DE19903276A1

DE19903276A1 - Spanabhebendes Werkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19903276A1
Application number: DE1999103276
Authority: DE
Inventors: Peter Seidel; Alfons Lichtensteiger; Wolfgang Frodl; Anton Neumueller
Original assignee: Hartmetallwerkzeugfabrik Andreas Maier GmbH and Co KG
Current assignee: Hartmetallwerkzeugfabrik Andreas Maier GmbH and Co KG
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-10

Abstract

Der Spanbrecher (11) bzw. die Spanleitstufen sind bei dieser Werkzeugausführung in ein Spanbrecherteil (1) eingearbeitet und nicht wie üblich unmittelbar in den harten Schneidstoff, wie z. B. polykristallines Diamant. Dieses Spanbrecherteil (1) ist mit dem Schneidenteil (2) fest verbunden und bildet mit der Auflage (3) eine Verbundplatte, welche im Werkzeuggrundkörper (4) befestigt ist. Da sich Spanbrecher (1) und Spanleitstufen schon vor dem Befestigen auf dem Werkzeuggrundkörper (4) an das Spanbrecherteil (1) anbringen lassen, können selbst an schwer zugänglichen Stellen Spanleitstufen angebracht werden. Durch entsprechende Ausführung der Spanbrecher und Spanleitstufen läßt sich somit der Spanfluß leicht an die jeweiligen Erfordernisse des zu bearbeitenden Werkstoffes anpassen. DOLLAR A Auf diese Weise können der Spanablauf und die Spanform auch in ultraharten Schneidstoffen wie z. B. polykristallines Diamant für den jeweiligen Bearbeitungsfall optimiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft spanabhebende Werkzeuge zum Bohren, Reiben, Senken, Fräsen, Sägen und Drehen mit mindestens einer Schneide und mit wenigstens einem Spanbrecher an der Schneide.

Beim spanabhebendem Bearbeiten ergeben sich vor allem bei langspanenden Werkstoffen wie z. B. Aluminium, Kupfer, Kunststoffe usw. Probleme mit der Spanabfuhr. Bei diesen Materialien können Späne unkontrollierbare Längen erreichen, sich verhaken, den Spanfluß erschweren und auch Verletzungsgefahren mit sich bringen.

Spanbrecher sind an sich an spanabhebenden Werkzeugen wie Fräs- und Drehwerkzeugen bekannt. Ferner ist es bekannt an den Schneiden von Bohr-, Senk- und Reibwerkzeugen Spanbrecher einzuarbeiten, um die Bildung kurzer, handhabbarer Späne zu erreichen.

Bei den üblichen Schneidstoffen wie HSS und Hartmetall ist das Anbringen von Spanbrecher und Spanleitstufen technisch problemlos möglich.

Bei ultraharten Schneidstoffen wie z. B. polykristallinem Diamant (PKD) und kubisches Bornitrid (CBN) ist es jedoch schwierig, Spanleitstufen und Spanbrecher wirtschaftlich in hochwertiger Qualität anzubringen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin eine Möglichkeit zu schaffen, Spanleitstufen oder Spanbrecher an den Werkzeugschneiden aus schwierig bearbeitbaren Schneidstoffen wie z. B. PKD wirtschaftlich so anzubringen, daß eine für den jeweils zu bearbeitenden Werkstoff günstige Spanform entsteht. Diese Aufgabe ist bei Werkzeugen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Werkzeuge sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteilhaft ist bei den erfindungsgemäßen Werkzeugen das Verlegen der Spanbrecher- bzw. Spanleitstufenfunktion in einen Bereich, in dem sich die erforderliche Spanbrecher- bzw. Spanleitstufengeometrie wirtschaftlich anbringen lässt. Die Spanleitstufe ist hierbei nicht wie üblich unmittelbar in den harten Schneidstoff eingearbeitet, sondern in ein separates Spanbrecherteil, das mit dem Schneidenteil fest verbunden ist. Diese Verbindung kann vorzugsweise durch Sintern, Löten oder Kleben erfolgen.

Der Spanfluß läßt sich hierbei durch entsprechende Ausführung der Spanleitstufen leicht den jeweiligen Erfordernissen des Werkstoffes anpassen. Und dies auch an schwierig zu bearbeitenden Stellen der Werkzeugschneide, da die Verbundplatte schon vor dem Befestigen auf dem Werkzeuggrundkörper mit den Spanleitstufen versehen werden kann.

Zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise wiedergibt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Stufenwerkzeuges mit Bohrspitze, jeweils mit Spanbrecher, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit Übergangsradius zur daran anschließenden schrägen Spanbrecherfläche,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit radiusförmiger Spanbrecherfläche,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit gerader, unter einem Winkel verlaufender Spanbrecherfläche,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit einem Spanbrecherteil, welches das Schneidenteil überlappt,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit mehreren, aneinanderliegenden konkaven Spanbrecherflächen,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit mehreren aneinanderliegenden, konvexen Spanbrecherflächen,

Fig. 8-9 Seitenansichten eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit treppenförmigen Spanbrecherflächen,

Fig. 10-12 Teilansichten eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit parallel zur Schneide bzw. unter einem Winkel zur Schneide verlaufenden Spanbrecherfläche,

Fig. 13-15 Teilansichten eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit bogenförmig verlaufenden Spanbrecherflächen,

Fig. 16 Teilansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit trapezförmigen Spanbrecherflächen,

Fig. 17 Teilansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit einem taschenförmig ausgearbeiteten Spanbrecher,

Fig. 18 Teilansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit Spanleitrillen, welche durch das Spanbrecherteil und die anschließende weiterführende Spannut führen,

Fig. 19 Teilansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit Spanleitrillen, welche kürzer als das Spanbrecherteil ausgeführt sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Stufenwerkzeug mit Spanbrecher zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Spanleitstufe (11) an einem Werkzeug mit polykristalliner Diamantschneide (2). Dieser wirtschaftlich herstellbare Spanbrecher (11) wird vor dem Befestigen der aus Spanbrecherteil (1), Schneidenteil (2) und Auflage (3) bestehenden Schneideneinheit auf dem Grundkörper (4), in die Spanbrecherplatte (1) eingearbeitet. Dabei ist es nicht erforderlich Material aus dem ultraharten Schneidstoff zu entfernen.

Der Spanbrecher (11) bzw. die Spanleitstufe werden in das darüberliegende leichter bearbeitbare Material (1) eingearbeitet.

Fig. 2 zeigt den Schneidenbereich mit Schneidkörper (2) dem Spanbrecherteil (1), und der Auflage (3) die gemeinsam (mit dem eingearbeiteten Spanbrecher 11) im Werkzeuggrundkörper (4) befestigt werden.

Die Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten Spanbrecherplatte (1), Schneidenteil (2) und Auflage (3) zu einer Verbundplatte erfolgt vorzugsweise durch Sintern, Löten oder Kleben an den Flächen (5).

Die aus Spanbrecherteil (1), Schneidenteil (2) und Auflage (3) bestehende Verbundplatte bzw. Schneideneinheit mit dem fertigbearbeiteten Spanbrecher (11) bzw. Spanleitstufe wird auf dem Werkzeuggrundkörper (4) vorzugsweise durch Löten, Kleben an den Flächen 6 oder durch Schrauben befestigt.

Zur geeigneten Stauchung und Formung des Spanes wird die Spanbrecherfläche (11) von der Spanfläche (22) aus durch einen Radius R mit daran anschließenden Winkel δ gebildet (Fig. 2).

Je nach den Erfordernissen, die durch den Zerspanungsvorgang gestellt werden, kann dieser Winkel δ im Bereich von 0°-30° vorzugsweise 10°-20° liegen. Bei einer weiteren Ausführung, die in Fig. 3 dargestellt ist, wird die Spanbrecherfläche (11) durch einen Radius R gebildet.

Weitere vorteilhafte Ausführungen des Spanbrechers sind in Fig. 4-9 dargestellt. Hier werden die Spanbrecherflächen (1) durch konkave, konvexe oder treppenförmige Ausführung des Spanbrechers gebildet.

Mögliche vorteilhafte Ausführung des Spanbrechers in Schneidenrichtung sind in Fig. 10-16 dargestellt.

Bei dem in Fig. 10 dargestellten Spanbrecher (11) verläuft dieser parallel zur Schneide in einem Abstand (a) von vorzugsweise 0,5 mm-1,2 mm.

Die in Fig. 11 und Fig. 12 gezeigten Ausführungen lassen Richtungsbeeinflussung des Spanablaufs durch Größe und Richtung der Winkel α und β, zwischen Spanbrecher (11) und Schneide (21), zu.

Weitere in Fig. 13-16 gezeigten Ausführungsformen des Spanbrechers (11) ermöglichen zusätzlich eine Einflußnahme auf die Form der Späne.

Mit diesen bogenförmig und trapezförmigen gestalteten Spanbrechern lassen sich Spanbildung und Spanfluß für den Bearbeitungsfall weiter optimieren.

In Fig. 17 ist eine taschenförmige Ausdehnung (17) des Spanbrechersteils (1) dargestellt.

Bei den in Fig. 18 dargestellten Ausführung sind Leitrillen (18) mit flachem Trapez querschnitt in die Spanbrecherplatte (1) eingeformt. Diese Leitrillen sind durchgängig in die Spanbrecherplatte (1) und die daran anschließende Spannut eingearbeitet.

Die in Fig. 19 gezeigte Ausführung hat die Leitrillen (19) nur in der Spanbrecherplatte (1).

Claims

1. Spanabhebendes Werkzeug zum Bohren, Reiben, Senken, Fräsen, Sägen und Drehen mit mindestens einer Schneide und mit wenigstens einem Spanbrecher an der Schneide, dadurch gekennzeichnet, daß Spanbrecher (1), Schneidenteil (2) und Auflage (3) gemeinsam eine Verbundplatte bilden, die auf dem Werkzeuggrundkörper (4) befestigt ist.

2. Spanabhebendes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Werkzeuggrundkörper (4) befestigte Verbundplatte aus Spanbrecherteil (1) und Schneidenteil (2) gebildet wird.

3. Spanabhebendes Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenteil (2) aus einem härteren Stoff als das Spanbrecherteil (1) besteht (vorzugsweise PKD oder CBN).

4. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen Schneidenteil (2) und Spanbrecherteil (1) durch einen Radius (R) gebildet wird.

5. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen Schneidenteil (2) und Spanbrecherteil (1) durch einen Winkel δ gebildet wird.

6. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen Schneidenteil (2) und Spanbrecherteil (1) durch einen Übergangsradius (R) mit einem daran anschließenden Winkel δ gebildet wird.

7. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrecherfläche aus mehreren aneinanderliegenden, konkaven Flächen (13) gebildet wird.

8. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrecherfläche aus mehreren aneinanderliegenden, konvexen Flächen (14) besteht.

9. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanbrecherfläche aus treppenförmig angeordneten Einzelflächen (15) (16) besteht.

10. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanbrecherteil (1) auf das Schneidenteil (2) aufgesintert ist.

11. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanbrecherteil (1) auf das Schneidenteil (2) aufgelötet ist.

12. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanbrecherteil (1) auf das Schneidenteil (2) aufgeklebt ist.

13. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Spanbrecherteil (1), Schneidenteil (2) und Unterlage (3) bestehende Verbundplatte auf den Werkzeuggrundkörper (4) aufgelötet ist.

14. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Spanbrecher (11) versehene Verbundplatte auf den Werkzeuggrundkörper (4) aufgeklebt ist.

15. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Spanbrecher (11) versehene Verbundplatte auf den Werkzeuggrundkörper (4) aufgeschraubt ist.

16. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Spanbrecher (11) versehene Verbundplatte auf den Werkzeuggrundkörper (4) geklemmt ist.

17. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanbrecher (11) parallel zur Schneide (21) verläuft.

18. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanbrecher (11) einen Winkel α oder β mit der Schneide (21) bildet.

19. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanbrecher (11) bogenförmig oder teilweise bogenförmig ausgeführt ist.

20. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanbrecher (11) mit wellenförmigen oder trapezförmigen. Rillen ausgeführt ist.

21. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanbrecherteil (1) das Schneidenteil (2) überragt.

22. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanbrecherteil eine taschenförmige Aussparung (17) enthält.

23. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanbrecherteil Spanleitrillen (18) enthält, die durchgängig in der Spannut des Werkzeuggrundkörpers weitergeführt sind.

24. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanbrecherteil Spanleitrillen (19) enthält, die kürzer als das Spanbrecherteil (1) ausgeführt sind.

25. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug mindestens 2 Stufen mit verschiedenen Durchmessern aufweist.

26. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug eine eingesetzte Bohrerspitze hat.