen dem Umfangskreis 10 des Spanwerkzeugs 1 und der Schnittflanke 8 in Umfangsrichtung betrachtet ausgehend von dem Nutrand 6 pro Winkelschritt derart anwächst, dass ein Anschlagen der Schnittflanke 8 gegen das jeweilige Werkstück vermieden ist. Dies wird ferner mittels des weiterhin vergrößerten Freiwinkels 21 der dritten Fase 20 sichergestellt.
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Der gegenüber dem Stand der Technik erzielte Zuwachs an Material unmittelbar an der Umfangsschneidkante 7 führt im Übrigen dazu, dass das Spanwerkzeug 1 sehr oft aufgearbeitet werden kann, wobei insbesondere die sprungfreie Ausgestaltung an den Übergängen der Fasen 14, 15, 20 ein wiederholtes Nachschleifen erlauben. Hierbei werden erfindungsgemäß bei jeder Aufarbeitung die Fasen 14, 15, 20 an den Schnittflanken 8 der jeweiligen Spannuten 5 erneut in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet. Somit liegen die Fasen 14, 15, 20 nach jeder Aufarbeitung sowohl sprungfrei als auch unter Ausbildung der beschriebenen Freiwinkel 16, 17, 21 vor. Eine im Stand der Technik zu beklagende Problematik des Abtrags von Material an der jeweiligen Umfangsschneidkante infolge der Aufarbeitung, die in Gegenwart eines Rücksprungs an der Schnittflanke zu einer Instabilität der Umfangsschneidkante bereits nach wenigen Aufarbeitungen führt, ist hierdurch vermieden. Mithin kann das erfindungsgemäße Spanwerkzeug 1 so oft aufgearbeitet werden, bis infolge des Materialabtrags der Durchmesser des Spanwerkzeugs 1 sich derart reduziert hat, dass das Spanwerkzeug 1 für die vorgesehene Bearbeitung nicht länger verwendet werden kann.
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Das erfindungsgemäße Spanwerkzeug 1 ist hier schließlich derart ausgestaltet, dass der Kernradius 11 ca. 60 % des Außenradius 13 beträgt. Hierdurch wird erreicht, dass das Spanwerkzeug 1 eine besonders hohe Steifigkeit aufweist, die unerwünschte Vibrationen bzw. ein unerwünschtes „Rattern“ des Spanwerkzeugs 1 verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spanwerkzeug
- 2
- Halteabschnitt
- 3
- Arbeitsabschnitt
- 4
- Kern
- 5
- Spannut
- 6
- Nutrand
- 7
- Umfangsschneidkante
- 8
- Schnittflanke
- 9
- Längsachse
- 10
- Umfangskreis
- 11
- Kernradius
- 12
- Nutwand
- 13
- Außenradius
- 14
- erste Fase
- 15
- zweite Fase
- 16
- Freiwinkel der ersten Fase
- 17
- Freiwinkel der zweiten Fase
- 18
- Bogenlänge der ersten Fase
- 19
- Bogenlänge der zweiten Fase
- 20
- dritte Fase
- 21
- Freiwinkel der dritten Fase
- 22
- Bogenlänge der dritten Fase
- 23
- erste Tangente
- 24
- zweite Tangente
- 25
- dritte Tangente
- 26
- Ende der ersten Fase
- 27
- Ende der zweiten Fase
- 28
- Ende der dritten Fase
- 29
- Normalachse
- 30
- Radialachse
- 31
- Radialachse
- 32
- Radialachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010025148 A1 [0004]
