DE19837704A1 - Werkzeug - Google Patents

Abstract

Offenbart ist ein Werkzeug zur rotierenden Bearbeitung von Werkstücken, bei denen Förderelemente vorgesehen sind, um ein Medium in den Zerspanungsbereich zu führen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur rotierenden spanabhebenden Bearbeitung von vorzugsweise metallischen Werkstoffen.

Derartige Werkzeuge werden beispielsweise bei der Trocken­ bearbeitung von metallischen Werkstoffen, beispielsweise Leichtmetallen, eingesetzt, wobei die Schmiermittelzufuhr auf ein Minimum reduziert ist, um den Aufwand für die Kreislaufführung des Schmiermittels und zur Reinigung des fertiggestellten Werkstückes zu verringern.

Einige der bei der Trockenbearbeitung eingesetzten Werkzeuge haben einen Axialkanal, über den Gas (beispielsweise Luft, Stickstoff) in den Schneidbereich ge­ führt wird, wobei dieses Gas mit einem Schmiermittel, bei­ spielsweise Öl, versetzt ist. Diese Art der Schmierung nennt man Mindermengenschmierung (MMS).

Das Problem bei derartigen Schmierungen besteht darin, daß häufig eine hinreichende Versorgung des Zerspanungsbe­ reiches mit dem Schmiermedium (Gas, Öl etc.) nicht möglich ist, so daß entweder die Zerspanungsgeschwindigkeit verrin­ gert oder aber die zugeführte Menge an Schmiermittel erhöht werden muß.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungswerkzeug zu schaffen, bei dem eine Trocken­ bearbeitung mit einem minimalen Aufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, im Bereich der Werkzeugschneide oder Werkzeugspitze Förderelemente vorzusehen, über die ein Medium in den Zerspanungsbereich gefördert werden kann, kann eine gezielte Zufuhr des Schmiermediums erfolgen, so daß eine optimale Kühl-/Schmierwirkung herbeiführbar ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Werkzeug mit ei­ nem eingangs genannten Kanal zur Zuführung eines Schmierme­ diums ausgeführt ist.

Die Förderelemente werden vorzugsweise an der Stirnsei­ te des Werkzeuges entweder als radial verlaufende Flächen­ körper als in der Stirnfläche ausgebildete Vertiefungen ausgeführt. Die Geometrie der Flächenkörper und der Vertie­ fungen ist derart gewählt, daß eine Strömung des Mediums vom Mündungsbereich des Kanals zum Außenumfang des Werkzeu­ ges unterstützt ist.

D. h., durch entsprechende Ausgestaltung der Formele­ mente wird bei der Drehung des Werkzeuges entlang des Strö­ mungsweges des Mediums ein Druckgefälle aufgebaut, das die Strömung in die gewünschten Bereiche (Zerspanungsbereiche) unterstützt.

Die Strömungsführung ist besonders einfach, wenn im Mündungsbereich des Kanals eine Prallfläche ausgebildet wird, auf die das austretende Medium auftritt und in die richtige Richtung umgelenkt wird.

Diese Prallfläche kann auswechselbar oder aber auch einstückig mit dem Werkzeug ausgebildet werden.

Zur Unterstützung der Strömung in den Zerspanungsbe­ reich können die Spanräume des Werkstückes ebenfalls strö­ mungsgünstig, beispielsweise in Form einer Turbinenschaufel oder tunnelförmig ausgebildet werden.

Die Förderelemente können als Wechselteile am Werkzeug befestigt sein.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Stirnfläche eines Reib­ werkzeuges;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bearbei­ tungswerkzeuges;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt eine Uraufsicht auf die Stirnseite eines Werkzeuges 1, d. h. auf den von der Werkzeugaufnahme (nicht gezeigt) entfernten Endabschnitt des Werkzeuges 1.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug 1 als Reibwerkzeug ausgeführt, prinzipiell läßt sich die Er­ findung jedoch bei praktisch allen rotierenden Werkzeugen anwenden, insbesondere bei Bohrstangen, Fräsern etc.

Das erfindungsgemäße Werkzeug 1 hat im Bereich des Au­ ßenumfangs angeordnete Werkzeugschneiden 2, die auswechsel­ bar im Werkzeug befestigt sind.

Koaxial zur Werkzeugachse ist ein Kanal 4 ausgebildet, durch den ein Gas, beispielsweise Luft, durch die Werkzeug­ aufnahme und das Werkzeug 1 hindurch in den Zerspanungsbe­ reich geführt werden kann. Die Luft ist gemäß dem Minder­ mengenschmierungs-Konzept mit einem geeigneten Schmiermit­ tel, beispielsweise Öl, versetzt.

In der Stirnfläche des Werkzeuges 1 sind zwei Vertie­ fungen 6, 8 ausgebildet, über die das Medium vom Kanal 4 zu den Umfangsbereichen 10 des Werkzeuges geführt werden kann. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Vertie­ fungen 6, 8 als gegenläufig und s-förmig gekrümmte Radial­ kanäle ausgebildet, deren Breite sich zum Außenumfang hin verjüngt. Prinzipiell können selbstverständlich auch andere Geometrien, beispielsweise eine spiralförmige Vertiefung oder eine Vertiefung mit gleichbleibendem Querschnitt ver­ wendet werden.

Wichtig ist, daß bei der Rotation durch die Formgebung der Vertiefung und der im folgenden noch beschriebenen Flä­ chenkörper ein Druckgefälle aufgebaut wird, das die Strö­ mung vom Kanal 4 zu den Umfangsbereichen 10 des Werkzeugs 1 unterstützt.

Zusätzlich zu den Vertiefungen 6, 8 sind in der Stirn­ fläche geneigte Flächen 12, 14 ausgebildet, die eine Strö­ mung hin zum Außenumfang 10 hin unterstützen. Wie beim ge­ zeigten Ausführungsbeispiel können die geneigten Flächen 12, 14 versetzt zur Mittelachse 16 oder aber einander über­ schneidend und/oder doppelt geneigt ausgeführt sein.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ei­ nes Werkzeuges 1 ist der jeder Schneide 2 zugeordnete Span­ raum 18 mit Hilfe eines Einsatzkörpers 20 ausgebildet, der in das Werkzeug eingesetzt ist. Beim gezeigten Ausführungs­ beispiel erfolgt die Lagepositionierung über Schwalben­ schwanzführungen 22, 24. Alternativ oder zusätzlich kann die Befestigung selbstverständlich auch auf herkömmliche Weise durch Verschrauben, Klemmen etc. erfolgen.

Die Stirnflächen dieser Einsatzkörper 20 sind wieder in der gleichen Weise wie beim vorstehenden beschriebenen Aus­ führungsbeispiel ausgeführt, so daß ebenfalls wieder ge­ neigte Flächen 12, 14 und/oder Vertiefungen 6, 8 zur Aus­ bildung der Strömung verwendet werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ei­ nes Werkzeuges 1 ist im Mündungsbereich des Kanals 4 ein Prallkörper 24 ausgebildet, auf den das austretende Medium aufprallt und dann in Fallrichtung nach radial außen umge­ lenkt wird, so daß die vorbeschriebene Strömung zu den Um­ fangsbereichen 10 hin unterstützt wird. Dieser Prallkörper 24 kann wie beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel einstückig mit dem Werkzeug 1 oder aber als Auswech­ selteil, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, ausgeführt werden.

Wesentliches Element der Erfindung ist, daß durch ge­ eignete Ausgestaltung des Austrittsbereichs des Mediums ei­ ne zum Zerspanungsbereich oder zur Werkzeugaufnahme hin ge­ richtete Strömung aufgebaut werden kann, so daß eine ziel­ gerichtete Versorgung mit Kühl-/Schmiermedien erfolgen kann. Diese Wirkung kann unterstützt werden, indem durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Förderelemente (Vertiefungen 6, 8, Flächen 12, 14) das das Werkzeug umge­ bende Medium ähnlich wie bei einem Repeller angesaugt und entlang den Förderelementen in den Zerspanungsbereich ge­ führt wird, so daß das aus dem Kanal 4 austretende Medium oder Ölpartikel mitgerissen werden.

Offenbart ist ein Werkzeug zur rotierenden Bearbeitung von Werkstücken, bei denen Förderelemente vorgesehen sind, um ein Medium in den Zerspanungsbereich zu führen.

Claims (10)

1. Werkzeug zur rotierenden, spanabhebenden Bearbeitung mit zumindest einer Werkzeugschneide, gekennzeichnet durch ein Förderelement, über das ein das Werkzeug umgebende Me­ dium entlang des Werkzeuges in den Bearbeitungsbereich för­ derbar ist.

2. Werkzeug nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Werkzeug einen Kanal zur Zuführung eines Schmiermittels oder eines sonstigen Mediums aufweist, der im Bereich der Werkzeugstirnfläche mündet.

3. Werkzeug nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Förderelemente etwa radial verlaufende Flächen haben, die an der Werkzeugstirnfläche ausgebildet sind und über die das aus dem Kanal austretende Medium von der Werk­ zeugstirnfläche hin zur Werkzeugaufnahme geleitet wird.

4. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Werkzeugstirnfläche eine oder mehrere Vertiefungen ausgebildet sind, über die das Medium von dem Kanal zum Au­ ßenumfang des Werkzeuges geführt ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen s-förmig oder spiralförmig und/oder mit radial nach außen gleichbleibendem oder sich verjüngendem Querschnitt ausgebildet sind.

6. Werkzeug nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Prallfläche, die im Mündungsbereich des Kanals ausgebildet ist und über die das Medium radial zum Außenumfang des Werkzeuges führbar ist.

7. Werkzeug nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Prallfläche einstückig mit dem Werkzeug ausge­ bildet ist.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Patentansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanräume des Werkzeu­ ges tunnelförmig oder in Form einer Turbinenschaufel ausge­ staltet sind.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Förderelemente auswechselbar am Werkzeug befestigt sind.

10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein muldenförmiges Förderelement gegenüber der Wirkstelle sowohl vor- als auch nachlaufend angeordnet werden kann, und wobei das Förderelement direkt in das Werkzeug eingearbeitet sein oder durch Anbringen zu­ sätzlicher Körper dargestellt werden kann.