DE19522141C2 - Rotierendes Schaftwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierendes Schaftwerkzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Aus der DE 42 05 007 A1 ist ein rotierendes Schaftwerkzeug bekannt, das aus ei­ nem zylindrischen Schaft und einem auf den Schaft aufgebrachten Schneidkopf besteht. In dem als Formkopf ausgebildeten Schneidkopf sind Spannuten einge­ bracht, an den sich ein Nutauslaufbereich anschließt. Konzentrisch zum zylindri­ schen Schaft ist in diesem ein Hauptkanal für Kühl/Schmiermittel vorgesehen, von dem in seinem Endbereich bei dem Formkopf mindestens zwei Zweigkanäle senk­ recht nach außen führen und dort jeweils eine Mündung bilden. Diese ist jeweils in dem Nutauslaufbereich angeordnet, der von einer Hülse umgeben ist. Die Hülse erstreckt sich dabei von dem Schaft bis zu dem Formkopf.

Grundsätzlich ist der Schaft der rotierenden Schaftwerkzeuge aus einem weiche­ ren und darüber hinaus billigeren und der Formkopf aus einem höherwertigen Werkstoff gebildet. Problematisch bei einer solchen Ausführung ist jedoch, daß beim Fertigen der Spannuten das Schneidwerkzeug zum Herstellen der Spannu­ ten in beide Werkstoffe eingreift, also sowohl in den Werkstoff des Schaftes als auch in den Werkstoff des Formstücks. Dabei kommt es zur Beeinträchtigung des Schneidwerkzeugs durch mitgerissene Partikel aus dem weicheren Werkstoff, wo­ durch die Qualität der Schneidnuten und somit des Schaftwerkzeugs leidet. Ist aber der Formkopf sowohl mit den Spannuten als auch mit dem fertigungsbe­ dingten Auslaufbereich der Spannuten versehen und die Mündungen ebenfalls in diesem Auslaufbereich angeordnet, so muß die Bohrung für die Zweigkanäle so­ wohl durch den Werkstoff des Formkopfes als auch durch den des Schaftes ge­ trieben werden. Dies ist aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffe ebenfalls von Nachteil. Des weiteren wird der Formkopf in diesem Bereich zusätzlich ge­ schwächt.

Des weiteren ist aus der DE-AS 12 91 170 ein Bohrwerkzeug bekannt, welches aus einem zylindrischen Schaft und einem auf den Schaft aufgebrachten Schneid­ kopf besteht. Der Schaft weist einen Hauptkanal für Kühlschmiermittel auf, von welchem aus Auslaßkanäle abzweigen. Diese Auslaßkanäle sind von einer am Schaft angeschweißten Hülse umgeben zur Bildung von Umlenkflächen für die Schmier- beziehungsweise Kühlflüssigkeit. Die auf dem Schaft angeordnete Hülse erstreckt sich bis zum Formkopf. Ein derartiges Schaftwerkzeug weist dieselben Nachteile auf, wie das aus der DE 42 05 007 A1 bekannt gewordene Schaftwerk­ zeug.

Aus der WO 94/07635 ist ein Einschneidenreibwerkzeug bekannt, welches einen auswechselbaren Schneidkopf aufweist. Dieses Reibwerkzeug weist einen Schaft mit einem Hauptkanal für Kühl-/Schmiermittel auf. Am vorderen Ende des Schaf­ tes ist ein Schlitz vorgesehen, durch welchen eine Rotationskraft auf den Schneid­ kopf erfolgt, der in einem fixierten Zustand mit einer Nut darin eingreift. Zur Axialfi­ xierung des Formkopfes ist ein Dorn vorgesehen, der in den Hauptkanal eingreift. Dieser Dorn weist eine Abflachung auf, um ein Vorbeiströmen der Kühlflüssigkeit von dem Hauptkanal zum Spanraum zu ermöglichen. Diese Einschneidenreibahle weist den Nachteil auf, daß die axiale Sicherung des Formkopfes zum Schaft nicht hinreichend stabil ausgebildet ist. Darüber hinaus ist radiales Spiel zwischen der Verbindung von Schaft zu Formkopf gegeben, was in der Qualität in der Bearbei­ tung nachteilig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rotierendes Schaftwerkzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, das eine einfa­ che Fertigung ermöglicht und eine verbesserte Festigkeit aufweist und eine ver­ besserte Zuführung des Kühl-/Schmiermittels in die Spannuten eines Formkopfes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Schneidkopf ist nunmehr sowohl mit den Spannuten als auch mit einem Nutauslaufbereich und der Schaft mit der Mündung des Zweigkanals im Abstand zum Schneidkopf verse­ hen. Dies ermöglicht eine einfachere Herstellung, wobei die Fertigungswerkzeuge an den zu bearbeitenden Werkstoff jeweils optimal angepaßt werden können. Ein Endbereich der Hülse überdeckt dabei einen Teil des Schneidkopfes, so daß sich eine Zwangsströmung des während des Betriebes des Schaftwerkzeugs aus der Mündung austretenden Kühl-/Schmiermittels zumindest zu dem Schneidkopf er­ gibt.

Gemäß der Erfindung ist des weiteren zwischen der Hülse und dem Schaft minde­ stens bereichsweise ein Ringspalt gebildet, wobei der Ringspalt sich zumindest über einen Nutenauslaufbereich bis zum Teil des Formkopfes erstreckt. Dadurch kann eine zielgerichtete Zuführung der Kühlflüssigkeit in die Spannuten ermöglicht sein. Der Ringspalt kann in Umfangsrichtung bereichsweise ein oder mehrere Nutenauslaufbereiche umfassen. Vorteilhafterweise ist die Oberfläche des Schafts und der Wandung der Hülse in diesem Bereich nicht profiliert. Die Kühl- /Schmiermittel können sich somit ungehindert in diesem Bereich in Umfangsrich­ tung verteilen und anschließend in Längsrichtung des Schaftes strömen.

Wie oben bereits angesprochen wurde, ist es von Nachteil, wenn das Schneid­ werkzeug zum Fertigen der Spannuten sowohl in den harten Werkstoff des Schneidkopfes als auch in den relativ weichen Werkstoff des Schaftes eingreift. Deshalb ist es günstig, daß der Nutauslaufbereich ausschließlich im Schneidkopf vorgesehen ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Formkopf aus dem Schneidenmaterial hergestellt ist.

Damit das aus der Mündung des Zweigkanals ausströmende Kühl/Schmiermittel im wesentlichen vollständig in Richtung Schneidkopf mit seinen Spannuten strömt, greift die Hülse an ihrer dem Schneidkopf entfernt gelegenen Seite dichtend an den Schaft an. Insbesondere ist dafür die Hülse mit einem Innenbund versehen, so daß diese über den Innenbund in diesem Bereich auf dem Schaft aufsitzt.

Vor allem im Bereich des Schneidkopfes treten hohe Spanbelastungen des rotierenden Schaftwerkzeugs auf. Gemäß einer Ausführungsform ist es deshalb von Vorteil, daß die Mündung des Zweigkanals einen erheblichen Abstand vom Übergangsbereich Schneidkopf/Schaft hat, um diesen kritischen Bereich durch die Zweigkanäle nicht unnötig zu schwächen.

Den durch die Bohrung geschwächten Bereich als auch den an sich kritischen Bereich des Übergangs von Schaft zu Schneidkopf kann dadurch verstärkt werden, daß die Hülse bereichsweise auf dem Schneidkopf aufliegt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung bilden die Gegenstände der anderen Unteransprüche.

Zusätzliche Merkmale ergeben sich aber auch aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des rotierenden Schaftwerkzeugs, bei dem die Hülse in einer ersten Position ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht des rotierenden Schaftwerkzeugs, bei dem die Hülse in einer zweiten Position ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht des rotierenden Schaftwerkzeugs.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein rotierendes Schaftwerkzeug 11 dargestellt, das einen zylindrischen Schaft 12 sowie einen mit dem zylindrischen Schaft 12 verlöteten Schneidkopf 13 aufweist. Der Schneidkopf 13 ist koaxial zum zylindrischen Schaft angeordnet und schließt sich an diesen an. Der Schneidkopf 13 greift mit seinem kegelförmigen Ende in eine entsprechende Ausnehmung an einer Stirnseite des Schaftes 12 ein und ist mit diesem verlötet. Aus fertigungstechnischen Gründen ist die Ausnehmung mit einer Zentrierbohrung 14 versehen.

Der im folgenden beschriebene Schneidkopf 13 ist als Formkopf aus einem Schneidmaterial hergestellt. Alternativ kann ein Schneidkopf 13 vorgesehen sein, der aus einem weniger hochwertigen Material ausgebildet ist, an dem eingesetzte Schneidplatten vorgesehen sind. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft bei Schneidköpfen mit größerem Durchmesser, beispielsweise ab 15 mm.

Der Schneidkopf 13 weist Spannuten 15 auf, an die sich ein Auslaufbereich 16 der Spannuten 15 anschließt. Der Übergang von den Spannuten 15 zu dem Auslaufbereich 16 der Spannuten 15 wird durch Absätze 17 und 18 der Nutenwandungen gebildet, wobei der Auslaufbereich 16 der Spannuten 15 ausschließlich in den Schneidkopf 13 eingebracht ist.

Der Schaft 12 ist bei dem Schneidkopf 13 mit einem geringeren Durchmesser versehen. In diesem Bereich ist auf dem Schaft 12 eine Hülse 19 gelagert, die über den Bereich des Schaftes 12 mit dem geringeren Durchmesser verschiebbar ist.

Der Schaft 12 weist einen konzentrisch zur Längsachse verlaufenden Hauptkanal 21 auf. Der Hauptkanal 21 verzweigt sich in seinem Endbereich bei dem Schneidkopf 13 in zwei senkrecht zum Hauptkanal 21 verlaufende Zweigkanäle 22, die nach außen führen und dort jeweils eine Mündung 23 bilden. Die Mündungen 23 der Zweigkanäle 22 sind mit erheblichem Abstand zum Übergangsbereich Schneidkopf/Schaft in den Schaft 12 eingebracht, wie sich sehr deutlich der Fig. 3 entnehmen läßt. Desweiteren sind die Zweigkanäle 22 in Bezug auf die Längsachse des Schaftes 12 im Endbereich des Hauptkanals 21 versetzt angeordnet, um den Schaft 12 nicht zu sehr zu schwächen.

Für die Fertigung ist die Hülse 19 entsprechend Fig. 1 angeordnet, d. h., die Mündungen 23 der Zweigkanäle 22 sind frei zugänglich. In dieser Position der Hülse 19 werden in den Schneidkopf 13 die Spannuten 15 eingeschnitten. Bei diesem Vorgang ergibt sich dann auch der Auslaufbereich 16.

Sind die Spannuten 15 in den Schneidkopf 13 eingearbeitet, wird die Hülse 19 gemäß den Fig. 2 und 3 nach links verschoben, übergreift somit die Mündungen 23 der Zweigkanäle 22 und überdeckt einen Teil des Formkopfes 13, indem die Hülse 19 mit ihrem dem Schneidkopf 13 zugewandten Bereich auf dem Absatz 17 aufliegt.

Die dem Schneidkopf 13 entfernt gelegene Seite der Hülse 19 ist mit einem Innenbund 24 versehen, über den die Hülse 19 auf dem Schaft 12 aufsitzt.

Der in bezug auf die Fig. 1 bis 3 rechte Bereich des Schaftes 12, der einen gegenüber dem übrigen Bereich des Schaftes 12 größeren Durchmesser aufweist, dient zum Einspannen des Schaftwerkzeugs 11. Der Hauptkanal 21 weist an der rechten Stirnseite des Schaftes 12 eine Mündung 26 auf, die mit einer Kühl/Schmiermittelquelle verbunden wird. Über den Hauptkanal 21 wird während des Betriebs des rotierenden Schaftwerkzeugs 11 Kühl/Schmiermittel zu den Zweigkanälen 22 geführt. Über die Zweigkanäle 22 und deren Mündung 23 tritt das Kühl/Schmiermittel in den zwischen der Hülse 19 und dem Schaft gebildeten Ringspalt, verteilt sich in Umfangsrichtung gleichmäßig und strömt anschließend ausschließlich in Richtung Schneidkopf 13, da durch den Innenbund 24 der Hülse 19 ein dichtender Abschluß zwischen der Hülse 19 und dem Schaft 12 geschaffen ist. Das Kühl/Schmiermittel tritt dann in den Auslaufbereich 16 der Spannuten 15 und anschließend in die Spannuten 15 ein.

Eine alternative, in den Figuren nicht dargestellte Ausführungsform weist eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Schneidkopf 13 und Schaft 12 auf. Diese Verbindung kann beispielsweise eine Nut-/Feder-Verbindung sein, die eine Preßpassung aufweist. Bei dieser Ausführungsform kann die Hülse 19 einstückig an den Schaft 12 angeformt sein, so daß eine einfache Fertigung des erfindungsgemäßen rotierenden Schneidwerkzeuges gegeben ist.

Ein derartiges rotierendes Schaftwerkzeug 11 eignet sich insbesondere zum Reiben. Dabei kann das Schaftwerkzeug eine Drehgeschwindigkeit bis über 10 000 U/min aufweisen.

Die Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, daß auf der einen Seite der Schneidkopf 13 mit den Spannuten 15 und dem Auslaufbereich 16 der Spannuten 15 von dem Schaft 12 mit den Mündungen 23 der Zweigkanäle 22 getrennt ausgebildet ist. Dadurch ergeben sich die eingangs genannten Fertigungsvorteile, da nun die Fertigungswerkzeuge an den Werkstoff des Schneidkopfes 13 bzw. des Schaftes 12 optimal angepaßt werden können.

Claims (10)

1. Rotierendes Schaftwerkzeug (11) mit einem Schaft (12), in dem zumindest ein sich in Längsrichtung erstreckender Hauptkanal (21) für Kühl/Schmiermittel vorgesehen ist, von dem in seinem Endbereich zumindest ein Zweigkanal (22) nach außen führt und eine Mündung (23) bildet, einen mit dem Schaft (12) verbundenen Formkopf (13), der Spannuten (15) auf­ weist und einer die Mündung (23) übergreifenden Hülse, wobei die Mündung (23) mit Abstand vom Formkopf (13) im Schaft (12) vorgesehen ist und zwi­ schen der Hülse (19) und dem Schaft (12) mindestens bereichsweise ein Ringspalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endbereich der Hül­ se (19) einen Teil (17, 18) des Formkopfes (13) überdeckt und der Ringspalt sich zumindest über einen Nutenauslaufbereich (16) bis zum Teil (17, 18) des Formkopfes (13) erstreckt.

2. Rotierendes Schaftwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaufbereich (16) der Spannuten (15) ausschließlich im Formkopf (13) vorgesehen ist.

3. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (19) an ihrer dem Formkopf (13) entfernt gelegenen Seite dichtend an den Schaft (12) angreift.

4. Rotierendes Schaftwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (19) über einen Innenbund (24) an ihrer dem Formkopf (13) entfernt gelegenen Seite auf dem Schaft (12) aufsitzt.

5. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (23) des Zweigkanals (22) einen erheblichen Abstand vom Übergangsbereich Formkopf/Schaft hat.

6. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (19) bereichsweise auf dem Form­ kopf (13) aufliegt.

7. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkopf (13) und der Schaft (12) stoff­ schlüssig verbunden sind.

8. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Formkopf (13) und der Schaft (12) im Verbin­ dungsbereich aneinander angepaßt sind.

9. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zweigkanäle (22) vorgesehen sind, die in bezug auf die Längsachse des Schaftes (12) versetzt angeordnet sind.

10. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung als Reibwerkzeug.