DE102019111645A1

DE102019111645A1 - Schneidwerkzeug mit mehreren durchmessern mit ausgeglichener minimalmengenschmierung und verfahren zum herstellen eines schneidwerkzeugs mit mehreren durchmessern

Info

Publication number: DE102019111645A1
Application number: DE102019111645.7A
Authority: DE
Inventors: Ethan Hughey; David Stephenson
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2019-11-07
Also published as: US10766080B2; CN110449612A; US20190337059A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Schneidwerkzeug mit mehreren Durchmessern mit ausgeglichener Minimalmengenschmierung und Verfahren zum Herstellen eines Schneidwerkzeugs mit mehreren Durchmessern bereit. Ein Schneidwerkzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs beinhalten das Bestimmen gewünschter Durchflussraten zu Schneidkanten. Das Verfahren beinhaltet Berechnen von Druckabfall und Durchlassabmessungen für jeden einer n-ten Anzahl Durchlässe zu den Schneidkanten auf Grundlage von

I_{n} = (P_{n} * A_{n}^{n}) / (ρ_{n} * L_{n}),

wobei In die Durchflussrate des n-ten Durchlasses ist, P_n der Druckabfall des n-ten Durchlasses ist,

A_{n}^{n}

der Querschnitt des n-ten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n gleich 1 oder 0,5 ist, ρ_n der Volumenwiderstand des n-ten Durchlasses ist und L_n die Länge des n-ten Durchlasses ist. Das Verfahren beinhaltet Bilden der n-ten Durchlässe im Werkzeug mit Öffnung zu jeder Schneidkante auf Grundlage der Abmessungen des n-ten Durchlasses.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Schneidwerkzeug mit mehreren Durchmessern mit einem ausgeglichenen Minimalmengenschmierungsfluss und ein Verfahren zum Herstellen des Schneidwerkzeugs mit mehreren Durchmessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung bereit und müssen nicht Teil des Stands der Technik sein.
Übliche Bearbeitung verwendet einen Hochvolumenfluss eines flüssigen Schmiermittels über die Schneidkanten des Werkzeugs. Einige Werkzeuge weisen mehrere Schneiddurchmesser mit internen Durchlässen auf, die dieses flüssige Schmiermittel den einzelnen Schneidkanten zuführen. Da das flüssige Schmiermittel im Wesentlichen ein nicht verdichtbares Fluid ist, beruht der Fluss aus jedem Durchlass zu jeder Schneidkante im Wesentlichen auf dem Druck der Flüssigkeit, die dem Werkzeug zugeführt wird.
Im Gegensatz dazu verwendet Minimalmengenschmierung(minimum quantity lubrication - MQL)-Bearbeitung Schmierung, die den Schneidkanten eines Werkzeugs durch einen mageren Luft-Öl-Nebel und nicht durch die Emulsion mit hoher Flüssigkeitsmenge der üblichen Bearbeitung zugeführt wird. Bei Werkzeugen, die für einen Fluss von flüssigem Schmiermittel durch interne Durchlässe ausgelegt sind, liegt ein unausgeglichener Schmiermittelfluss vor, wenn sie mit dem Luft-Öl-Nebel der MQL-Bearbeitung verwendet werden. Das Verhältnis von Luft zu Öl im Luft-Öl-Nebel ist in der Regel sehr hoch, und der Schmiermittelnebel wirkt als ein verdichtbares Fluid (anders als das nicht verdichtbare flüssige Schmiermittel üblicher Bearbeitung). Daher besteht die Tendenz, dass eine unverhältnismäßig große Menge des verdichtbaren Schmiermittelnebels aus dem Werkzeug austritt über die Durchlässe an den Schneidkanten mit größerem Durchmesser, obwohl der Großteil des Schneidens an den Schneidkanten mit kleinerem Durchmesser stattfindet. Dies kann zu verschwendetem Schmiermittel und einem übermäßigen Verschleiß des Werkzeugs führen.
Die Lehren der vorliegenden Offenbarung stellen ein Schneidwerkzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines Schneidwerkzeugs mit einem ausgeglicheneren Schmiermittelfluss für MQL-Bearbeitung bereit, die die Problem üblicher Schneidwerkzeuge bei der Verwendung zur MQL-Bearbeitung überwinden.
KURZDARSTELLUNG
In einer Form beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs das Bestimmen gewünschter Durchflussraten zu Schneidkanten. Das Verfahren beinhaltet Berechnen von Druckabfall und Durchlassabmessungen für jeden einer n-ten Anzahl Durchlässe zu den Schneidkanten auf Grundlage von $I_{n} = (P_{n} * A_{n}^{n}) / (ρ_{n} * L_{n}),$
wobei In die Durchflussrate des n-ten Durchlasses ist, P_n der Druckabfall des n-ten Durchlasses ist, $A_{n}^{n}$
der Querschnitt des n-ten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n gleich 1 oder 0,5 ist, ρ_n der Volumenwiderstand des n-ten Durchlasses ist und L_n die Länge des n-ten Durchlasses ist. Das Verfahren beinhaltet Bilden der n-ten Durchlässe im Werkzeug mit Öffnung zu jeder Schneidkante auf Grundlage der Abmessungen des n-ten Durchlasses.
Gemäß einer weiteren Form ist der Volumenwiderstand des n-ten Durchlasses ein konstanter Wert von nicht null, der für alle n-ten Durchlässe gleich ist.
Gemäß einer weiteren Form beinhaltet das Verfahren ferner Bilden einer Zentralbohrung im Werkzeug. Jeder der n-ten Durchlässe beinhaltet ein erstes Ende und ein zweites Ende. Jedes erste Ende ist unmittelbar zu einer Zentralbohrung des Schneidwerkzeugs offen und jedes zweite Ende ist unmittelbar zu einer entsprechenden Schneidkante offen.
Gemäß einer weiteren Form beinhaltet das Verfahren ferner Bilden einer Zentralbohrung im Werkzeug. Ein erster n-ter Durchlass weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende des ersten n-ten Durchlasses ist zur Zentralbohrung offen, um Schmiermittel unmittelbar aus der Zentralbohrung aufzunehmen. Das zweite Ende des ersten n-ten Durchlasses ist zu einer ersten der Schneidkanten offen. Ein zweiter n-ter Durchlass weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende des zweiten n-ten Durchlasses ist zum ersten n-ten Durchlass offen, um Schmiermittel unmittelbar aus dem ersten n-ten Durchlass aufzunehmen. Das zweite Ende des zweiten n-ten Durchlasses ist zu einer zweiten der Schneidkanten offen.
Gemäß einer weiteren Form beinhaltet das Verfahren ferner Zuführen eines Schmiermittels zu einer Zentralbohrung des Werkzeugs. Die Zentralbohrung steht mit den n-ten Durchlässen in Fluidverbindung.
Gemäß einer weiteren Form beinhaltet das Schmiermittel ein Gemisch aus Öl und Wasser, das mit einer Öldurchflussrate zwischen 5 Millilitern pro Stunde und 200 Millilitern pro Stunde und bei einer Luftdurchflussrate zwischen 30 und 250 Litern pro Minute zugeführt wird.
In einer anderen Form beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Schneidwerkzeugs, das um eine Achse herum angeordnet ist, wobei das Schneidwerkzeug dazu ausgestaltet ist, eine erste Schneidfläche an einem ersten Durchmesser und eine zweite Schneidfläche an einem zweiten Durchmesser aufzuweisen, Bestimmen einer gewünschten Durchflussrate von Schmiermittel zu der ersten Schneidfläche und einer gewünschten Durchflussrate von Schmiermittel zu der zweiten Schneidfläche. Das Verfahren beinhaltet Bilden einer Hauptbohrung im Schneidwerkzeug. Die Hauptbohrung ist um die Achse herum angeordnet und dazu ausgestaltet, eingegebenes Schmiermittel aufzunehmen. Das Verfahren beinhaltet Bilden eines ersten Durchlasses im Schneidwerkzeug. Der erste Durchlass weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende des ersten Durchlasses steht mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung. Das zweite Ende des ersten Durchlasses ist dazu ausgestaltet, Schmiermittel an die erste Schneidfläche bereitzustellen. Ein Querschnitt des ersten Durchlasses und eine Länge des ersten Durchlasses werden berechnet gemäß: $A_{1}^{n} / L_{1} = I_{1} * ρ_{1} / P_{1},$
wobei $A_{1}^{n}$
der Querschnitt des ersten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n gleich 1 oder 0,5 ist, L₁ die Länge des ersten Durchlasses ist, I₁ die gewünschte Durchflussrate von Schmiermittel zur ersten Schneidfläche ist, ρ₁ ein Volumenwiderstand des ersten Durchlasses ist und P₁ ein Druck des Schmiermittels am ersten Ende des ersten Durchlasses ist. Das Verfahren beinhaltet Bilden eines zweiten Durchlasses im Schneidwerkzeug. Der zweite Durchlass weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende des zweiten Durchlasses steht mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung. Das zweite Ende des zweiten Durchlasses ist dazu ausgestaltet, Schmiermittel an die zweite Schneidfläche bereitzustellen. Ein Querschnitt des zweiten Durchlasses und eine Länge des zweiten Durchlasses werden berechnet gemäß: $A_{2}^{n} / L_{2} = I_{2} * ρ_{2} / P_{2},$
wobei $A_{2}^{n}$
der Querschnitt des zweiten Durchlasses hoch n ist, L₂ die Länge des zweiten Durchlasses ist, I₂ die gewünschte Durchflussrate zur zweiten Schneidfläche ist, ρ₂ ein Volumenwiderstand des zweiten Durchlasses ist und P₂ ein Druck des Schmiermittels am ersten Ende des zweiten Durchlasses ist.
Gemäß einer weiteren Form ist das Schneidwerkzeug dazu ausgestaltet, eine dritte Schneidfläche aufzuweisen, die an einem dritten Durchmesser angeordnet ist. Das Verfahren beinhaltet ferner Bestimmen einer gewünschten Durchflussrate von Schmiermittel zur dritten Schneidfläche. Das Verfahren beinhaltet Bilden eines dritten Durchlasses im Schneidwerkzeug. Der dritte Durchlass weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende des dritten Durchlasses steht mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung. Das zweite Ende des dritten Durchlasses ist dazu ausgestaltet, Schmiermittel an die dritte Schneidfläche bereitzustellen. Ein Querschnitt des dritten Durchlasses und eine Länge des dritten Durchlasses werden berechnet gemäß: $A_{3}^{n} / L_{3} = I_{3} * ρ_{3} / P_{3},$
wobei $A_{3}^{n}$
der Querschnitt des dritten Durchlasses ist, L₃ die Länge des dritten Durchlasses ist, I₃ die gewünschte Durchflussrate zur dritten Schneidfläche ist, ρ₃ ein Volumenwiderstand des dritten Durchlasses ist und P₃ ein Druck des Schmiermittels am ersten Ende des dritten Durchlasses ist.
Gemäß einer weiteren Form ist der erste Durchlass unmittelbar zur Hauptbohrung offen. Der zweite und dritte Durchlass sind durch einen vierten Durchlass an die Hauptbohrung gekoppelt.
Gemäß einer weiteren Form sind der erste und zweite Durchlass unmittelbar in die Hauptbohrung offen.
Gemäß einer weiteren Form ρ₁ = ρ₂.
Gemäß einer weiteren Form beinhaltet das Schritt des Bildens des ersten Durchlasses Lochextrusion, Bohren mit einem Bohreinsatz oder einen Drahterosionsbearbeitungsbohrprozess.
Gemäß einer weiteren Form ist der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser und I₁ > I₂ .
In einer anderen Form beinhaltet ein Schneidwerkzeug einen Werkzeugkopf, eine erste Schneidkante und eine zweite Schneidkante. Der Werkzeugkopf ist um eine Achse herum angeordnet. Der Werkzeugkopf definiert eine Hauptbohrung, einen ersten Durchlass und einen zweiten Durchlass. Die Hauptbohrung ist um die Achse herum angeordnet und an einem proximalen Ende des Werkzeugkopfes offen. Das proximale Ende ist dazu ausgestaltet, ein Schmiermittel in die Hauptbohrung aufzunehmen. Der erste Durchlass steht mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung und ist an einer ersten Position, die um einen ersten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes offen. Eine Länge des ersten Durchlasses steht mit einem Querschnitt des ersten Durchlasses in Beziehung gemäß: $A_{1}^{n} / L_{1} = I_{1} * ρ_{1} / P_{1},$
wobei $A_{1}^{n}$
der Querschnitt des ersten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n gleich 1 oder 0,5 ist, L₁ die Länge des ersten Durchlasses ist, I₁ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem ersten Durchlass ist, ρ₁ ein Volumenwiderstand des ersten Durchlasses ist und P₁ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des ersten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist. Der zweite Durchlass steht mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung und ist an einer zweiten Position, die um einen zweiten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes offen. Der zweite radiale Abstand ist größer als der erste radiale Abstand. Eine Länge des zweiten Durchlasses steht mit einem Querschnitt des zweiten Durchlasses in Beziehung gemäß: $A_{2}^{n} / L_{2} = I_{2} * ρ_{2} / P_{2},$
wobei $A_{2}^{n}$
der Querschnitt des zweiten Durchlasses hoch n ist, L₂ die Länge des zweiten Durchlasses ist, I₂ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem zweiten Durchlass ist, ρ₂ ein Volumenwiderstand des zweiten Durchlasses ist und P₂ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des zweiten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist. Die erste Schneidkante ist an der ersten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt. Die zweite Schneidkante ist an der zweiten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt.
Gemäß einer weiteren Form definiert der Werkzeugkopf ferner einen dritten Durchlass in Fluidverbindung mit der Hauptbohrung und an einer dritte Position, die um einen dritten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, offen zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes. Der dritte radiale Abstand ist größer als der zweite radiale Abstand. Eine Länge des dritten Durchlasses steht mit einem Querschnitt des dritten Durchlasses in Beziehung gemäß: $A_{3}^{n} / L_{3} = I_{3} * ρ_{3} / P_{3},$
wobei $A_{3}^{n}$
der Querschnitt des dritten Durchlasses hoch n ist, L₃ die Länge des dritten Durchlasses ist, I₃ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem dritten Durchlass ist, ρ₃ ein Volumenwiderstand des dritten Durchlasses ist und P₃ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des dritten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist. Das Schneidwerkzeug beinhaltet ferner eine dritte Schneidkante, die an einer dritten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt ist.
Gemäß einer weiteren Form ist der erste Durchlass unmittelbar zur Hauptbohrung offen. Der zweite und dritte Durchlass sind durch einen vierten Durchlass an die Hauptbohrung gekoppelt.
Gemäß einer weiteren Form sind der erste und zweite Durchlass unmittelbar in die Hauptbohrung offen.
Gemäß einer weiteren Form ρ₁ = ρ₂.
Gemäß einer weiteren Form ist die Durchflussrate von Schmiermittel aus dem ersten Durchlass größer als die Durchflussrate von Schmiermittel aus dem zweiten Durchlass.
Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der hierin bereitgestellten Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele der Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis der Offenbarung werden nun verschiedene beispielhafte Formen derselben beschrieben, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird; es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung, die eine Vielzahl von Schmiermitteldurchlässen im Schneidwerkzeug veranschaulicht;
2 eine Oberseitenansicht des Schneidwerkzeugs aus 1;
3 eine schematische Ansicht der Schmiermitteldurchlässe aus 1;
4 eine schematische Ansicht einer elektrischen Äquivalenzschaltung der Schmiermitteldurchlässe aus 1;
5 eine Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs einer zweiten Ausgestaltung gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung, die eine Vielzahl von Schmiermitteldurchlässen im Schneidwerkzeug veranschaulicht;
6 eine schematische Ansicht der Schmiermitteldurchlässe aus 5;
7 eine schematische Ansicht einer elektrischen Äquivalenzschaltung der Schmiermitteldurchlässe aus 5;
8 eine Seitenansicht eines Schneidwerkzeugs einer dritten Ausgestaltung gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung, die eine Vielzahl von Schmiermitteldurchlässen im Schneidwerkzeug veranschaulicht;
9 eine schematische Ansicht der Schmiermitteldurchlässe aus 8;
10 eine schematische Ansicht einer elektrischen Äquivalenzschaltung der Schmiermitteldurchlässe aus 8; und
11 eine Seitenansicht einer Durchlassbildungsvorrichtung gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung.

Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und sollen die vorliegende Offenbarung in keiner Weise einschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Art und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungsweisen nicht einschränken. Es versteht sich, dass in den Zeichnungen einander entsprechende Bezugszeichen gleich oder einander entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein Schneidwerkzeug 10 dargestellt. Das Schneidwerkzeug 10 beinhaltet einen Werkzeughalter 12, einen Werkzeugkopf 14, der um eine Achse 18 herum angeordnet ist, und eine Vielzahl von Schneidkanten, die in einer Vielzahl unterschiedlicher radialer Abstände von der Achse 18 fest an den Werkzeugkopf 14 gekoppelt sind und axial am Werkzeugkopf 14 entlang beabstandet sind. In dieser Offenbarung bezieht sich der Begriff „radialer Abstand von der Achse“ auf die geradlinige Entfernung von der Achse senkrecht zur Achse. In dem bereitgestellten Beispiel ist der Werkzeugkopf 14 ein Schneidkopf mit drei Durchmessern, bei dem Schneidkanten in drei unterschiedlichen radialen Abständen von der Achse 18 angeordnet sind, obwohl mehr oder weniger Schneiddurchmesser und entsprechende Schneidkanten verwendet werden können. In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet das Schneidwerkzeug 10 drei Sätze Schneidplatten 22, 26, 30, die fest am Schneidkopf angebracht sind, wobei die ersten Schneidplatten 22 erste Schneidkanten 34 am ersten Durchmesser definieren, die zweiten Schneidplatten 26 zweite Schneidkanten 38 am zweiten Durchmesser definieren und die dritten Schneidplatten 30 dritte Schneidkanten 42 am dritten Durchmesser definieren. In einer alternativen Ausgestaltung, die nicht spezifisch gezeigt ist, können die Schneidkanten 34, 38, 42 einstückig im Werkzeugkopf 14 gebildet sein.
Zurückkehrend zum bereitgestellten Beispiel beinhaltet der Werkzeugkopf 14 eine Kopfbasis 46, eine Vielzahl von Axialabschnitten und eine Vielzahl von Schmiermitteldurchlässen, die sich im Werkzeugkopf 14 erstrecken. In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet der Werkzeugkopf 14 einen ersten Abschnitt 50, einen zweiten Abschnitt 54 und einen dritten Abschnitt 58, die den unterschiedlichen Schneiddurchmessern entsprechen, obwohl abhängig von der Anzahl der Schneiddurchmesser mehr oder weniger Abschnitte verwendet werden können. In dem bereitgestellten Beispiel beinhalten die Schmiermitteldurchlässe des Werkzeugkopfes 14 eine Hauptbohrung 110, einen Satz erste Durchlässe 114, einen Satz zweite Durchlässe 118, einen Satz dritte Durchlässe 122 und einen vierten Durchlass 126, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können.
In dem bereitgestellten Beispiel definiert die Kopfbasis 46 ein proximales Ende 130 des Werkzeugkopfes 14 und ist dazu ausgestaltet am Werkzeughalter 12 angebracht zu sein. Bei dem Werkzeughalter 12 kann es sich um eine beliebige geeignete Art von Werkzeughaltevorrichtung handeln, wie etwa einen Schrumpfsitzhalter, ein Spannfutter oder eine hydraulische Spannvorrichtung. Obwohl nicht spezifisch gezeigt, kann die Werkzeughaltevorrichtung Teil eines Bohrers, einer Fräse, einer Drehbank oder einer anderen ähnlichen Vorrichtung sein. In der Ausgestaltung einer Bohrvorrichtung oder Fräsvorrichtung kann die Kopfbasis 46 dazu ausgestaltet sein, mit dem Werkzeughalter 12 verbunden zu sein, sodass der Werkzeughalter 12 den Werkzeugkopf 14 um die Achse 18 dreht. In der Ausgestaltung einer Drehbank kann der Werkzeughalter 12 den Werkzeugkopf 14 drehfest halten, während ein Werkstück (nicht gezeigt) gedreht wird. In dem bereitgestellten Beispiel ist die Kopfbasis 46 eine allgemein zylindrische Form um die Achse 18.
Der erste Abschnitt 50 ist axial benachbart zur Kopfbasis 46 und weist eine allgemein zylindrische Form um die Achse 18 auf, die einen Durchmesser aufweist, der dem ersten Schneiddurchmesser entspricht. In dem bereitgestellten Beispiel ist der Durchmesser des ersten Abschnitts 50 größer als der Durchmesser der Kopfbasis 46. In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet der erste Abschnitt 50 zwei Vorderflächen 134, die einander diametral gegenüberliegen, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können (z. B. drei oder mehr Vorderflächen, die gleichmäßig oder ungleichmäßig um die Achse 18 beabstandet sind).
In dem bereitgestellten Beispiel ist der Durchmesser des ersten Abschnitts 50 geringfügig kleiner als der erste Schneiddurchmesser und die ersten Schneidplatten 22 sind an den Vorderflächen 134 des ersten Abschnitts 50 angebracht, sodass sich die Schneidkanten 34 der ersten Schneidplatten 22 radial vom ersten Abschnitt 50 nach außen zum ersten Schneiddurchmesser erstrecken. In dem bereitgestellten Beispiel sind die ersten Schneidplatten 22 lösbar an den Vorderflächen 134 des ersten Abschnitts 50 angebracht, indem sie etwa mit einer Schraube (nicht gezeigt) an den Vorderflächen 134 angebracht sind, sodass die ersten Schneidplatten 22 ersetzt werden können, ohne den gesamten Werkzeugkopf 14 zu ersetzen.
Der zweite Abschnitt 54 ist axial benachbart zum ersten Abschnitt 50 und weist eine allgemein zylindrische Form um die Achse 18 auf, die einen Durchmesser aufweist, der dem zweiten Schneiddurchmesser entspricht. Der Durchmesser des zweiten Abschnitts 54 ist kleiner als der Durchmesser des ersten Abschnitts 50. In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet der zweite Abschnitt 54 zwei Vorderflächen 138, die einander diametral gegenüberliegen und in der Umfangsrichtung an den Vorderflächen 134 des ersten Abschnitts 50 ausgerichtet sind, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können (z. B. drei oder mehr Vorderflächen, die gleichmäßig oder ungleichmäßig um die Achse 18 beabstandet sind).
In dem bereitgestellten Beispiel ist der Durchmesser des zweiten Abschnitts 54 geringfügig kleiner als der zweite Schneiddurchmesser und die zweiten Schneidplatten 26 sind an den Vorderflächen 138 des zweiten Abschnitts 54 angebracht, sodass sich die Schneidkanten 38 der zweiten Schneidplatten 26 radial vom zweiten Abschnitt 54 nach außen zum zweiten Schneiddurchmesser erstrecken. In dem bereitgestellten Beispiel sind die zweiten Schneidplatten 26 lösbar an den Vorderflächen 138 des zweiten Abschnitts 54 angebracht, indem sie etwa mit einer Schraube (nicht gezeigt) an den Vorderflächen 138 angebracht sind, sodass die zweiten Schneidplatten 26 ersetzt werden können, ohne den gesamten Werkzeugkopf 14 zu ersetzen.
Der dritte Abschnitt 58 ist axial benachbart zum zweiten Abschnitt 54 und weist eine allgemein zylindrische Form um die Achse 18 auf, die einen Durchmesser aufweist, der dem dritten Schneiddurchmesser entspricht. Der Durchmesser des dritten Abschnitts 58 ist kleiner als der Durchmesser des zweiten Abschnitts 54. Der dritte Abschnitt 58 definiert ein distales Ende 140 des Werkzeugkopfes 14. In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet der dritte Abschnitt 58 zwei Vorderflächen 142, die einander diametral gegenüberliegen und in der Umfangsrichtung an den Vorderflächen 138 des zweiten Abschnitts 54 ausgerichtet sind, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können (z. B. drei oder mehr Vorderflächen, die gleichmäßig oder ungleichmäßig um die Achse 18 beabstandet sind).
In dem bereitgestellten Beispiel ist der Durchmesser des dritten Abschnitts 58 geringfügig kleiner als der dritte Schneiddurchmesser und die dritten Schneidplatten 30 sind an den Vorderflächen 142 des dritten Abschnitts 58 angebracht, sodass sich die Schneidkanten 42 der dritten Schneidplatten 30 radial vom dritten Abschnitt 58 nach außen zum dritten Schneiddurchmesser erstrecken. In dem bereitgestellten Beispiel sind die dritten Schneidplatten 30 lösbar an den Vorderflächen 142 des dritten Abschnitts 58 angebracht, indem sie etwa mit einer Schraube (nicht gezeigt) an den Vorderflächen 142 angebracht sind, sodass die dritten Schneidplatten 30 ersetzt werden können, ohne den gesamten Werkzeugkopf 14 zu ersetzen.
Die Hauptbohrung 110 ist durch das proximale Ende 130 des Werkzeugkopfes 14 offen und ist dazu ausgestaltet, einen Fluss von MQL-Luft-Öl-Nebelschmiermittel vom Werkzeughalter 12 bei einem Eingangsdruck P_in aufzunehmen. Das Werkzeug 10 kann eine Druckluftquelle (nicht gezeigt) wie etwa einen Kompressor und Lufttank, einen Behälter (nicht gezeigt), der dazu ausgestaltet ist, das mit der Luft zu vermischende Öl zu enthalten, und ein Luft-Öl-Mischsystem (nicht gezeigt) beinhalten, das dazu ausgestaltet, das Öl mit der Luft zu vermischen und den Luft-Öl-Nebel dem Werkzeugkopf 14 zuzuführen. Das Luft-Öl-Nebel Schmiermittel kann der Hauptbohrung 110 bei einer Durchflussrate von 5-200 Millilitern pro Stunde an Öl und 30-250 Litern pro Stunde an Luft zugeführt werden. Die Hauptbohrung 110 ist koaxial mit der Achse 18 und erstreckt sich axial vom proximalen Ende 130 in den Werkzeugkopf 14, um in Fluidverbindung mit den anderen Durchlässen 114, 118, 122, 126 zu stehen.
Jeder der ersten Durchlässe 114 weist ein Ende, das zur Hauptbohrung 110 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das nah an einer entsprechenden der ersten Schneidplatten 22 offen ist. Jeder zweite Durchlass 118 weist ein Ende, das zur Hauptbohrung 110 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das nah an einer entsprechenden der zweiten Schneidplatten 26 offen ist. Jeder dritte Durchlass 122 weist ein Ende, das zur Hauptbohrung 110 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das nah an einer entsprechenden der dritten Schneidplatten 30 offen ist. Der vierte Durchlass 126 weist ein Ende, das zur Hauptbohrung 110 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das durch das distale Ende 140 des Werkzeugkopfes 14 offen ist. In dem bereitgestellten Beispiel schneiden die ersten, zweiten, dritten und vierten Durchlässe 114, 118, 122, 126 die Hauptbohrung 110 am Ende der Hauptbohrung 110 (d. h. an einer einzelnen axialen Position 146 im Werkzeugkopf 14). Zusätzlich unter Bezugnahme auf 3 sind die Durchlässe 110, 114, 118, 122, 126 aus 1 auf schematische Weise dargestellt. Das Luft-Öl-Nebelschmiermittel tritt bei einem Eingangsdruck P_in in die Hauptbohrung 110 ein und bei Nulldruck P₀ aus den einzelnen Durchlässen 114, 118, 122, 126 aus.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 4 ist eine Äquivalenzschaltung 410 der Durchlässe 110, 114, 118, 122, 126 (1 und 3) schematisch dargestellt. In 4 ist die Hauptbohrung 110 (1 und 3) durch einen Widerstand R₀ dargestellt, die ersten Durchlässe 114 (1 und 3) sind durch Widerstände R₁ dargestellt, die zweiten Durchlässe 118 (1 und 3) sind durch Widerstände R₂ dargestellt, die dritten Durchlässe 122 (1 und 3) sind durch Widerstände R₃ dargestellt, der vierte Durchlass 126 (1 und 3) ist durch Widerstand R₄ dargestellt. Da die ersten, zweiten, dritten und vierten Durchlässe 114, 118, 122, 126 (1 und 3) die Hauptbohrung 110 an derselben Position schneiden und allesamt zur Atmosphäre offen sind, sind die Äquivalenzwiderstände R₁ -R₄ zueinander parallel und in Reihe mit R₀ . Der Spannungseingang der Schaltung 410 ist durch V_in dargestellt und der Spannungsausgang ist durch Vo dargestellt. V_in ist gleich P_in , während Vo gleich P₀ ist. Jeder Widerstand weist einen Widerstandswert auf, der auf den Eigenschaften des entsprechenden Durchlasses 110, 114, 118, 122, 126 (1 und 3) beruht. Der Widerstandswert (z. B. R_0-R₄) beruht auf der folgenden Beziehung zwischen den Eigenschaften der einzelnen Durchlässe: $R = ρ * (\frac{L}{A^{n}})$
In der Gleichung oben ist R der Widerstandswert des Durchlasses, p ist der Volumenwiderstandswert des Durchlasses, L ist die Länge des Durchlasses, A ist der Querschnitt des Durchlasse und die Potenz n ist gleich 1 oder 0,5. In dem bereitgestellten Beispiel ist der Querschnitt jedes Durchlasses über die gesamte Länge dieses Durchlasses konstant. Der Volumenwiderstand p beruht auf der durchschnittlichen Oberflächenrauheit des Durchlasses. Wenn alle Durchlässe 110, 114, 118, 122, 126 (1 und 3) unter Verwendung desselben Herstellungsprozesses gebildet werden (z. B. alle Durchlässe unter Verwendung von einem der Folgenden gebildet werden: Bohreinsatz, Drahterosionsbearbeitung oder Lochextrusion), dann wird der Volumenwiderstand p auf gleich 1 eingestellt, obwohl andere Konstanten verwendet werden können, die nicht null sind. Wenn die Durchlässe 110, 114, 118, 122, 126 (1 und 3) unter Verwendung unterschiedlicher Herstellungsprozesse gebildet werden, sind die Volumenwiderstandswerte derselbe konstante Wert für Durchlässe, die durch denselben Prozess gebildet werden, aber unterschiedlich zwischen Durchlässen, die durch unterschiedliche Prozesse gebildet werden. Wenn beispielsweise die Hauptbohrung 110 (1 und 3) unter Verwendung eines Bohreinsatzes gebildet wird, aber die anderen Durchlässe 114, 118, 122, 126 (1 und 3) unter Verwendung von Drahterosionsbearbeitung gebildet werden, dann ist der Volumenwiderstand für die gebohrte Hauptbohrung 110 (1 und 3) kleiner als der Volumenwiderstand für durch Drahterosionsbearbeitung gebildete Durchlässe 114, 118, 122, 126 (1 und 3), wenn der Drahterosionsbearbeitungsprozess Durchlässe bildet, die rauer als der Bohreinsatzprozess sind.
Entsprechend werden die Widerstandswerte der Durchlässe durch die folgenden Beziehungen bereitgestellt: $R_{0} = ρ_{0} * (\frac{L_{0}}{A_{0}^{n}})$
$R_{1} = ρ_{1} * (\frac{L_{1}}{A_{1}^{n}})$
$R_{2} = ρ_{2} * (\frac{L_{2}}{A_{2}^{n}})$
$R_{3} = ρ_{3} * (\frac{L_{3}}{A_{3}^{n}})$
$R_{4} = ρ_{4} * (\frac{L_{4}}{A_{4}^{n}})$
Die Durchflussraten und Drücke jedes Durchlasses 110, 114, 118, 122, 126 (1 und 3) stehen mit den Eigenschaften der Durchlässe auf Grundlage der folgenden Beziehung in Zusammenhang: $P = I * R$
In der vorstehenden Beziehung ist P der Druckabfall am Durchlass, I ist die Durchflussrate durch den Durchlass und R ist der oben erörterte Widerstandswert. Zum Beispiel: $(P_{in} - P_{1}) = I_{0} * R_{0}$
In der vorstehenden Beziehung ist P_in der Eingangsdruck an Position 146 (1 und 3), P₁ ist der Druck an Position 146 (1 und 3), I₀ ist die Durchflussrate durch die Hauptbohrung 110 (1 und 3), und R₀ ist der Äquivalenzwiderstandswert der Hauptbohrung 110 (1 und 3).
Die Beziehungen für die übrigen Durchlässe 114, 118, 122, 126 (1 und 3) werden ebenso durch die folgenden Beziehungen bereitgestellt: $(P_{1} - P_{0}) = I_{1} * R_{1}$
$(P_{1} - P_{0}) = I_{2} * R_{2}$
$(P_{1} - P_{0}) = I_{3} * R_{3}$
$(P_{1} - P_{0}) = I_{4} * R_{4}$
Da P₀ gleich null ist (d. h. der als Nulldruck herangezogene Atmosphärendruck), werden die vorstehenden Beziehungen vereinfacht zu: $P_{1} = I_{1} * R_{1}$
$P_{1} = I_{2} * R_{2}$
$P_{1} = I_{3} * R_{3}$
$P_{1} = I_{4} * R_{4}$
Außerdem hängt die Durchflussrate durch die Hauptbohrung 110 (1 und 3) mit den Durchflussraten durch die anderen Durchlässe 114, 118, 122, 126 (1 und 3) gemäß der folgenden Beziehung zusammen: $I_{0} = 2 (I_{1} + I_{2} + I_{3}) + I_{4}$
Entsprechend kann die Verteilung des Schmiermittelflusses an jede Schneidkante 34, 38, 42 (1 und 2) als Prozentsatz der Gesamtdurchflussrate bestimmt werden. Wenn beispielsweise die Durchflussrate an jeden Schneiddurchmesser ausgeglichen werden soll, können die Durchflussraten auf Grundlage der folgenden Beziehung in Zusammenhang stehen: $I_{1} = I_{2} = I_{3} = I_{4}$
Mithilfe der vorstehenden Beziehungen sind die Äquivalenzwiderstandswerte R₁ -R₄ gleich und die Längen L_n und die Querschnitte An jedes Durchlasses 110, 114, 118, 122, 126 ( 1 und 3) können bestimmt werden.
Alternativ kann die Verteilung des Schmiermittelflusses an jeden Schneiddurchmesser ein unterschiedlicher Prozentsatz der Gesamtdurchflussrate sein. Beispielsweise können die Durchlässe 114, 118, 122, 126 (1 und 3) so ausgestaltet sein, dass die kleineren Schneiddurchmesser eine größere Durchflussrate aufweisen als die größeren Durchmesser, da kleinere Schneiddurchmesser in der Regel aufgrund der Stufung des Werkzeugkopf 14 ( 1 und 2) einer stärkeren Nutzung unterliegen. Obwohl andere Verteilungen verwendet werden können, kann eine Verteilung so sein, dass jeder der ersten Durchlässe 114 (1 und 3) 5 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann, jeder der zweiten Durchlässe 118 (1 und 3) 10 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann, jeder der dritten Durchlässe 122 (1 und 3) 20 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann und der vierte Durchlass 126 (1 und 3) 30 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann. Mit anderen Worten, diese Beispielverteilung lässt sich durch die folgenden Beziehungen ausdrücken: $I_{1} = 0,05 * I_{0}$
$I_{2} = 0,10 * I_{0}$
$I_{3} = 0,20 * I_{0}$
$I_{4} = 0,30 * I_{0}$
Ebenso können die Längen L_n und die Querschnitte An jedes Durchlasses 110, 114, 118, 122, 126 (1 und 3) für die gewünschte Durchflussratenverteilung bestimmt werden.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 5 ist ein Schneidwerkzeugkopf 14' einer zweiten Ausgestaltung dargestellt. Der Werkzeugkopf 14' gleicht dem Werkzeugkopf 14 (1 und 2), außer in den hierin gezeigten und beschriebenen Punkten. Merkmale, die denen gleichen, die in 1 und 2 gezeigt sind und oben beschrieben wurden, sind mit ähnlichen, aber mit Strichindex versehenen Bezugszahlen versehen. Entsprechend werden hier nur die Unterschiede ausführlich beschrieben.
In dem bereitgestellten Beispiel sind die Schmiermitteldurchlässe anders als die Schmiermitteldurchlässe des Werkzeugkopfes 14 (1 und 2) ausgestaltet. Die Schmiermitteldurchlässe des Werkzeugkopfes 14' beinhalten eine Hauptbohrung 510, einen Satz erste Durchlässe 514, einen Satz zweite Durchlässe 518, einen Satz dritte Durchlässe 522, a vierten Durchlass 526, einen fünften Durchlass 530 und einen sechsten Durchlass 534, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können.
Die Hauptbohrung 510 ist durch das proximale Ende 130' des Werkzeugkopfes 14 offen und ist dazu ausgestaltet, einen Fluss von MQL-Luft-Öl-Nebelschmiermittel vom Werkzeughalter 12 (1) bei einem Eingangsdruck P_in aufzunehmen. Das Luft-Öl-Nebelschmiermittel kann der Hauptbohrung 510 bei einer Durchflussrate von 5-200 Millilitern pro Stunde an Öl und 30-250 Litern pro Stunde an Luft zugeführt werden. Die Hauptbohrung 510 ist koaxial mit der Achse 18' und erstreckt sich axial vom proximalen Ende 130' in den Werkzeugkopf 14', um in Fluidverbindung mit den anderen Durchlässen 514, 518, 522, 526, 530, 534 zu stehen.
Jeder erste Durchlasse 514 weist ein Ende, das zur Hauptbohrung 510 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das nah an einer entsprechenden der ersten Schneidplatten 22' offen ist. Der fünfte Durchlass 530 weist ein Ende, das an der Position, an der die ersten Durchlässe 514 die Hauptbohrung 510 schneiden, zur Hauptbohrung 510 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das axial distal zur Hauptbohrung 510 ist. Jeder zweite Durchlass 518 weist ein Ende auf, das zum Ende des fünften Durchlasses 530 offen ist, das der Hauptbohrung 510 gegenüberliegt. Ein gegenüberliegendes Ende jedes zweiten Durchlasses 518 ist nah an einer entsprechenden der zweiten Schneidplatten 26 offen. Der sechste Durchlass 534 weist ein Ende, das an der Position, an der die zweiten Durchlässe 518 den fünften Durchlass 530 schneiden, zum fünften Durchlass 530 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das axial distal zum fünften Durchlass 530 ist. Jeder dritte Durchlass 522 weist ein Ende auf, das zum Ende des sechsten Durchlasses 534 offen ist, das dem fünften Durchlass 530 gegenüberliegt. Ein gegenüberliegendes Ende jedes dritten Durchlasses 522 ist nah an einer entsprechenden der dritten Schneidplatten 30 offen. Der vierten Durchlass 526 weist ein Ende, das an der Position, an der die dritten Durchlässe 522 den sechsten Durchlass 534 schneiden, zum sechsten Durchlass 534 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das durch das distal Ende 140' des Werkzeugkopfes 14' offen ist. In dem bereitgestellten Beispiel sind die Hauptbohrung 510, der vierte Durchlass 526, der fünfte Durchlass 530 und der sechste Durchlass 534 koaxial. Zusätzlich unter Bezugnahme auf 6 sind die Durchlässe 510, 514, 518, 522, 526, 530, 534 aus 5 auf schematische Weise dargestellt. Das Luft-Öl-Nebelschmiermittel tritt bei einem Eingangsdruck P_in in die Hauptbohrung 510 ein und bei Nulldruck P₀ aus den einzelnen Durchlässen 514, 518, 522, 526 aus.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 7 ist eine Äquivalenzschaltung 710 der Durchlässe 510, 514, 518, 522, 526, 530, 534 (5 und 6) schematisch dargestellt. In 7 ist die Hauptbohrung 510 durch einen Widerstand R₀ dargestellt, die ersten Durchlässe 514 (5 und 6) sind durch Widerstände R₁ dargestellt, die zweiten Durchlässe 518 (5 und 6) sind durch Widerstände R₂ dargestellt, die dritten Durchlässe 522 (5 und 6) sind durch Widerstände R₃ dargestellt, der vierte Durchlass 526 (5 und 6) ist durch Widerstand R₄ dargestellt, der fünfte Durchlass 530 (5 und 6) ist durch Widerstand R₅ dargestellt und der sechste Durchlass 534 (5 und 6) ist durch Widerstand R₆ dargestellt.
In dem bereitgestellten Beispiel ist R₀ in Reihe mit dem Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₁ -R₆ . Die zwei Widerstände R₁ sind parallel miteinander und parallel mit dem Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₂ -R₆ . Der Widerstand R₅ ist in Reihe mit dem Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₂ , R₃ , R₄ und R₆ . Die zwei Widerstände R₂ sind parallel miteinander und parallelmit dem Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₃ , R₄ und R₆ . Der Widerstand R₆ ist in Reihe mit dem Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₃ und R₄ . Die Widerstände R₃ und R₄ sind miteinander parallel.
Der Spannungseingang der Schaltung 710 ist durch V_in dargestellt und der Spannungsausgang ist durch V₀ dargestellt. V_in ist gleich P_in , während V₀ gleich P₀ ist. Jeder Widerstand weist einen Widerstandswert auf, der auf den Eigenschaften der entsprechenden Durchlässe 510 514, 518, 522, 526, 530, 534 (5 und 6) beruht. Ähnlich wie die oben unter Bezugnahme auf 1-4 erörterten Widerstandswerte beruhen die Widerstandswerte (z. B. R₀ -R₆ ) auf der Beziehung zwischen den Eigenschaften jedes Durchlasses: $R = ρ * (\frac{L}{A^{n}})$
Entsprechend werden die Widerstandswerte der Durchlässe durch die folgenden Beziehungen bereitgestellt: $R_{0} = ρ_{0} * (\frac{L_{0}}{A_{0}^{n}})$
$R_{1} = ρ_{1} * (\frac{L_{1}}{A_{1}^{n}})$
$R_{2} = ρ_{2} * (\frac{L_{2}}{A_{2}^{n}})$
$R_{3} = ρ_{3} * (\frac{L_{3}}{A_{3}^{n}})$
$R_{4} = ρ_{4} * (\frac{L_{4}}{A_{4}^{n}})$
$R_{5} = ρ_{5} * (\frac{L_{5}}{A_{5}^{n}})$
$R_{6} = ρ_{6} * (\frac{L_{6}}{A_{6}^{n}})$
Ebenso stehen die Durchflussraten und Drücke jedes Durchlasses 510, 514, 518, 522, 526, 530, 534 (5 und 6) mit den Eigenschaften der Durchlässe auf Grundlage der folgenden Beziehung in Zusammenhang: $P = I*R$
Da P₀ als null gilt, werden die Beziehungen für die Durchlässe 510, 514, 518, 522, 526, 530, 534 (5 und 6) ebenso durch die folgenden Beziehungen bereitgestellt: $(P_{in} - P_{1}) = I_{0} {*R}_{0}$
$P_{1} = I_{1} {*R}_{1}$
$P_{2} = I_{2} {*R}_{2}$
$P_{3} = I_{3} {*R}_{3}$
$P_{3} = I_{4} {*R}_{4}$
$(P_{1} - P_{2}) = I_{5} {*R}_{5}$
$(P_{2} - P_{3}) = I_{6} {*R}_{6}$
Außerdem hängt die Durchflussrate durch die Hauptbohrung 510 mit den Durchflussraten durch die anderen Durchlässe 514, 518, 522, 526, 530, 534 (5 und 6) gemäß den folgenden Beziehungen zusammen: $I_{0} = 2 * I_{1} + I_{5}$
$I_{5} = 2 * I_{2} + I_{6}$
$I_{6} = 2 * I_{3} + I_{4}$
Entsprechend kann die Verteilung des Schmiermittelflusses an jede Schneidkante 34', 38', 42' (5) als Prozentsatz der Gesamtdurchflussrate bestimmt werden. Wenn beispielsweise die Durchflussrate an jeden Schneiddurchmesser ausgeglichen werden soll, können die Durchflussraten auf Grundlage der folgenden Beziehung in Zusammenhang stehen: $I_{1} = I_{2} = I_{3} = I_{4}$
Mithilfe der vorstehenden Beziehungen können die Längen L_n und die Querschnitte An jedes Durchlasses 510, 514, 518, 522, 526, 530, 534 (5 und 6) bestimmt werden.
Alternativ kann die Verteilung des Schmiermittelflusses an jeden Schneiddurchmesser ein unterschiedlicher Prozentsatz der Gesamtdurchflussrate sein. Beispielsweise können die Durchlässe 514, 518, 522, 526, 530, 534 (5 und 6) so ausgestaltet sein, dass die kleineren Schneiddurchmesser eine größere Durchflussrate aufweisen als die größeren Durchmesser, da kleinere Schneiddurchmesser in der Regel aufgrund der Stufung des Werkzeugkopf 14 (5 und 6) einer stärkeren Nutzung unterliegen. Obwohl andere Verteilungen verwendet werden können, kann eine Verteilung so sein, dass jeder der ersten Durchlässe 514 (5 und 6) 5 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann, jeder der zweiten Durchlässe 518 (5 und 6) 10 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann, jeder der dritten Durchlässe 522 (5 und 6) 20 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann und der vierte Durchlass 526 (5 und 6) 30 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann. Mit anderen Worten, diese Beispielverteilung lässt sich durch die folgenden Beziehungen ausdrücken: $I_{1} = 0,05 * I_{0}$
$I_{2} = 0,10 * I_{0}$
$I_{3} = 0,20 * I_{0}$
$I_{4} = 0,30 * I_{0}$
$I_{5} = 0,90 * I_{0}$
$I_{6} = 0,70 * I_{0}$
Ebenso können die Längen L_n und die Querschnitte An jedes Durchlasses 510, 514, 518, 522, 526, 530, 534 (5 und 6) für die gewünschte Durchflussratenverteilung bestimmt werden.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 8 ist ein Schneidwerkzeugkopf 14' einer dritten Ausgestaltung dargestellt. Der Werkzeugkopf 14' gleicht dem Werkzeugkopf 14 (1 und 2) und 14' (5), außer in den hierin gezeigten und beschriebenen Punkten. Merkmale, die denen gleichen, die in 1, 2 und 5 gezeigt sind und oben beschrieben wurden, sind mit ähnlichen, aber mit doppeltem Strichindex versehenen Bezugszeichen versehen. Entsprechend werden hier nur die Unterschiede ausführlich beschrieben.
In dem bereitgestellten Beispiel sind die Schmiermitteldurchlässe anders als die Schmiermitteldurchlässe des Werkzeugkopfes 14 (1 und 2) und 14' (5) ausgestaltet. Die Schmiermitteldurchlässe des Werkzeugkopfes 14" beinhalten eine Hauptbohrung 810, einen Satz erste Durchlässe 814, einen Satz zweite Durchlässe 818, einen Satz dritte Durchlässe 822, a vierten Durchlass 826, einen Satz fünfte Durchlässe 830 und einen sechsten Durchlass 834, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können.
Die Hauptbohrung 810 ist durch das proximale Ende 130" des Werkzeugkopfes 14" offen und ist dazu ausgestaltet, einen Fluss von MQL-Luft-Öl-Nebelschmiermittel vom Werkzeughalter 12 (1) bei einem Eingangsdruck P_in aufzunehmen. Das Luft-Öl-Nebel Schmiermittel kann der Hauptbohrung 810 bei einer Durchflussrate von 5-200 Millilitern pro Stunde an Öl und 30-250 Litern pro Stunde an Luft zugeführt werden. Die Hauptbohrung 810 ist koaxial mit der Achse 18" und erstreckt sich axial vom proximalen Ende 130" in den Werkzeugkopf 14", um in Fluidverbindung mit den anderen Durchlässen 814, 818, 122, 826, 830, 834 zu stehen.
Jeder fünfte Durchlass 830 weist ein Ende auf, das zur Hauptbohrung 810 offen ist und sich radial von der Hauptbohrung 810 nach außen zu einem distale Ende erstreckt. Jeder erste Durchlass 814 weist ein Ende, das zu dem distalen Ende eines entsprechenden der fünften Durchlässe 830 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das nah an einer entsprechenden der ersten Schneidplatten 22" offen ist. Jeder zweite Durchlass 818 weist ein Ende, das an derselben Position wie der erste Durchlass 814 zu einem entsprechenden der fünften Durchlässe 830 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das nah an einer entsprechenden der zweiten Schneidplatten 26" offen ist. In dem bereitgestellten Beispiel sind die fünften Durchlässe 830 koaxial und von gleichem Durchmesser wie die zweiten Durchlässe 818, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können. Der sechste Durchlass 834 weist ein Ende, das an der gleichen Position, an der die fünften Durchlässe 830 die Hauptbohrung 810 schneiden, zur Hauptbohrung 810 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das axial distal von der Hauptbohrung 810 ist. Die dritten Durchlässe 822 weisen ein Ende, das zum distalen Ende des sechsten Durchlasses 834 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das zu einer entsprechenden der dritten Schneidplatten 30" offen ist. Der vierte Durchlass 826 weist ein Ende, das an derselben Position, an der die dritten Durchlässe 822 den sechsten Durchlass 834 schneiden, zum distalen Ende des sechsten Durchlasses 834 offen ist, und ein gegenüberliegendes Ende auf, das zum distalen Ende 140" des Werkzeugkopfes 14" offen ist. In dem bereitgestellten Beispiel sind die Hauptbohrung 810, der sechste Durchlass 834, und der vierte Durchlass 826 koaxial, obwohl andere Ausgestaltungen verwendet werden können.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 9 sind die Durchlässe 810, 814, 818, 122, 826, 830, 834 aus 8 auf schematische Weise dargestellt. Das Luft-Öl-Nebelschmiermittel tritt bei einem Eingangsdruck P_in in die Hauptbohrung 810 ein und bei Nulldruck P₀ aus den einzelnen Durchlässen 814, 818, 822, 826 aus.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 10 ist eine Äquivalenzschaltung 1010 der Durchlässe 810, 814, 818, 122, 826, 830, 834 (8 und 9) schematisch dargestellt. In 10 ist die Hauptbohrung 810 durch einen Widerstand R₀ dargestellt, die ersten Durchlässe 814 (8 und 9) sind durch Widerstände R₁ dargestellt, die zweiten Durchlässe 818 (8 und 9) sind durch Widerstände R₂ dargestellt, die dritten Durchlässe 822 (8 und 9) sind durch Widerstände R₃ dargestellt, der vierte Durchlass 826 (8 und 9) ist durch Widerstand R₄ dargestellt, der fünfte Durchlass 830 (8 und 9) ist durch Widerstand R₅ dargestellt und der sechste Durchlass 834 (8 und 9) ist durch Widerstand R₆ dargestellt.
In dem bereitgestellten Beispiel ist R₀ in Reihe mit dem Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₁ -R₆ . Der Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₁ , R₂ , und R₅ ist parallel zueinander und zum Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₃ , R₄ und R₆ . Jeder Widerstand R₅ ist in Reihe mit einer parallelen Ausgestaltung eines Widerstands R₁ parallel mit einem Widerstand R₂ . Der Widerstand R₆ ist in Reihe mit dem Äquivalenzwiderstandswert der Widerstände R₃ und R₄ . Die R₃ Widerstände sind miteinander und dem Widerstand R₄ parallel.
Der Spannungseingang der Schaltung 1010 ist durch V_in dargestellt und der Spannungsausgang ist durch Vo dargestellt. V_in ist gleich P_in , während V₀ gleich P₀ ist. Jeder Widerstand weist einen Widerstandswert auf, der auf den Eigenschaften der entsprechenden Durchlässe 810 814, 818, 822, 826, 830, 834 (8 und 9) beruht. Ähnlich wie die oben unter Bezugnahme auf 1-7 erörterten Widerstandswerte beruhen die Widerstandswerte (z. B. R₀ -R₆ ) auf der Beziehung zwischen den Eigenschaften jedes Durchlasses: $R = ρ * (\frac{L}{A^{n}})$
Entsprechend werden die Widerstandswerte der Durchlässe durch die folgenden Beziehungen bereitgestellt: $R_{0} = ρ_{0} * (\frac{L_{0}}{A_{0}^{n}})$
$R_{1} = ρ_{1} * (\frac{L_{1}}{A_{1}^{n}})$
$R_{2} = ρ_{2} * (\frac{L_{2}}{A_{2}^{n}})$
$R_{3} = ρ_{3} * (\frac{L_{3}}{A_{3}^{n}})$
$R_{4} = ρ_{4} * (\frac{L_{4}}{A_{4}^{n}})$
$R_{5} = ρ_{5} * (\frac{L_{5}}{A_{5}^{n}})$
$R_{6} = ρ_{6} * (\frac{L_{6}}{A_{6}^{n}})$
Ebenso stehen die Durchflussraten und Drücke jedes Durchlasses 810, 814, 818, 822, 826, 830 834 (8 und 9) mit den Eigenschaften der Durchlässe auf Grundlage der folgenden Beziehung in Zusammenhang: $P = I*R$
Da P₀ als null gilt, werden die Beziehungen für die Durchlässe 810, 814, 818, 122, 826, 830, 834 (8 und 9) ebenso durch die folgenden Beziehungen bereitgestellt: $(P_{in} - P_{1}) = I_{0} {*R}_{0}$
$(P_{1} - P_{2}) = I_{5} {*R}_{5}$
$(P_{1} - P_{3}) = I_{6} {*R}_{6}$
$P_{2} = I_{1} {*R}_{1}$
$P_{2} = I_{2} {*R}_{2}$
$P_{3} = I_{3} {*R}_{3}$
$P_{3} = I_{4} {*R}_{4}$
Außerdem hängt die Durchflussrate durch die Hauptbohrung 810 mit den Durchflussraten durch die anderen Durchlässe 814, 818, 122, 826, 830, 834 (8 und 9) gemäß den folgenden Beziehungen zusammen: $I_{0} = 2 * I_{5} + I_{6}$
$I_{5} = I_{1} + I_{2}$
$I_{6} = 2 * I_{3} + I_{4}$
Entsprechend kann die Verteilung des Schmiermittelflusses an jede Schneidkante 34", 38", 42" (8) als Prozentsatz der Gesamtdurchflussrate bestimmt werden. Wenn beispielsweise die Durchflussrate an jeden Schneiddurchmesser ausgeglichen werden soll, können die Durchflussraten auf Grundlage der folgenden Beziehung in Zusammenhang stehen: $I_{1} = I_{2} = I_{3} = I_{4}$
Mithilfe der vorstehenden Beziehungen können die Längen L_n und die Querschnitte An jedes Durchlasses 810, 814, 818, 822, 826, 830, 834 (8 und 9) bestimmt werden.
Alternativ kann die Verteilung des Schmiermittelflusses an jeden Schneiddurchmesser ein unterschiedlicher Prozentsatz der Gesamtdurchflussrate sein. Beispielsweise können die Durchlässe 814, 818, 822, 826, 830, 834 (8 und 6) so ausgestaltet sein, dass die kleineren Schneiddurchmesser eine größere Durchflussrate aufweisen als die größeren Durchmesser, da kleinere Schneiddurchmesser in der Regel aufgrund der Stufung des Werkzeugkopf 14" (8 einer stärkeren Nutzung unterliegen. Obwohl andere Verteilungen verwendet werden können, kann eine Verteilung so sein, dass jeder der ersten Durchlässe 814 (8 und 9) 5 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann, jeder der zweiten Durchlässe 818 (8 und 9) 10 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann, jeder der dritten Durchlässe 822 (8 und 9) 20 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann und der vierte Durchlass 826 (8 und 9) 30 % der Gesamtdurchflussrate aufnehmen kann. Mit anderen Worten, diese Beispielverteilung lässt sich durch die folgenden Beziehungen ausdrücken: $I_{1} = 0,05 * I_{0}$
$I_{2} = 0,10 * I_{0}$
$I_{3} = 0,20 * I_{0}$
$I_{4} = 0,30 * I_{0}$
$I_{5} = 0,90 * I_{0}$
$I_{6} = 0,70 * I_{0}$
Ebenso können die Längen L_n und die Querschnitte An jedes Durchlasses 810, 814, 818, 822, 826, 830, 834 (8 und 9) für die gewünschte Durchflussratenverteilung bestimmt werden.
Zusätzlich unter Bezugnahme auf 11 ist eine Vorrichtung 1110 zum Herstellen eines Schneidwerkzeugkopfes (z.B. des Werkzeugkopfes 14, 14' oder 14") dargestellt. Die Vorrichtung 1110 kann eine Halterung 1114 (z.B. eine Spannvorrichtung oder Klemmvorrichtung), einen Bohrer 1118 (z. B. einen Drehbohrer mit Bohreinsatz oder eine Drahterosionsbearbeitungsvorrichtung und Draht) und ein Steuermodul 1122 beinhalten. Die Halterung 1114 ist dazu ausgestaltet, einen Rohling 1126 des Schneidwerkzeugs zu halten. Dem Rohling 1126 fehlen die internen Schmiermitteldurchlässe. Das Steuermodul 1122 steht mit dem Bohrer 1118 in Kommunikationsverbindung und kann mit der Halterung 1114 in Kommunikationsverbindung stehen und dazu ausgestaltet sein, den Bohrer 1118 zu bewegen und zu betreiben, um die Durchlässe im Rohling zu bilden.
Das Verfahren zum Herstellen des Schneidwerkzeugs kann das Eingeben der Geometrie des Rohlings (z. B. der Durchmesser und Positionen der Schneidkanten und der Längen der Abschnitte des Schneidwerkzeugs usw.) in einen Computer oder das Steuermodul 1122 beinhalten. Die Geometrie kann in Form eines 2D- oder 3D-Computermodells vorliegen. Das Verfahren kann das Bestimmen der gewünschten Durchflussraten oder Schmiermittelverteilung an die einzelnen Schneidkanten beinhalten. Das Steuermodul 1122 kann dann den Druckabfall und Durchlassabmessungen für jeden einer n-ten Anzahl Durchlässe zu den Schneidkanten auf Grundlage der oben unter Bezugnahme auf 1-10 erörterten Beziehungen berechnen, einschließlich allgemein $I_{n} = \frac{P_{n} * A_{n}^{n}}{ρ * L_{n}_{;}}$
wobei In die Durchflussrate des n-ten Durchlasses ist, P_n der Druckabfall des n-ten Durchlasses ist, An der Querschnitt des n-ten Durchlasses ist, die Potenz n gleich 1 oder gleich 0,5 ist, ρ_n der Volumenwiderstand des n-ten Durchlasses ist und L_n die Länge des n-ten Durchlasses ist. Das Verfahren kann das Abstützen des Rohlings 1126 in der Halterung 1114 beinhalten. Das Steuermodul 1122 kann dann Steuersignale an den Bohrer 1118 senden, um die Durchlässe im Rohling 1126 zu bilden, um das Schneidwerkzeug zu bilden. Das Verfahren kann auch das Anbringen des Schneidwerkzeugs zur Verwendung und Zuführen eines Gemischs aus Öl und Wasser (z. B. MQL-Schmiermittel) durch die Durchlässe beinhalten.
Die Beschreibung der Offenbarung ist lediglich beispielhafter Natur, weshalb vorgesehen ist, dass Abwandlungen, die nicht vom Wesen der Offenbarung abweichen, in den Umfang der Offenbarung fallen. Diese Abwandlungen gelten nicht als eine Abweichung von Geist und Umfang der Offenbarung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs: Bestimmen gewünschter Durchflussraten zu Schneidkanten, Berechnen von Druckabfall und Durchlassabmessungen für jeden einer n-ten Anzahl Durchlässe zu den Schneidkanten auf Grundlage von $I_{n} = (P_{n} * A_{n}^{n}) / (ρ_{n} * L_{n}),$
wobei In die Durchflussrate des n-ten Durchlasses ist, P_n der Druckabfall des n-ten Durchlasses ist, $A_{n}^{n}$
der Querschnitt des n-ten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n gleich 1 oder 0,5 ist, ρ_n der Volumenwiderstand des n-ten Durchlasses ist und L_n die Länge des n-ten Durchlasses ist; und Bilden der n-ten Durchlässe im Werkzeug mit Öffnung zu jeder Schneidkante auf Grundlage der Abmessungen des n-ten Durchlasses.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Volumenwiderstand des n-ten Durchlasses ein konstanter Wert von nicht null, der für alle n-ten Durchlässe gleich ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Bilden einer Zentralbohrung im Werkzeug, wobei jeder der n-ten Durchlässe ein erstes Ende und ein zweites Ende beinhaltet, wobei jedes erste Ende unmittelbar zu einer Zentralbohrung des Schneidwerkzeugs offen ist und jedes zweite Ende unmittelbar zu einer entsprechenden der Schneidkanten offen ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Bilden einer Zentralbohrung im Werkzeug, wobei ein erster n-ter Durchlass ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des ersten n-ten Durchlasses zur Zentralbohrung offen ist, um Schmiermittel unmittelbar aus der Zentralbohrung aufzunehmen, wobei das zweite Ende des ersten n-ten Durchlasses zu einer ersten der Schneidkanten offen ist, wobei ein zweiter n-ter Durchlass ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des zweiten n-ten Durchlasses zum ersten n-ten Durchlass offen ist, um Schmiermittel unmittelbar aus dem ersten n-ten Durchlass aufzunehmen, wobei das zweite Ende des zweiten n-ten Durchlasses zu einer zweiten der Schneidkanten offen ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Zuführen eines Schmiermittels zu einer Zentralbohrung des Werkzeugs, wobei die Zentralbohrung in Fluidverbindung mit den n-ten Durchlässen steht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Schmiermittel ein Gemisch aus Öl und Wasser, das mit einer Öldurchflussrate zwischen 5 Millilitern pro Stunde und 200 Millilitern pro Stunde und bei einer Luftdurchflussrate zwischen 30 und 250 Litern pro Minute zugeführt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Schneidwerkzeugs, das um eine Achse herum angeordnet ist, wobei das Schneidwerkzeug dazu ausgestaltet ist, eine erste Schneidfläche an einem ersten Durchmesser und eine zweite Schneidfläche an einem zweiten Durchmesser aufzuweisen: Bestimmen einer gewünschten Durchflussrate von Schmiermittel zur ersten Schneidfläche und einer gewünschten Durchflussrate von Schmiermittel zur zweiten Schneidfläche, Bilden einer Hauptbohrung im Schneidwerkzeug, wobei die Hauptbohrung um die Achse herum angeordnet und dazu ausgestaltet wird eingegebenes Schmiermittel aufzunehmen, und Bilden eines ersten Durchlasses im Schneidwerkzeug, wobei der erste Durchlass ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des ersten Durchlasses in Fluidverbindung mit der Hauptbohrung steht, wobei das zweite Ende des ersten Durchlasses dazu ausgestaltet ist, Schmiermittel an die erste Schneidfläche bereitzustellen, wobei ein Querschnitt des ersten Durchlasses und eine Länge des ersten Durchlasses gemäß dem Folgenden berechnet werden: $A_{1}^{n} / L_{1} = I_{1} * ρ_{1} / P_{1},$
wobei $A_{1}^{n}$
der Querschnitt des ersten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n 1 oder 0,5 ist, L₁ die Länge des ersten Durchlasses ist, I₁ die gewünschte Durchflussrate von Schmiermittel zur ersten Schneidfläche ist, ρ₁ ein Volumenwiderstand des ersten Durchlasses ist und P₁ ein Druck des Schmiermittels am ersten Ende des ersten Durchlasses ist, Bilden eines zweiten Durchlasses im Schneidwerkzeug, wobei der zweite Durchlass ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das zweite Ende des zweiten Durchlasses in Fluidverbindung mit der Hauptbohrung steht, wobei das zweite Ende des zweiten Durchlasses dazu ausgestaltet ist, Schmiermittel an die zweite Schneidfläche bereitzustellen, wobei ein Querschnitt des zweiten Durchlasses und eine Länge des zweiten Durchlasses gemäß dem Folgenden berechnet werden: $A_{2}^{n} / L_{2} = I_{2} * ρ_{2} / P_{2},$
wobei $A_{2}^{n}$
der Querschnitt des zweiten Durchlasses hoch n ist, L₂ die Länge des zweiten Durchlasses ist, I₂ die gewünschte Durchflussrate zur zweiten Schneidfläche ist, ρ₂ ein Volumenwiderstand des zweiten Durchlasses ist und P₂ ein Druck des Schmiermittels am ersten Ende des zweiten Durchlasses ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Schneidwerkzeug dazu ausgestaltet, eine dritte Schneidfläche aufzuweisen, die an einem dritten Durchmesser angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner gekennzeichnet ist durch Bestimmen einer gewünschten Durchflussrate von Schmiermittel zur dritten Schneidfläche, Bilden eines dritten Durchlasses im Schneidwerkzeug, wobei der dritte Durchlass ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des dritten Durchlasses in Fluidverbindung mit der Hauptbohrung steht, wobei das zweite Ende des dritten Durchlasses dazu ausgestaltet ist, Schmiermittel an die dritte Schneidfläche bereitzustellen, wobei ein Querschnitt des dritten Durchlasses und eine Länge des dritten Durchlasses gemäß dem Folgenden berechnet werden: $A_{3}^{n} / L_{3} = I_{3} * ρ_{3} / P_{3},$
wobei $A_{3}^{n}$
der Querschnitt des dritten Durchlasses hoch n ist, L₃ die Länge des dritten Durchlasses ist, I₃ die gewünschte Durchflussrate zur dritten Schneidfläche ist, ρ₃ ein Volumenwiderstand des dritten Durchlasses ist und P₃ ein Druck des Schmiermittels am ersten Ende des dritten Durchlasses ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Durchlass unmittelbar zur Hauptbohrung offen, wobei der zweite und dritte Durchlass durch einen vierten Durchlass an die Hauptbohrung gekoppelt sind.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und zweite Durchlass unmittelbar in die Hauptbohrung offen.
Gemäß einer Ausführungsform ρ₁ = ρ₂.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Schritt des Bildens des ersten Durchlasses Lochextrusion, Bohren mit einem Bohreinsatz oder einen Drahterosionsbearbeitungsbohrprozess.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser und I₁ > I₂ .
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schneidwerkzeug bereitgestellt, aufweisend: einen Werkzeugkopf, der um eine Achse herum angeordnet ist, wobei der Werkzeugkopf eine Hauptbohrung definiert, die um die Achse herum angeordnet ist und an einem proximalen Ende des Werkzeugkopfes offen ist, wobei das proximale Ende dazu ausgestaltet ist, ein Schmiermittel in die Hauptbohrung aufzunehmen, einen ersten Durchlass, der mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung steht und an einer ersten Position, die um einen ersten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes offen ist, wobei eine Länge des ersten Durchlasses mit einem Querschnitt des ersten Durchlasses in Beziehung steht gemäß: $A_{1}^{n} / L_{1} = I_{1} * ρ_{1} / P_{1},$
wobei $A_{1}^{n}$
der Querschnitt des ersten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n gleich 1 oder 0,5 ist, L₁ die Länge des ersten Durchlasses ist, I₁ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem ersten Durchlass ist, ρ₁ ein Volumenwiderstand des ersten Durchlasses ist und P₁ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des ersten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist, und einen zweiten Durchlass, der mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung steht und an einer zweiten Position, die um einen zweiten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes offen ist, wobei der zweite radiale Abstand größer als der erste radiale Abstand ist, wobei eine Länge des zweiten Durchlasses mit einem Querschnitt des zweiten Durchlasses in Beziehung steht gemäß: /L₂ = I₂ * ρ₂ / P₂, wobei A₂ der Querschnitt des zweiten Durchlasses hoch n ist, L₂ die Länge des zweiten Durchlasses ist, I₂ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem zweiten Durchlass ist, ρ₂ ein Volumenwiderstand des zweiten Durchlasses ist und P₂ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des zweiten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist, eine erste Schneidkante, die an der ersten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt ist, und eine zweite Schneidkante, die an der zweiten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform definiert der Werkzeugkopf ferner einen dritten Durchlass in Fluidverbindung mit der Hauptbohrung und an einer dritte Position, die um einen dritten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, offen zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes, wobei der dritte radiale Abstand größer als der zweite radiale Abstand ist, wobei eine Länge des dritten Durchlasses mit einem Querschnitt des dritten Durchlasses in Beziehung steht gemäß: $A_{3}^{n} / L_{3} = I_{3} * ρ_{3} / P_{3},$
wobei A₃ der Querschnitt des dritten Durchlasses hoch n ist, L₃ die Länge des dritten Durchlasses ist, I₃ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem dritten Durchlass ist, ρ₃ ein Volumenwiderstand des dritten Durchlasses ist und P₃ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des dritten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist. wobei das Schneidwerkzeug ferner eine dritte Schneidkante umfasst, die an einer dritten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Durchlass unmittelbar zur Hauptbohrung offen, wobei der zweite und dritte Durchlass durch einen vierten Durchlass an die Hauptbohrung gekoppelt sind.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste und zweite Durchlass unmittelbar in die Hauptbohrung offen.
Gemäß einer Ausführungsform ρ₁ = ρ₂.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Durchflussrate von Schmiermittel aus dem ersten Durchlass größer als die Durchflussrate von Schmiermittel aus dem zweiten Durchlass.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs, umfassend: Bestimmen gewünschter Durchflussraten zu Schneidkanten; Berechnen von Druckabfall und Durchlassabmessungen für jeden einer n-ten Anzahl Durchlässe zu den Schneidkanten auf Grundlage von $I_{n} = (P_{n} * A_{n}^{n}) / (ρ_{n} * L_{n}),$
wobei In die Durchflussrate des n-ten Durchlasses ist, P_n der Druckabfall des n-ten Durchlasses ist, $A_{n}^{n}$
der Querschnitt des n-ten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n gleich 1 oder 0,5 ist, ρ_n der Volumenwiderstand des n-ten Durchlasses ist und L_n die Länge des n-ten Durchlasses ist; und Bilden der n-ten Durchlässe im Werkzeug mit Öffnung zu jeder Schneidkante auf Grundlage der Abmessungen des n-ten Durchlasses.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Volumenwiderstand des n-ten Durchlasses ein konstanter Wert von nicht null ist, der für alle n-ten Durchlässe gleich ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Zuführen eines Schmiermittels zu einer Zentralbohrung des Werkzeugs, wobei die Zentralbohrung in Fluidverbindung mit den n-ten Durchlässen steht.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Schmiermittel ein Gemisch aus Öl und Wasser beinhaltet, das mit einer Öldurchflussrate zwischen 5 Millilitern pro Stunde und 200 Millilitern pro Stunde und bei einer Luftdurchflussrate zwischen 30 und 250 Litern pro Minute zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bildens der n-ten Durchlässe Lochextrusion, Bohren mit einem Bohreinsatz oder einen Drahterosionsbearbeitungsbohrprozess beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bilden einer Zentralbohrung im Werkzeug, wobei jeder der n-ten Durchlässe ein erstes Ende und ein zweites Ende beinhaltet, wobei jedes erste Ende unmittelbar zu einer Zentralbohrung des Schneidwerkzeugs offen ist und jedes zweite Ende unmittelbar zu einer entsprechenden der Schneidkanten offen ist, wobei das zweite Ende eines ersten der n-ten Durchlässe einen kleineren radialen Abstand von der Zentralbohrung als das zweite Ende eines zweiten der n-ten Durchlässe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Bilden einer Zentralbohrung in dem Werkzeug, wobei ein erster der n-ten Durchlässe ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des ersten der n-ten Durchlässe zur Zentralbohrung offen ist, um Schmiermittel unmittelbar aus der Zentralbohrung aufzunehmen, wobei das zweite Ende des ersten der n-ten Durchlässe zu einer ersten der Schneidkanten offen ist, wobei ein zweiter der n-ten Durchlässe ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des zweiten der n-ten Durchlässe zu dem ersten der n-ten Durchlässe offen ist, um Schmiermittel unmittelbar von dem ersten der n-ten Durchlässe aufzunehmen, wobei das zweite Ende des zweiten der n-ten Durchlässe zu einer zweiten der Schneidkanten offen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das zweite Ende des ersten der n-ten Durchlässe einen kleineren radialen Abstand von der Zentralbohrung als das zweite Ende des zweiten der n-ten Durchlässe aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, wobei I₁ > I₂, wobei I₁ die Durchflussrate des ersten der n-ten Durchlässe ist und I₂ die Durchflussrate des zweiten der n-ten Durchlässe ist.
Schneidwerkzeug, umfassend: einen Werkzeugkopf, der um eine Achse herum angeordnet ist, wobei der Werkzeugkopf Folgendes definiert: eine Hauptbohrung, die um die Achse herum angeordnet ist und an einem proximalen Ende des Werkzeugkopfes offen ist, wobei das proximale Ende dazu ausgestaltet ist, ein Schmiermittel in die Hauptbohrung aufzunehmen; einen ersten Durchlass, der mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung steht und an einer ersten Position, die um einen ersten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes offen ist, wobei eine Länge des ersten Durchlasses mit einem Querschnitt des ersten Durchlasses in Beziehung steht gemäß: $A_{1}^{n} / L_{1} = I_{1} * ρ_{1} / P_{1},$
wobei $A_{1}^{n}$
der Querschnitt des ersten Durchlasses hoch n ist, wobei die Potenz n gleich 1 oder 0,5 ist, L₁ die Länge des ersten Durchlasses ist, I₁ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem ersten Durchlass ist, ρ₁ ein Volumenwiderstand des ersten Durchlasses ist und P₁ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des ersten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist; und einen zweiten Durchlass, der mit der Hauptbohrung in Fluidverbindung steht und an einer zweiten Position, die um einen zweiten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes offen ist, wobei der zweite radiale Abstand größer als der erste radiale Abstand ist, wobei eine Länge des zweiten Durchlasses mit einem Querschnitt des zweiten Durchlasses in Beziehung steht gemäß: $A_{2}^{n} / L_{2} = I_{2} * ρ_{2} / P_{2},$
wobei A₂ der Querschnitt des zweiten Durchlasses hoch n ist, L₂ die Länge des zweiten Durchlass ist, I₂ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem zweiten Durchlass ist, ρ₂ ein Volumenwiderstand des zweiten Durchlasses ist und P₂ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des zweiten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist; eine erste Schneidkante, die an der ersten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt ist; und eine zweite Schneidkante, die an der zweiten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 10, wobei der Werkzeugkopf ferner einen dritten Durchlass in Fluidverbindung mit der Hauptbohrung und an einer dritte Position definiert, die um einen dritten radialen Abstand von der Achse entfernt ist, offen zu einer Außenseite des Werkzeugkopfes, wobei der dritte radiale Abstand größer als der zweite radiale Abstand ist, wobei eine Länge des dritten Durchlasses mit einem Querschnitt des dritten Durchlasses in Beziehung steht gemäß: $A_{3}^{n} / L_{3} = I_{3} * ρ_{3} / P_{3},$
wobei A₃ der Querschnitt des dritten Durchlasses hoch n ist, L₃ die Länge des dritten Durchlasses ist, I₃ eine Durchflussrate des Schmiermittels aus dem dritten Durchlass ist, ρ₃ ein Volumenwiderstand des dritten Durchlasses ist und P₃ ein Druck des Schmiermittels an einem Ende des dritten Durchlasses nah der Hauptbohrung ist, wobei das Schneidwerkzeug ferner eine dritte Schneidkante umfasst, die an einer dritten Position fest an den Werkzeugkopf gekoppelt ist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 11, wobei der erste Durchlass unmittelbar zur Hauptbohrung offen ist, wobei der zweite und dritte Durchlass durch einen vierten Durchlass an die Hauptbohrung gekoppelt sind.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 10, wobei der erste und zweite Durchlass unmittelbar in die Hauptbohrung offen sind.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 10, wobei ρ₁ = ρ₂.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 10, wobei die Durchflussrate von Schmiermittel aus dem ersten Durchlass größer als die Durchflussrate von Schmiermittel aus dem zweiten Durchlass ist.