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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanenden Werkstückbearbeitung, insbesondere eine Reibahle oder einen Stirnsenker, mit einem Schneideinsatzträger, wobei der Schneideinsatzträger mindestens eine Aufnahmenut zur Aufnahme eines Schneideinsatzes aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des besagten Werkzeugs und ein Verfahren zur Aufbereitung des besagten Werkzeugs.
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Werkzeuge der in Rede stehenden Art, sowie zugehörige Verfahren zur Herstellung und Aufbereitung, sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. So sind im technischen Gebiet der mechanischen Metallbearbeitung Werkzeuge mit einem Schneideinsatzträger bekannt, der aus herkömmlichem Werkzeugstahl oder aus Schnellarbeitsstahl (HSS) gefertigt sind. Bekannte Schneideinsatzträger weisen mindestens eine Aufnahmenut zur Aufnahme eines Schneideinsatzes auf. Schneideinsätze lassen sich aus dem Schneideinsatzträger entfernen, aufbereiten und wieder einsetzen, oder gänzlich austauschen, wobei jedoch der Schneideinsatzträger verschleißt.
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Weiterhin ist bekannt, Schneideinsätze aus Hartmetall (HM) zu fertigen. Hartmetall ist vergleichsweise temperaturbeständig und ermöglicht hohe Schnittgeschwindigkeiten, wenn es als Schneidstoff verwendet wird. Schneideinsätze aus Hartmetall sind einerseits besonders hart, dafür jedoch bruchempfindlicher sind als der weichere Schneideinsatzträger. Aufgrund des weicheren Schneideinsatzträgers hat das Werkzeug insgesamt nur eine begrenzte Steifigkeit, was bei einer spanenden Werkstückbearbeitung zu Ungenauigkeiten führen kann.
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Ebenfalls bekannt sind Vollmaterialwerkzeuge, die aus einem einstückigen Werkzeugkörper aus Hartmetall - also aus Vollhartmetall (VHM) - aufweisen. Im Unterschied zu einem Schneideinsatzträger sind bei Vollmaterialwerkzeugen Schneiden in einen einstückigen Werkzeugkörper selbst eingearbeitet. Neben den vorhandenen Schneiden des Werkzeugkörpers weisen manche Vollmaterialwerkzeuge noch zusätzliche Schneideinsätze auf. Vollmaterialwerkzeuge lassen sich eine begrenzte Anzahl von Malen aufbereiten, beispielsweise durch Werkzeugschleifen der Schneiden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass es häufiger aufbereitet werden kann und insgesamt eine höhere Steifigkeit aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach ist der in Rede stehende Schneideinsatzträger aus Hartmetall gefertigt.
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In Bezug auf das Verfahren zur Herstellung ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 7 gelöst, wonach das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Schneideinsatzträgers aus Hartmetall;
- Einbringen mindestens einer Aufnahmenut in den Schneideinsatzträger, insbesondere in Längsrichtung;
- vorzugsweise Einbringen einer Zusatznut zum Abführen von Span in den Sch neidei nsatzträger;
- Positionieren mindestens eines an den Querschnitt der Aufnahmenut angepassten Schneideinsatzes in der Aufnahmenut, vorzugsweise mit einem stirnseitigen Überstand;
- Löten des Schneideinsatzes in die Aufnahmenut bei vorzugsweise geringer Temperatur;
- optionales Spannungsarmglühen der Lötnaht.
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In Bezug auf das Verfahren zur Aufbereitung ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des weiteren nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst, wonach das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- wenn der Schneideinsatz in der Aufnahmenut einen stirnseitigen Überstand aufweist:
- Nachschleifen des Schneideinsatzes;
- andernfalls:
- Lösen des Schneideinsatzes aus der Aufnahmenut, und
- Ersetzen des Schneideinsatzes.
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In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass die voranstehende Aufgabe auf überraschend einfache Weise gelöst werden kann. Durch das Fertigen des Schneideinsatzträgers aus Hartmetall wird die Steifigkeit und die Standzeit des gesamten Werkzeugs erheblich gesteigert. Insbesondere bei Werkzeugen für die Feinbearbeitung - wie etwa Reibahlen oder Stirnsenkern - führt die gesteigerte Steifigkeit zu einer erheblichen Steigerung der Oberflächengüte, beispielsweise in einem Bohrloch des bearbeiteten Werkstücks.
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Des Weiteren lässt sich das Werkzeug einerseits deutlich häufiger aufbereiten als die aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeuge mit einem Schneideinsatzträgers aus herkömmlichem Werkzeugstahl oder Schnellarbeitsstahl (HSS).
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Andererseits weist der Schneideinsatzträger selbst vorzugsweise keine Schneide auf, was zu einem sehr geringen Verschleiß und letztlich dazu führt, dass das Werkzeug auch häufiger aufbereitet werden kann als die bekannten Vollmaterialwerkzeuge.
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Das Verfahren zur Herstellung des Werkzeugs hat den Vorteil, dass beim Löten des Schneideinsatzes in die Aufnahmenut nicht auf eine exakte Positionierung des Schneideinsatzes geachtet werden muss, da diese in weiteren Arbeitsschritten ausgeglichen werden kann.
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Das Verfahren zur Aufbereitung des Werkzeugs ist insbesondere kostengünstiger als eine Neubeschaffung des gesamten Werkzeugs, wie dies etwa bei den bekannten Vollmaterialwerkzeugen der Fall ist.
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Wird bei geringer Temperatur gelötet, so minimiert sich die Temperaturerhöhung innerhalb des Schneideinsatzes sowie innerhalb des Schneideinsatzträgers, was einer Phasenumwandlung des Materials vorbeugt. Ferner wird dadurch nach dem Abkühlen ein spannungsarmer Zustand in der Lötverbindung erreicht.
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Vorzugsweise besteht der Schneideinsatzträger aus gänzlich aus Hartmetall - also aus Vollhartmetall (VHM), so dass er kostengünstig und einstückig in möglichst wenigen Arbeitsgängen gefertigt werden kann.
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Weiter vorzugsweise handelt es sich bei dem Hartmetall um U08 oder um WF15. Das Hartmetall U08 weist eine sehr hohe Härte für die spanende Bearbeitung von Nichteisen-Metallen auf, ist für Diamantbeschichtung und Hochgeschwindigkeitszerspanung geeignet und als in Stabform am Markt verfügbar. Hartmetall WF15 ist eine Feinstkornhartmetallsorte mit breitem Anwendungsbereich in der Metallzerspanung und geeignet für das Bohren und Fräsen vieler gängiger Stahl- und Gusswerkstoffe.
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Vorzugsweise weist der Schneideinsatzträger ferner mindestens eine Zusatznut zum Abführen von Span auf. Durch das kontrollierte Abführen von Span kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit noch weiter gesteigert werden. Zusätzlich sinkt die Gefahr von Beschädigungen am Werkzeug oder am Werkstück.
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Weiter vorzugsweise umfasst das Werkzeug mindestens einen Schneideinsatz, der insbesondere in die Aufnahmenut gelötet, geklebt geschraubt und/oder geklemmt ist, vorzugsweise mit einem stirnseitigen Überstand. Die Aufnahmenut kann einen polygonen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt aufweisen und der Schneideinsatz kann an den Querschnitt der Aufnahmenut angepasst sein. Durch das Löten, Kleben und/oder Schrauben lassen sich je nach Bedarf eine Vielzahl von stoffschlüssigen, formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindungen zwischen Aufnahmenut in dem Schneideinsatzträger und Schneideinsatz herstellen, Beispielsweise können aus dem Stand der Technik bekannte Wendeschneidplatten eingeschraubt werden.
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Vorzugsweise ist der Schneideinsatz aus Hartmetall, insbesondere aus Cermet gefertigt, so dass er eine besonders hohe Härte und Verschleißfestigkeit aufweist.
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Weiter weist der Schneideinsatzträger einen vorzugsweise innenliegenden Kanal auf, der zur Versorgung der Schneidkanten mit Kühlmittel und/oder Schmiermittel dient. Auch durch die mit dem Kühlmittel und oder Schmiermittel erreichte geringere Bearbeitungstemperatur kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit gesteigert und die Standzeit verlängert werden. Eine Austrittsöffnung des Kanals befindet sich dabei vorzugsweise im Bereich des Rückens der Schneide.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Werkzeugs wird die Aufnahmenut derart in den Schneideinsatzträger eingebracht, dass sie einen Polygonen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt aufweist, so dass eine genaue Anpassung des Schneideinsatzes möglich ist.
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Vorzugsweise wird vor dem Löten des Schneideinsatzes Lötfolie in einem Spalt zwischen Aufnahmenut und Schneideinsatz der Aufnahmenut positioniert. Somit wird gewährleistet, dass auch an einem Fuß des Schneideinsatzes ausreichend Lot vorhanden ist.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Ansprüchen 1 und 7 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 Eine Schnittansicht eines Schneideinsatzträgers eines erfindungsgemäßen als Reibahle ausgeführten Werkzeugs;
- 2 Eine Schnittansicht des Werkzeugs aus 1 mit eingesetzten Schneideinsätzen;
- 3 Eine Schnittansicht eines Schneideinsatzträgers eines erfindungsgemäßen als Stirnsenker ausgeführten Werkzeugs; und
- 4 Eine Schnittansicht des Werkzeugs aus 3 mit eingesetzten Schneideinsätzen.
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1 zeigt einen Schneideinsatzträger 1 für eine Reibahle, der umlaufend mit Aufnahmenuten 2, 3, 4 versehen ist. Die Aufnahmenuten 2, 3, 4 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Schneideinsatzträger 1 ist aus Hartmetall gefertigt - insbesondere aus U08 oder WF15 - und weist Zusatznuten 5 zum Abführen von Span (nicht dargestellt) sowie einen innenliegenden Kanal 6 auf. Der innenliegende Kanal 6 dient zur Innenkühlung bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit der Reibahle. Der innenliegende Kanal 6 erstreckt sich in einer Längsrichtung 7 durch den Schneideinsatzträger 1, wobei der innenliegende Kanal 6 sich in etwa auf Höhe der Aufnahmenuten 2, 3, 4 in zwei Zweige 8, 9 aufteilt, die sich in einem Winkel von etwa 45° zu der Längsrichtung 7 nach außen hin erstrecken und je einen Austritt 10,11 aufweisen.
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2 zeigt eine Reibahle 12 mit dem Schneideinsatzträger 1 aus 1 und mit in die Aufnahmenuten 2, 3, 4 eingesetzten Schneideinsätzen 13, 14, 15. Die Schneideinsätze 13, 14, 15 sind insbesondere aus Cermet gefertigt und derart in den Aufnahmenuten 2, 3, 4 positioniert, dass sie an einer Stirnseite 16 jeweils einen stirnseitigen Überstand 17, 18, 19 aufweisen, um welchen der jeweilige Schneideinsatz 13, 14, 15 stirnseitig 16 über den Schneideinsatzträger 1 hinaussteht. Die Austritte 10, 11 der Zweige 8, 9 des Kanals 6 befinden sich jeweils im Bereich je eines Rückens 20, 21 der jeweiligen Schneideinsätze 13, 15.
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3 zeigt einen Schneideinsatzträger 1 für einen Stirnsenker, der umlaufend mit Aufnahmenuten 2, 3, 4 versehen ist. Die Aufnahmenuten 2, 3, 4 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Schneideinsatzträger 1 ist aus Hartmetall gefertigt - insbesondere aus U08 oder WF15 - und weist Zusatznuten 5 zum Abführen von Span (nicht dargestellt) sowie einen innenliegenden Kanal 6 auf. Der innenliegende Kanal 6 dient zur Innenkühlung bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit des Stirnsenkers. Der innenliegende Kanal 6 erstreckt sich in einer Längsrichtung 7 durch den Schneideinsatzträger 1, wobei der innenliegende Kanal 6 sich in etwa auf Höhe der Aufnahmenuten 2, 3, 4 in zwei Zweige 8, 9 aufteilt, die sich in einem Winkel von etwa 45° zu der Längsrichtung 7 nach außen hin erstrecken und je einen Austritt 10,11 aufweisen.
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4 zeigt einen Stirnsenker 22 mit dem Schneideinsatzträger 1 aus 3 und mit in die Aufnahmenuten 2, 3, 4 eingesetzten Schneideinsätzen 13, 14, 15. Die Schneideinsätze 13, 14, 15 sind insbesondere aus Cermet gefertigt und derart in den Aufnahmenuten 2, 3, 4 positioniert, dass sie an einer Stirnseite 16 jeweils einen stirnseitigen Überstand 17, 18, 19 aufweisen, um welchen der jeweilige Schneideinsatz 13, 14, 15 stirnseitig 16 über den Schneideinsatzträger 1 hinaussteht. Die Austritte 10, 11 der Zweige 8, 9 des Kanals 6 befinden sich jeweils im Bereich je eines Rückens 20, 21 der jeweiligen Schneideinsätze 13, 15.
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Sowohl die Reibahle 12 aus 2 als auch der Stirnsenker 22 aus 4 lassen sich mit einem Verfahren herstellen, das folgende Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Schneideinsatzträgers 1 aus Hartmetall, beispielsweise in Gestalt eines Rohlings aus U08 in Stabform;
- Einbringen mindestens einer Aufnahmenut 2, 3, 4 mit rechteckigem Querschnitt in den Schneideinsatzträger 1, insbesondere in Längsrichtung 7;
- vorzugsweise Einbringen einer Zusatznut 5 zum Abführen von Span (nicht dargestellt) in den Schneideinsatzträger 1;
- Positionieren mindestens eines an den Querschnitt der Aufnahmenut 2, 3, 4 angepassten Schneideinsatzes 13, 14, 15 in der Aufnahmenut 2, 3, 4, vorzugsweise mit einem stirnseitigen 16 Überstand 17, 18, 19;
- Vorzugsweises Positionieren von Lötfolie in einem Spalt zwischen Aufnahmenut 2, 3, 4 und Schneideinsatz 13, 14, 15 der Aufnahmenut 2, 3, 4;
- Löten des Schneideinsatzes 13, 14, 15 in die Aufnahmenut 2, 3, 4 bei vorzugsweise geringer Temperatur;
- optionales Spannungsarmglühen der Lötnaht.
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Sowohl die Reibahle 12 aus 2 als auch der Stirnsenker 22 aus 4 lassen sie mit einem Verfahren aufbereiten, das folgende Schritte umfasst:
- wenn der Schneideinsatz 13, 14, 15 in der Aufnahmenut 2, 3, 4 einen stirnseitigen 16 Überstand 17, 18, 19 aufweist:
- Nachschleifen des Schneideinsatzes 13, 14, 15; andernfalls:
- Lösen des Schneideinsatzes 13, 14, 15 aus der Aufnahmenut 2, 3, 4, und
- Ersetzen des Schneideinsatzes 13, 14, 15.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schneideinsatzträger
- 2
- Aufnahmenut
- 3
- Aufnahmenut
- 4
- Aufnahmenut
- 5
- Zusatznut
- 6
- Kanal
- 7
- Längsrichtung
- 8
- Zweig des Kanals
- 9
- Zweig des Kanals
- 10
- Austritt des Kanals
- 11
- Austritt des Kanals
- 12
- Reibahle
- 13
- Schneideinsatz
- 14
- Schneideinsatz
- 15
- Schneideinsatz
- 16
- Stirnseite
- 17
- Überstand
- 18
- Überstand
- 19
- Überstand
- 20
- Rücken von Schneideinsatz 14
- 21
- Rücken von Schneideinsatz 15
- 22
- Stirnsenker
