EP1675705A2 - Schaftwerkzeug und zugehörige einspeisestelle von kühl-/schmiermittel - Google Patents

Schaftwerkzeug und zugehörige einspeisestelle von kühl-/schmiermittel

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EP1675705A2
EP1675705A2 EP04790432A EP04790432A EP1675705A2 EP 1675705 A2 EP1675705 A2 EP 1675705A2 EP 04790432 A EP04790432 A EP 04790432A EP 04790432 A EP04790432 A EP 04790432A EP 1675705 A2 EP1675705 A2 EP 1675705A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
slot
coolant
lubricant
shaft
Prior art date
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Ceased
Application number
EP04790432A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter HÄNLE
Dieter Gsänger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guehring Jorg
Original Assignee
Guehring Jorg
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Filing date
Publication date
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Application filed by Guehring Jorg filed Critical Guehring Jorg
Priority to EP10151606A priority Critical patent/EP2266751A1/de
Priority to DE202004021168U priority patent/DE202004021168U1/de
Priority to EP10167971A priority patent/EP2263829A1/de
Publication of EP1675705A2 publication Critical patent/EP1675705A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • B23Q11/1015—Arrangements for cooling or lubricating tools or work by supplying a cutting liquid through the spindle
    • B23Q11/1023—Tool holders, or tools in general specially adapted for receiving the cutting liquid from the spindle
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    • Y10T408/89—Tool or Tool with support
    • Y10T408/907—Tool or Tool with support including detailed shank

Definitions

  • the invention relates generally to the design of a shank tool, e.g. a drilling, milling, reaming or thread forming or cutting tool, which is equipped with an internal cooling channel and is characterized in that it is particularly effective for supplying the cutting edges with coolant / lubricant while being economically producible.
  • a shank tool e.g. a drilling, milling, reaming or thread forming or cutting tool
  • Shank tools of this type are generally supplied via a feed point for coolant / lubricant, for example in the form of a central coolant / lubricant supply channel
  • MQL minimum quantity lubrication
  • MQL technology ie the so-called minimum or minimum quantity lubrication
  • the aim is to apply a lubricant mist (a kind of aerosol) with a minimal amount of lubricant and a considerable excess of air to the cutting edges in engagement with the most uniform consistency and quality possible. Fluctuations in the quality, which are caused, for example, by cyclical or spontaneous segregation occurring in the aerosol supplied under pressure, may increase unpredictable tool breakage and, as a result, considerable damage due to production interruption.
  • FIG. 1 A known arrangement for such an interface is shown, for example, in FIG. 1, to which reference is already made.
  • reference numeral 10 designates a tool holder which has a hollow shaft taper 11 for receiving in a tool system module or in a machine tool spindle at one end and a cylindrical clamping part 13 for actually holding a tool 14 on the other side, which in the example shown is of a internally cooled drilling tool is formed.
  • the tool can also represent another rotationally driven tool, such as a milling tool or fine boring tool.
  • a threaded bore 20 is formed around the designated with 68 internal channels with coolant and lubricant supply to the tool holder 10 into which an insert piece is screwed in the form of a screw ⁇ 12th The. Thread 20 extends concentrically to the axis A from a bottom surface 25 of the recess 26 of the hollow shaft taper 11 to the base surface 28 of the cylindrical bore 30 for receiving the tool 14.
  • the insert 12 With the end face facing the tool, the insert 12 lies against an end face 32 of the tool 14 facing away from the tool tip, not shown. Through the entire length of the insert 12 is a central bore 24 extends, which is approximately kept as large in diameter as the width of a diametrically extending slot '36 guided in the abutting thereon the end face 32 of the tool 14.
  • the diametric slot 36 is such that he is the Mouth openings of the two inner channels 68 sweeps.
  • a hexagon socket 40 is provided on the side facing away from the tool 14. This ensures that the stop for the end face 32 of the tool 14 is also adjusted by adjusting the set screw 12, so that the axial position of the tool cutting edge (not shown) relative to an end face 42 of the tool holder 10 can be finely adjusted.
  • the adjusting screw 12 is screwed into the threaded bore 20 to a predetermined nominal size. Subsequently, the tool 14 is inserted into the cylindrical bore 30 up to the stop with the set screw 12 and then the clamping device, in the example shown, is actuated in the form of an expansion chuck 44.
  • the cooling channels 68 are supplied uniformly - by the coolant / lubricant entering via the hexagon socket recess 40, from there via the bore 24 to it aligned slot 36 flows and from there radially outwards takes the path to the mouth openings of the inner channels 68.
  • the invention is therefore based on the object of creating a shank tool. Of the type described at the outset, which is easier to manufacture and yet can be part of an effective interface for the coolant / lubricant feed into a tool. Another object is to provide a coolant / lubricant transfer for such a tool, with an economically producible configuration to ensure that the coolant / lubricant is fed as free of pressure losses as possible through an insert and into the at least one relevant internal channel in the tool and is therefore fed to the cutting edge in homogeneous quality.
  • the shaft end facing away from the cutting edge is redesigned. While this end of the shaft has so far been equipped with a plane end face that is perpendicular to the axis, according to the invention it is provided with a conical fitting surface that surrounds the at least one mouth opening of the internal cooling channel. This results in the possibility of connecting the contact and sealing surface to an adjacent component, e.g. effectively to a lubricant feed piece without making the tool manufacturing process noticeably more expensive.
  • the conical fit surface also has the great additional advantage that there is a much wider range for the design of the cooling
  • the conical surface can be used for the axial and radial
  • Cooling channel are used, which is particularly advantageous when it is important to conduct the oil / air mixture homogeneously and without undesired segregation to the tool tip or to the cutting edge in MQL systems. It should be emphasized at this point that the design of the tool in the region of the shaft end on the one hand and the design of the associated connecting piece on the other hand each represent an invention for which separate protection is claimed.
  • the conical shape of the shaft end can be subjected to further processing steps in order to improve or even out the flow.
  • the at least one internal cooling duct is offset from the shaft axis, it can be advantageous to design the tool according to claim 3.
  • the radially extending slot which can be manufactured even more simply in the event that an even number of diametrically offset internal coolant / lubricant channels is provided, namely as a continuous, essentially diametrically extending slot, is very easy to manufacture.
  • the connector for the lubricant feed can then be designed as a simple inner cone.
  • the handling of the connection between the tool and the coolant / lubricant transfer part is extremely simple, although extensive fluidic tests have shown that the relatively simple geometric design is such that there is no uncontrolled accumulation of lubricant in the area of the interface , In this way, the desired quantity of lubricant actually reaches the cutting edges in the required quality, ensuring particularly economical production of the tool and the other components of the lubricant feed interface.
  • the invention is particularly advantageous when the tool is equipped with a plurality of eccentric and internal cooling channels which can either be straight or coiled.
  • the slot or the slot-like recess can be formed in the shank tool and / or in the connector.
  • the cutting head or the tool can be provided at least in regions with a coating, which is preferably designed as a hard material layer.
  • a coating which is preferably designed as a hard material layer.
  • This can be, for example, a layer of diamond, preferably nanocrystalline diamond, of titanium nitride or of titanium-aluminum nitride.
  • an independent object of the invention is a sintered blank for the tool according to the invention, the sintered blank having a shaft end in the shape of a cone, so that the finishing of the shaft or the conical fit surface can be restricted to a minimum to the desired dimension.
  • These shaft parts formed from sintered blanks can be obtained from the manufacturer as semi-finished products.
  • these mold heads with dimensions in the order of only 0.5 mm in relation to the nominal diameter of the tool.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of, for example, a rotary-driven shank tool, in particular a post-processing tool designed as a high-performance reamer, the coolant / lubricant being fed into internal cooling channels via a feed interface which interacts with a conical fitting surface of the tool shank;
  • 3 is an enlarged partial view of the coolant / lubricant transfer interface of the embodiment of FIG. 2;
  • FIG. 5 shows the view “V” in FIG. 4.
  • FIG. 6 shows a modified embodiment of a coolant / lubricant transfer interface.
  • FIG. 2 shows the design of a shank tool according to the invention, which can advantageously be used with a specially designed MQL feed interface, which is based on a connection between a first tool shank part 412 and a second shaft part 414 is shown, which forms or carries the cutting part.
  • Coolant / lubricant is fed from a central channel 424 formed in the first shaft part 412 into eccentrically arranged, internal coolant channels 468 of the second shaft part 414.
  • Two cooling channels extending in a straight line in the axial direction are provided, which are offset diametrically from one another on a common one Pitch circle lie.
  • the coolant / lubricant feed to be described in more detail below is not restricted to a specific type and design of the internal cooling channels, which e.g. can also run in a helical shape - for example in the webs of a twist drill, wherein they can also be distributed unevenly over the circumference and / or can lie on different pitch circles.
  • the location of the exit of the internal cooling ducts can be chosen according to the individual requirements and will therefore not be described in detail here. For this reason, the view of the cutting head 414 is cut off schematically.
  • connection of the shaft part carrying the cutting part 414 to the first shaft part 412 takes place via a conical surface pairing 480, a tapered surface surface machined to fit, for example ground, or a truncated cone 470 of the shaft part being received in a form-fitting manner, ie with an exact fit, in an inner cone 472 of the first shaft part 412.
  • the central coolant / lubricant channel 424 opens into the bottom thereof.
  • the second shaft part 414 carrying the cutting edges has on the side facing away from the cutting edges a conical fitting surface 470, 480 which surrounds or surrounds the mouth openings of the internal cooling channels.
  • the coolant / lubricant is fed into the internal channels 468 also take place via a slot 474 on the strin side, which detects the two orifices.
  • slot 474 has a rounded one
  • the slot may have a substantially semicircular cross section. So that the coolant / lubricant can be sealed to the outside when required, the height of the truncated cone 470 is greater than the depth of the slot 474 in the region of its radial exit from the cutting part 414, so that a form-fitting conical surface pairing radially outside the slot occurs between the The truncated cone 470 of the cutting part and the inner cone of the connector 412 remains.
  • the depth of the slot can also increase in the radial direction.
  • the feeding of the coolant / lubricant into the internal cooling channels 468 shown in FIG. 2 is fundamentally always to be used with special advantages when it comes to coolant / lubricant, in particular with a low proportion of lubricant, as is used in MQL technology, from a connector with a central supply channel into at least one off-center cooling channel in the tool without loss and to introduce them with good process reliability.
  • the invention is also intended to cover an object that is directed solely to this interface for the coolant / lubricant transfer, and to the particular design of the components involved.
  • FIGS. 3 to 5 shows such an interface of the coolant / lubricant transfer between a tool shank 514 and a connecting piece 512, which is used, for example, by a so-called and with reference to FIG MQL adjustment part already described, for example an adjusting screw, which accommodates an MQL tube 576 indicated with a dash-dotted line in its interior.
  • the shank tool 514 is equipped with at least one cooling channel 568, which is generally eccentric and on the inside, and is to be clamped, for example, in a chuck, not shown, such as, for example, a hydraulic expansion chuck or a shrink chuck.
  • Each internal coolant / lubricant channel 568 has an orifice opening 578 on the side facing the connection piece 512, which in turn is surrounded by a conical fitting surface 570.
  • This means that the shank end of the tool is conical, the cone, at least in the area radially outside the opening 578, having a precisely defined shape, which forms a mating surface for the interaction with the connecting piece.
  • the fit surface is preferably formed by a finely prepared surface. It can also continue into a region radially inside the mouth opening 578.
  • the mouth openings in this embodiment lie in the area of an associated frontal, essentially radially directed slot 574.
  • the connector 512 again has a central coolant / lubricant supply channel 524, which emerges in the apex area of an inner cone 572.
  • the inner cone 572 takes the facing end with a positive fit and the truncated cone 570 of the tool shank 514.
  • the fit gap is shown exaggerated for drawing reasons.
  • the mating surfaces are close to each other and so that there is a radial seal.
  • the opposite cone surfaces are preferably tolerated so that the cone angle of the outer cone, i.e. of the truncated cone 570 is in any case not greater than the cone angle of the inner cone 572, so that contact is ensured in the radially outer region when the cone surfaces are axially firmly adjacent.
  • the connector 512 is preferably axially adjustable in the chuck.
  • the interface is designed as follows so that the coolant / lubricant can be transferred from the connection piece into the internal cooling channels in a process-safe manner, ie free of leaks and fluctuations in the quality of the lubricant on the tool cutting edge:
  • the slot 574 has a rounded slot base 582. It also preferably has a width which essentially corresponds to the internal width LW of the coolant / lubricant supply channel 524 coming from the connector 512 or is smaller than this. Experiments have shown that particularly low eddy formation can be achieved if the slot has an essentially semicircular cross section.
  • the shaft end 570 received in the inner cone 572 of the connecting piece 512 has the shape of a truncated cone and because the height HK of the truncated cone 570 is greater than the depth TS of the slot 574 in the region of its radial exit from the tool shaft 514, a positive fit remains radially outside the slot Cone surface pairing 580 between the truncated cone 570 of the tool 514 and the inner cone 572 of the connection piece 512, via which a reliable radial sealing of the interior space to which coolant / lubricant is applied takes place.
  • the shape of the tool shank end can be produced very economically.
  • the shape of the slot 574 enables the supply flow to be optimized. Particularly good results have been obtained with a rounded but relatively wide slot, which can have a constant depth.
  • the depth TS of the slot or of the channel delimited by the slot-like recess can also increase in the radial direction.
  • a wide variety of components can serve as a connector.
  • an axially adjustable adapter for example in the form of a screw which essentially has the shape of a stepped cylinder, the section of larger diameter forming the inner cone 572.
  • the adapter 512 can have a central polygonal recess 584 with a small axial extent on the side facing the tool.
  • the tool is either entirely, preferably at least in the area of the cutting head, made of a high-strength material, such as Made of hard metal, high-speed steel such as HSS, HSSE or, HSSEBM, ceramic, cermet or another sintered material.
  • a high-strength material such as Made of hard metal, high-speed steel such as HSS, HSSE or, HSSEBM, ceramic, cermet or another sintered material.
  • the sintered material cermet is particularly preferred, and here in particular a cermet material with a fine-grained structure, high hot hardness and high toughness.
  • the cutting head can at least in
  • Hard material layer is formed.
  • this hard material layer e.g. Diamond, preferably nanocrystalline diamond in question, or titanium nitride
  • Titanium aluminum nitride The following are particularly suitable: a
  • Titanium-aluminum nitride layer and a so-called
  • Multi-layer coating which is marketed by the company Ginninging oHG under the name "Fire I”. This is a TiN / (Ti, Al) N multilayer layer.
  • a wear protection layer can also be used with particular preference, which essentially consists of nitrides with the metal components Cr, Ti and Al and preferably a small proportion of Elements for grain refinement exist, the Cr content being 30 to 65%, preferably 30 to 60%, particularly preferably 40 to 60%, the Al content being 15 to 35%, preferably 17 to 25%, and the Ti content 16 to 40%, preferably 16 to 35%, particularly preferably 24 to 35%, based in each case on all metal atoms in the entire layer.
  • the cutting portion 414 of the embodiment shown can also be made of a hard material, in particular a sintered material such as. B. consist of a hard metal or a cermet material.
  • a hard material in particular a sintered material such as. B. consist of a hard metal or a cermet material.
  • the criteria of abrasion and hot hardness are of particular importance. It has been found that the "HTX" cermet variety, which is marketed by Kennametal-Hertel, can be used particularly advantageously. In addition, good results can be achieved with the "SC30" varieties from the manufacturer Cerasiv GmbH (Feldmühle) and " Tungaly NS530 "from Toshiba Europa GmbH. A further variant of the shank tool and the coolant / lubricant feed is described with reference to FIG. 6.
  • the shaft 614 in which, for example, only one eccentrically located coolant / lubricant channel 668 is formed, has a tapered end with a conical fitting surface 670, which surrounds the opening 678 of the coolant / lubricant channel 668.
  • the cone-fitting surface 670 is, however, continuous, that is, it is not interrupted by a slot.
  • an inner cone 672 is formed in the connector 612, into which the central coolant / lubricant channel 624 opens. So that with joined parts, i.e. When the fitting surface 670 is in flat contact with the inner cone 672, a fluid connection is established between the central inner channel 624 and the inner coolant / lubricant channel 668, the connecting piece 612 has a radially running slot-like recess 674, the radial extension ER of which is large enough that it opens the mouth 678 recorded or covered.
  • the shape of the slot base can be kept as in the embodiment according to Figures 3 to 5.
  • a slot-like depression can also be formed in the shaft.
  • the geometry for the coupling between tool and MQL supply part can be subjected to a variation according to size and cone angle. It can Of course, also with a conical surface pairing, a positive connection, such as. B. surface gearing can be used.
  • the cooling channel in the shaft can of course also be located centrally.
  • the central cooling duct in the connector can either have such a large diameter that it covers the at least one coolant / lubricant channel in the shaft, or the flow can be branched into branch channels in the connector which are aligned with the coolant / lubricant channel in the Skip the shaft.
  • the recesses in the tool also do not necessarily have to be made before the sintering process. It is equally possible to make the recesses either to the final dimension or basically after the sintering process in the tool or the cutting head, which is preferably done.
  • the field of application of the invention is not for rotary tools such as e.g. High performance reamers limited.
  • Other driven and non-driven shaft tools can also be equipped accordingly, such as. B. tapping tools or milling tools or other reamers with and without twist, these tools can also be used as stationary tools, for example in boring machines or lathes.
  • the recess in the shaft and / or in the connector for establishing the fluid connection from the connector to the cooling channel in the tool shaft is shown as a slot in the embodiments.
  • the shape of this recess can be varied within wide limits. For example, it can have the shape of a circular spherical cap, ie a recess made concentrically in the end of the shaft with a concave inner surface, such as the surface of a spherical layer.
  • the invention thus creates a shaft tool which is particularly suitable for coupling to an interface to a feed point of coolant / lubricant, in particular of the type used for minimum quantity lubrication (MQL).
  • the shank tool is equipped with at least one generally eccentric and internal cooling channel which has an opening on the side facing away from a machining section. This is framed by a conical fit surface, via which the shaft - for example within a chuck - can be connected to a coaxial MQL (minimum quantity lubrication) supply part.
  • simple fitting surfaces namely conical surfaces, are used, the inner conical surface on the MQL feed part, which is more difficult to produce, i.e. is formed in a part that is generally easier to machine.

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Abstract

Beschrieben wird ein Schaftwerkzeug, das in besonderer Weise für die Ankopplung an eine Schnittstelle zu einer Einspeisestelle von Kühl-/Schmiermittel, insbesondere der Art, wie sie bei der Minimalmengenschmierung (MMS) verwendet wird, geeignet ist. Das Schaftwerkzeug ist mit zumindest einem in der Regel exzentrisch und innenliegenden Kühlkanal (568) ausgestattet, der auf der einem Bearbeitungsabschnitt abgewandten Seite eine Mündungsöffnung hat. Diese ist von einer konischen Passungsfläche (570) eingefasst, über die der Schaft - beispielsweise innerhalb eines Spannfutters - an ein koaxial liegendes MMS (Minimalmengenschmierung) -Versorgungsteil angeschlossen werden kann.

Description

Beschreibung Schaftwerkzeug und zugehörige Einspeisestelle von Kühl- /Schmiermittel
Die Erfindung betrifft allgemein die Gestaltung eines Schaftwerkzeugs, wie z.B. eines Bohr-, Fräs-, Reib- oder Gewindeform- oder -Schneidwerkzeugs, welches mit einem innenliegenden Kühlkanal ausgestattet ist und sich dadurch auszeichnet, dass es bei wirtschaftlicher Herstellbarkeit in besonders effektiver Weise für die Versorgung der Schneiden mit Kühl-/Schmiermittel geeignet ist.
Schaftwerkzeuge dieser Art werden in der Regel über eine Einspeisestelle für Kühl-/Schmiermittel, beispielsweise in Form eines einen zentralen Kühl- /Schmiermittel-Versorgungskanal aufweisenden
Anschlussstücks mit Kühl-/Schmiermittel versorgt. Häufig erfolgt dabei innerhalb eines Spannfutters ein Anschluss an ein MMS (Minimalmengenschmierung) -Versorgungsteil . Die MMS-Technologie, d.h. die sogenannte Minder- bzw. Minimalmengenschmierung gewinnt insbesondere in der spanenden Bearbeitungstechnik zunehmend an Bedeutung. Dabei geht es darum, einen Schmierstoffnebel (eine Art Aerosol) mit einem minimalen Anteil an Schmierstoff und einem erheblichen Luftüberschuss in möglichst gleichmäßiger Konsistenz und Qualität an die im Eingriff befindlichen Schneiden zu bringen. Schwankungen in der Qualität, die z.B. dadurch hervorgerufen werden, dass in dem unter Druck zugeführeten Aerosol, zyklische oder spontane Entmischungen auftreten, können zu unvorhersehbarem Werkzeugbruch und in der Folge aufgrund Produktionsunterbrechung zu erheblichen Schäden führen.
Eine bekannte Anordnung für eine solche Schnittstelle ist beispielsweise in der Fig. 1 gezeigt, auf die bereits jetzt Bezug genommen wird.
In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Werkzeugaufnahme, die an einem Ende einen Hohlschaftkegel 11 zur Aufnahme in ein Werkzeugsystemmodul bzw. in eine Werkzeugmaschinenspindel und auf der anderen Seite ein zylindrisches Spannteil 13 zur eigentlichen Aufnahme eines Werkzeugs 14 hat, das im gezeigten Beispiel von einem innengekühlten Bohrwerkzeug gebildet ist. Es sei jedoch bereits hier hervorgehoben, dass das Werkzeug auch ein anderes drehend angetriebenes Werkzeug, wie zum Beispiel ein Fräswerkzeug oder Feinbohrwerkzeug darstellen kann. Um die mit 68 bezeichneten innenliegenden Kanäle mit Kühl- und Schmiermittel zu versorgen ist in der Werkzeugaufnahme 10 eine Gewindebohrung 20 ausgebildet, in die ein Einsatzstück 12 in Form einer ^Stellschraube eingedreht ist. Das. Gewinde 20 erstreckt sich konzentrisch zur Achse A von einer Bodenfläche 25 der Ausnehmung 26 des Hohlschaftkegels 11 bis zur Grundfläche 28 der zylindrischen Bohrung 30 zur Aufnahme des Werkzeugs 14.
Mit der dem Werkzeug zugewandten Stirnseite liegt das Einsatzstück 12 an einer der nicht gezeigten Werkzeugspitze abgewandten Stirnseite 32 des Werkzeugs 14 an. Durch die gesamte Länge des Einsatzstücks 12 erstreckt sich eine zentrale Bohrung 24, die im Durchmesser etwa so groß gehalten ist, wie die Breite eines diametral verlaufenden Schlitzes '36 in der daran anschlagenden Stirnfläche 32 des Werkzeugs 14. Der diametrale Schlitz 36 ist so geführt, dass er die Mündungsöffnungen der beiden innenliegenden Kanäle 68 überstreicht .
Zur axialen Einstellung des Einsatzstücks 12 ist auf der dem Werkzeug 14 abgewandten Seite eine Innensechskantausnehmung 40 vorgesehen. Dadurch ist sichergestellt, dass durch Verstellung der Stellschraube 12 der Anschlag für die Stirnseite 32 des Werkzeugs 14 mit verstellt wird, so dass die axiale Position der (nicht gezeigten) Werkzeugschneide zu einer Stirnseite 42 der Werkzeugaufnahme 10 feinjustierbar ist.
Zur Spannung des Werkzeugs wird z.B. zunächst die Einstellschraube 12 auf ein vorbestimmtes Sollmaß in die Gewindebohrung 20 eingeschraubt. Anschließend wird das Werkzeug 14 bis auf Anschlag mit der Stellschraube 12 in die zylindrische Bohrung 30 eingesetzt und daraufhin die Spannvorrichtung, im gezeigten Beispiel in Form eines Dehnspannfutters 44 betätigt. Es ist ersichtlich, dass bei Einspeisung von Kühl-/Schmiermittel über den den Hohlschaftkegel aufnehmenden Moduls eines Spannsystems eine gleichmäßige Versorgung der Kühlkanäle 68 - dadurch erfolgt, dass das Kühl-/Schmiermittel über die Innensechskantausnehmung 40 eintritt, von dort über die Bohrung 24 zum damit fluchtenden Schlitz 36 strömt und von dort radial nach außen den Weg zu den Mündungsöffnungen der innenliegenden Kanäle 68 nimmt.
Es hat sich herausgestellt, dass diese Konstruktion insbesondere dann, wenn das Werkzeug mit sogenannter "Mindermengenschmierung" betrieben wird, nicht zuverlässig dafür sorgen kann, dass der gewünschte Kühl- /bzw. Schmiereffekt in zufriedenstellender Weise auftritt. Es hat sich im Einzelnen gezeigt, dass der bei der Mindermengenschmierung durch die innenliegenden Kanäle zu transportierende Schmierstoffnebel nicht in der gewünschten gleichmäßigen Konsistenz an der Schneide ankommt .
Um diese Probleme besser in den Griff zu bekommen, sind verschiedene Anstrengungen unternommen worden. So wird beispielsweise in der Patentveröffentlichung DE 101 57 450 AI ein Konzept vorgeschlagen, mit dem die Stabilisierung des Ge ischs dadurch erfolgt, dass mehrfache großwinkelige Umlenkungen der Ströme bzw. Teilströme vermieden werden, wodurch einer unkontrollierten Entmischung des Schmiernebels wirksam entgegen getreten wird.
Diese bekannte Lösung erfordert allerdings eine verhältnismäßig komplexe Geometrie der im Eingriff befindlichen Anschlussflächen zwischen Werkzeugschaft und Einspeisungsteil, wodurch die Werkzeugkosten ansteigen, zumal die Werkzeuge häufig aus besonders hochfesten und schwerer zu bearbeitenden Werkstoffen bestehen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Schaftwerkzeug., der eingangs beschriebenen -Art zu schaffen, das einfacher herzustellen ist und dennoch Bestandteil einer effektiven Schnittstelle für die Kühl- /Schmiermitteleinspeisung in ein Werkzeug sein kann. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Kühl- /Schmiermittelübergabe für ein solches Werkzeug, wobei mit einer wirtschaftlich herstellbaren Konfiguration sichergestellt sein soll, dass das Kühl-/Schmiermittel möglichst frei von Druckverlusten durch ein Einsatzstück und in den zumindest einen betreffenden innenliegenden Kanal im Werkzeug eingespeist und somit in homogener Qualität an die Schneide geleitet wird. Diese Kriterien werden hinsichtlich des Schaftwerkzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Kühl-/Schmiermittel-Übergabe durch eine Schnittstelle gemäß Anspruch 12 gelöst.
Erfindungsgemäß wird das der Schneide abgewandte Schaftende neu gestaltet. Während man bislang dieses Schaftende mit einer zur Achse semkrecht verlaufenden Plan-Stirnfläche ausgestattet hat, wird es erfindungsgemäß mit einer konischen Passungsfläche versehen, welche die zumindest eine Mündungsöffnung des innenliegenden Kühlkanals einfasst. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Kontakt- und Dichtfläche zu einer angrenzenden Komponente, wie z.B. zu einem Schmiermittel- Einspeisungsstück wirksam zu vergrößern, ohne den Herstellungsprozess des Werkzeugs spürbar zu verteuern. Denn moderne Werkzeugmaschinen sind ohne weiteres in der Lage, die konische Passungsfläche in einem Arbeitsgang und damit ebenso schnell und wirtschaftlich herzustellen wie eine Anfasung, die bei der herkömmlichen Ausbildung von Plan-Stirnflächen ohnehin angebracht werden mussten, insbesondere dann, wenn das Werkzeug aus einem Hartstoff, wie z.B. Hartmetall oder einem Keramik- oder Cermet- Werkstoff hergestellt wird.
Die konische Passungsfläche hat aber darüber hinaus den großen zusätzlichen Vorteil, dass sich ein wesentlich breiteres Spektrum für die Gestaltung der Kühl-
/Schmiermittel-Obergabe zum Werkzeug ergeben. Denn die
Konusfläche kann insbesondere dann, wenn das Werkzeug mit zumindest einem exzentrisch liegenden innenliegenden Kühlkanal ausgestattet ist, zur axialen und radialen
Führung des Schmiermittels an die Mündungsstelle des
Kühlkanals herangezogen werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn es darauf ankommt, bei MMS-Systemen das Öl-/Luftgemisch homogen und ohne unerwünschte Entmischungen zur Werkzeugspitze bzw. zur Schneide zu leiten . Es soll an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass die Gestaltung des Werkzeugs im Bereich des Schaftendes einerseits und die Gestaltung des zugehörigen Anschlussstücks andererseits für sich jeweils eine Erfindung darstellt, für die gesonderter Schutz beansprucht wird.
Je nach konkreter geometrischer Gestaltung des für die Einspeisung von Kühl-/Schmiermittel dienenden Anschlussstücks kann die konische Form des Schaftendes weiteren Bearbeitungsschritten unterworfen werden, um dadurch die Strömungsführung zu verbessern bzw. zu vergleichmäßigen .
Wenn der zumindest eine innenliegende Kühlkanal zur Schaftachse versetzt ist, kann es vorteilhaft sein, das Werkzeug gemäß Anspruch 3 auszubilden. Der radial verlaufende Schlitz, welcher für den Fall, dass eine gerade Zahl von diametral zueinander versetzten innenliegenden Kühl-/Schmiermittelkanälen vorgesehen ist, noch einfacher gefertigt werden kann, nämlich als durchgehender im Wesentlichen diametral verlaufender Schlitz, ist sehr einfach zu fertigen. Das Anschlussstück für die Schmiermitteleinspeisung kann dann als einfacher Innenkonus gestaltet sein.
Durch entsprechende Toleranzvorgabe zwischen Außenkonus des Schaftes und Innenkonus des Ansschlussstücks lässt sich eine zuverlässige umlaufend geschlossene Dichtfläche im Bereich des größten Durchmessers der Konus-Flächenpaarung erzielen. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass sich mit dieser Gestaltung der Kühl-/Schmiermittel-Übergabe sehr gute Strömungsverhältnisse realisieren lassen. Die Kühl-/Schmiermittel-Übergabestelle ist aufgrund der Konus-Kontaktflächen leicht abdichtbar, so dass ein unerwünschtes Austreten von Kühl-/Schmiermittel beispielsweise in einen Spannbereich eines Werkzeugfutters oder in einen KSK-Innenraum vermieden wird. Gleichzeitig ist die Handhabung des Anschlusses zwischen Werkzeug und Kühl-/Schmiermittel-Übergabeteil äußerst einfach, wobei sich aufgrund von umfangreichen strömungstechnischen Versuchen ergeben hat, dass die relative einfache geometrische Gestaltung derart ist, dass es im Bereich der Schnittstelle nicht zu unkontrollierten Schmiermedien-Ansammlungen kommt. Somit gelangt die gewünschte Schmiermenge auch tatsächlich in der erforderlichen Qualität zu den Schneiden, wobei eine besonders wirtschaftliche Herstellung des Werkzeugs und der anderen Komponenten der Schmiermittel-Einspeisungs- Schnittstelle sichergestellt ist.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung dann anzuwenden, wenn das Werkzeug mit mehreren exzentrisch und innenliegenden Kühlkanälen ausgestattet ist, die entweder gerade oder gewendelt verlaufen können.
Der Schlitz bzw. die schlitzartige Ausnehmung kann im Schaftwerkzeug und/oder im Anschlussstück ausgebildet sein.
Eine besonders geringe Wirbelbildung im Bereich der Kühl-/Schmiermittel-Übergabe ergibt sich dann, wenn der Schlitz einen gerundeten Nutgrund hat. Versuche haben ferner gezeigt, dass ein breiter Schlitz tendenziell zu noch geringerer Wirbelbildung führt, so dass diese Weiterbildung im Besonderen für MMS-Werkzeuge geeignet ist . Durch die erfindungsgemäß vereinfachte Gestaltung der einem Schmiermittel-, vorzugsweise einem MMS- Versorgungsteil gegenüberliegenden Stirnseite des Werkzeugs bietet sich auch der Einsatz besonders hochfester Werkstoffe für den Schneidkopf bzw. das Werkzeug an. Im Einzelnen . lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug besonders wirtschaftlich Hartstoffe, insbesondere Sinterwerkstoffe einsetzen, einschließlich der sogenannten Cermet-Werkstoffe . Denn die erfindungsgemäß in das Werkzeug einzubringenden Ausnehmungen für das Kühl-/Schmiermittel können bereits im Sinterrohling ausgebildet werden, ohne dass es einer Nachbearbeitung, insbesondere einer Innen-Nachbearbeitung des Fertigteils bedarf, weil diesbezüglich hohe Maßanforderungen an Form- und/oder Lagetoleranzen nicht erfüllt werden müssen.
Der Schneidkopf bzw. das Werkzeug kann zur Verbesserung der Schnittfunktion und zur Verbesserung der Standzeit zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung versehen sein, die vorzugsweise als HartstoffSchicht ausgeführt ist_. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Schicht aus Diamant, vorzugsweise nanokristallinem Diamant, aus Titan-Nitrid oder aus Titan-Aluminium-Nitrid handeln.
Selbständiger Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus ein Sinterrohling für das erfindungsgemäße Werkzeug, wobei der Sinterrohling ein Schaftende in Konusform hat, so dass die Endbearbeitung des Schaftes bzw. der konischen Passungsfläche auf Sollmaß auf ein Minimum beschränkt werden kann. Diese von Sinterrohlingen gebildeten Schaftteile können vom Hersteller als Halbzeuge bezogen werden. Vorteilhafter Weise werden diese Formköpfe mit Aufmaßen in der Größenordnung von lediglich 0.5 mm bezogen auf den Nenndurchmesser des Werkzeugs versehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines beispielsweise drehangetriebenen Schaftwerkzeugs, insbesondere eines Bohrungsnachbearbeitungswerkzeugs in der Ausgestaltung als Hochleistungs-Reibahle, wobei die Einspeisung von Kühl-/Schmiermittel in innenliegende Kühlkanäle über eine Einspeisungs-Schnittstelle erfolgt, die mit einer konischen Passungsfläche des Werkzeugschafts zusammenwirkt; Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht der Kühl- /Schmiermittel-Übergabeschnittstelle der Ausführungsform der Figur 2;
Fig. 4 die Ansicht „IV" in Figur 3;
Fig. 5 die Ansicht „V" in Figur 4; und
Fig. 6 eine modifizierte Ausführungsform einer Kühl- /Schmiermittel-Übergabeschnittstelle.
Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform der Erfindung zeigt die erfindungsgemäße Gestaltung eines Schaftwerkzeugs, welches in vorteilhafter Weise mit einer besonders gestalteten MMS-Einspeisungs-Schnittstelle verwendet werden kann, die anhand einer Verbindung zwischen einem ersten Werkzeugschaftteil 412 und einem zweiten Schaftteil 414 dargestellt ist, der das Schneidteil ausbildet bzw. trägt.
Es erfolgt eine Einspeisung von Kühl-/Schmiermittel aus einem im ersten Schaftteil 412 ausgebildeten zentralen Kanal 424 in exzentrisch angeordnete, innenliegende Kühlmittelkanäle 468 des zweiten Schaftteils 414. Es sind zwei sich geradlinig in axialer Richtung erstreckende Kühlkanäle vorgesehen, die diametral zueinander versetzt auf einem gemeinsamen Teilkreis liegen. Es soll jedoch schon an dieser Stelle hervor gehoben werden, dass die nachstehend näher zu beschreibende Kühl-/Schmiermittel-Einspeisung nicht auf eine bestimmte Art und Ausbildung der innenliegenden Kühlkanäle beschränkt ist, die z.B. auch wendeiförmig - beispielsweise in den Stegen eines Wendelbohrers - verlaufen können, wobei sie auch über den Umfang ungleichmäßig verteilt sein und/oder auf unterschiedlichen Teilkreisen liegen können. Der Ort des Austritts der innenliegenden Kühlkanäle kann den individuellen Anforderungen entsprechend gewählt und soll deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben werden. Aus diesem Grund ist die Ansicht des Schneidkopfs 414 schematisch abgeschnitten.
Die Anbindung des das Schneidteil 414 tragenden Schaftteils an das erste Schaftteil 412 erfolgt über eine Konusflächenpaarung 480, wobei eine auf Fügepassung bearbeitete, beispielsweise geschliffene Kegelmantelfläche bzw. ein Kegelstumpf 470 des Schaftteils formschlüssig, d.h. passungsgenau in einem Innenkonus 472 des ersten Schaftteils 412 aufgenommen ist. In dessen Grund mündet der zentrale Kühl- /Schmiermittelkanal 424. Mit anderen Worten, das zweite, die Schneiden tragende Schaftteil 414 hat auf der den Schneiden abgewandten Seite eine die Mündungsöffnungen der innenliegenden Kühlkanäle einfassende bzw. umgebende konische Passungsfläche 470, 480. Bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Einspeisung des Kühl- /Sch iermittels in die innenliegenden Kanäle 468 erfolgt des weiteren über einen strinseitigen, die beiden Mündungsöffnungen erfassenden Schlitz 474.
Der Schlitz 474 hat beispielsweise einen gerundeten
Schlitzgrund und vorteilhafter Weise eine Breite, die an die lichte Weite LW des vom Anschlussstück, d.h. vom ersten Schaftteil 412 kommenden Kühl-/Schmiermittel- Versorgungskanals 424 angepasst ist.
Der Schlitz kann beispielsweise im Wesentlichen Halbkreisquerschnitt haben. Damit bei Bedarf eine Abdichtung des Kühl-/Schmiermittels nach außen erfolgen kann, ist die Höhe des Kegelstumpfes 470 größer ist als die Tiefe des Schlitzes 474 im Bereich seines radialen Austritts aus dem Schneidteil 414, so dass radial außerhalb des Schlitzes eine formschlüssige Konusflächenpaarung zwischen dem Kegelstumpf 470 des Schneidteils und dem Innenkonus des Anschlussstücks 412 verbleibt. Die Tiefe des Schlitzes kann auch in radialer Richtung zunehmen.
Die in Figur 2 gezeigte Einspeisung des Kühl- /Schmiermittels in die innenliegenden Kühlkanäle 468 ist grundsätzlich immer dann mit besonderen Vorteilen anzuwenden, wenn es darum geht, Kühl-/Schmiermittel, insbesondere mit geringem Schmiermengenanteil, wie es bei der MMS-Technik verwendet wird, von einem Anschlussstück mit zentralem Versorgungskanal in zumindest einen außermittig liegenden Kühlkanal im Werkzeug verlustfrei und mit guter Prozesssicherheit einzubringen. Die Erfindung soll dehalb auch einen Gegenstand erfassen, der allein auf diese Schnittstelle für die Kühl- /Schmiermittel-Übergabe gerichtet ist, sowie auf die jeweilige besondere Gestaltung der daran beteiligten Komponenten.
Zur Verdeutlichung der besonderen Aspekte dieser Erfindung wird auf die Figuren 3 bis 5 Bezug genommen, die eine derartige Schnittstelle der Kühl-/Schmiermittel- Übergabe zwischen einem Werkzeugschaft 514 und einem Anschlussstück 512 zeigt, das beispielsweise von einem sogenannten und unter Bezug auf die Figur 1 bereits beschriebenen MMS-Verstellteil, beispielsweise einer Versteilschraube gebildet sein kann, die in ihrem Inneren ein mit strichpunktierter Linie angedeutetes MMS-Röhrchen 576 aufnimmt.
Das Schaftwerkzeug 514 ist mit zumindest einem in der Regel exzentrisch und innenliegenden Kühlkanal 568 ausgestattet und soll beispielsweise in einem nicht näher dargestellten Spannfutter, wie z.B. einem Hydro- Dehnspannfutter oder einem Schrumpffutter eingespennt werden. Jeder innenliegende Kühl-/Schmiermittelkanal 568 hat auf der dem Anschlussstück 512 zugewandten Seite jeweils eine Mündungsöffnung 578, die wiederum von einer konischen Passungsfläche 570 eingefasst ist. Das heißt, das Schaftende des Werkzeugs ist konisch ausgebildet, wobei der Konus zumindest im Bereich radial außerhalb desr Mündungsöffnung 578 eine genau bestimmte Formgebung hat, die eine Passungsfläche für das Zusammenwirken mit dem Anschlussstück bildet. Die Passungsfläche ist vorzugsweise von einer feinberabeiteten Fläche gebildet. Sie kann sich auch in einen Bereich radial innerhalb der Mündungsöffnung 578 fortsetzen. Darüber hinaus liegen die Mündungsöffnungen bei dieser Ausführungsform im Bereich eines zugeordfneten stirnseitigen, im Wesentlichen radial gerichteten Schlitzes 574.
Da die Mündungsöffnungen 578 der gezeigten Ausführungsform diametral zueinander versetzt sind, genügt hier ein einziger diametraler Schlitz. Das Anschlussstück 512 hat wieder einen zentrischen Kühl- /Schmiermittel-Versorgungskanal 524, der im Scheitelbereich eines Innenkonus 572 austritt. Der Innenkonus 572 nimmt formschlüssig und mit Fügepassung das zugewandte Ende, d.h. den Kegelstumpf 570 des Werkzeugschafts 514 auf. In Figur 13 ist aus zeichentechnischen Gründen der Passungsspalt übertrieben groß dargestellt. Tatsächlich liegen die Passungsflächen eng und damit derart aneinander an, dass eine radiale Abdichtung erfolgt. Die sich gegenüberliegenden Konusflächen sind vorzugsweise so toleriert, dass der Kegelwinkel des Außenkonus, d.h. des Kegelstumpfes 570 jedenfalls nicht größer ist als der Kegelwinkel des Innenkonus 572, so dass bei axial fest aneinanderliegenden Konusflächen eine Berührung im radial außenliegenden Bereich gewährleistet ist.
Das Anschlussstück 512 ist vorzugsweise axial verstellbar im Spannfutter aufgenommenen.
Damit die Übergabe des Kühl-/Schmiermittels vom Anschlusstück in die innenliegenden Kühlkanäle prozesssicher, d.h. frei von Undichtigkeiten und Schwankungen in der Qualität des Schmiermittels an der Werkzeugschneide erfolgen kann, ist die Schnittstelle wie folgt ausgebildet: Zunächst hat der Schlitz 574 einen gerundeten Schlitzgrund 582. Vorzugsweise hat er darüber hinaus eine Breite, die im Wesentlichen der lichten Weite LW des vom Anschlussstück 512 kommenden Kühl-/Schmiermittel- Versorgungskanals 524 entspricht oder kleiner als diese ist. Versuche haben gezeigt, dass besonders geringe Wirbelbildung dann realisiert werden kann, wenn der Schlitz im Wesentlichen Halbkreisquerschnitt hat. Weil das im Innenkonus 572 des Anschlussstücks 512 aufgenommene Schaftende 570 die Form eine Kegelstumpfes hat und weil die Höhe HK des Kegelstumpfes 570 größer ist als die Tiefe TS des Schlitzes 574 im Bereich seines radialen Austritts aus dem Werkzeugschaft 514, verbleibt radial außerhalb des Schlitzes eine formschlüssige Konusflächenpaarung 580 zwischen dem Kegelstumpf 570 des Werkzeugs 514 und dem Innenkonus 572 des Anschlussstücks 512, über die eine zuverlässige radiale Abdichtung des mit Kühl-/Schmiermittel beaufschlagten Innenraums erfolgt. Dabei ist die Formgebung des Werkzeugschaftendes sehr wirtschaftlich herzustellen.
Über die Form des Schlitzes 574 kann eine Optimierung der Versorgungsströmung erfolgen. Besonders gute Ergebnisse haben sich mit einem gerundeten, aber relativ breiten Schlitz ergeben, der eine konstante Tiefe aufweisen kann.
Alternativ kann die Tiefe TS des Schlitzes bzw. des von der schlitzartigen Ausnehmung begrenzten Kanals auch in radialer Richtung zunehmen.
Als Anschlussstück können unterschiedlichste Komponenten dienen. Es ist bei Ausbildung der Kühl- /Schmiermittel-Übergabe- Schnittstelle in einem Spannfutter von einem axial einstellbaren Adapter, beispielsweise in der Ausführung als Schraube gebildet, die im Wesentlichen die Form eines gestuften Zylinders hat, wobei der Abschnitt größeren Durchmessers den Innenkonus 572 ausbildet. Der Adapter 512 kann auf der dem Werkzeug zugewandten Seite eine zentrische Mehrkantausnehmung 584 mit geringer axialer Erstreckung haben.
Das Werkzeug besteht zur Sicherstellung eines Höchstmaßes an Stabilität entweder zur Gänze, vorzugsweise zumindest im Bereich des Schneidkopfs aus einem hochfesten Werkstoff, wie z.B. aus Hartmetall, Schnellstahl wie HSS, HSSE oder, HSSEBM, Keramik, Cermet oder aus einem anderen Sinterwerkstoff. Besonders bevorzugt wird der Sinterwerkstoff Cermet, und hier insbesondere ein Cermet-Werkstoff mit feinkörnigem Gefüge, hoher Warmhärte und hoher Zähigkeit.
Zur zusätzlichen Verbesserung der Bearbeitungsqualität kann der Schneidkopf zumindest im
Bereich der am höchsten beanspruchten Abschnitte, d.h. im
Bereich der Schneidkanten und Rundschlifffasen mit einer
Beschichtung versehen sein, die vorzugsweise als
Hartstoffschicht ausgebildet ist. Für diese Hartstoffschicht kommt z.B. Diamant, vorzugsweise nanokristalliner Diamant in Frage, Titan-Nitrid- oder
Titan-Aluminium-Nitrid. Besonders geeignet sind u.a. eine
Titan-Aluminium-Nitrid-Schicht und eine sogenannte
Mehrlagen-Schicht, die unter der Bezeichnung "Fire I" von der Firma Gühring oHG vermarktet wird. Dabei handelt es sich um eine TiN-/ (Ti, AI) N-Mehrlagens-Schicht .
Besonders bevorzugt kann auch eine Verschleißschutzschicht zur Anwendung kommen, die im wesentlichen aus Nitriden mit den Metallkomponenten Cr, Ti und AI und vorzugsweise einem geringen Anteil von Elementen zur Kornverfeinerung besteht, wobei der Cr- Anteil bei 30 bis 65 %, vorzugsweise 30 bis 60 %, besonders bevorzugt 40 bis 60 %, der AI-Anteil bei 15 bis 35 %, vorzugsweise 17 bis 25 %, und der Ti-Anteil bei 16 bis 40 %, vorzugsweise 16 bis 35 %, besonders bevorzugt 24 bis 35 %, liegt, und zwar jeweils bezogen auf alle Metallatome in der gesamten Schicht. Dabei kann der Schichtaufbau eilagig sein mit einer homogenen Mischphase oder er kann aus mehreren in sich homogenen Lagen bestehen, die abwechselnd einerseits aus (TixAlyYz)N mit x = 0,38 bis 0,5 und y = 0,48 bis 0,6 und z = 0 bis 0,04 und andererseits aus CrN bestehen, wobei vorzugsweise die oberste Lage der Verschleißschutzschicht von der CrN-Schicht gebildet ist.
Der die Schneiden tragende Teil 414 des gezeigten Ausführungsbeispiels kann auch aus einem Hartstoff, insbesondere einem Sinterwerkstoff, wie z. B. einem Hartmetall oder einem Cermet-Werkstoff bestehen. Bei dem Einsatz von Reibahlen sind insbesondere die Kriterien Abriebverschleiß und Warmhärte von entscheidender Bedeutung. Es hat sich herausgestellt, dass die Cermet Sorte „HTX" , das von der Firma Kennametal-Hertel vermarktet wird, besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann. Gute Ergebnisse erzielt man darüber hinaus mit den Sorten „SC30" der Herstellerfirma Cerasiv GmbH (Feldmühle) und „Tungaly NS530" der Firma Toshiba Europa GmbH. Unter Bezug auf die Figur 6 wird eine weitere Variante des Schaftwerkzeugs und der Kühl-/Schmiermittel- Einspeiung beschrieben. Dabei werden wiederum für dieenigen Komponenten, die den Bestandteilen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, ähnliche Bezugszeichen verwendet, denen allerdings eine „6" vorangestellt ist. In Übereinstimmung mit den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen hat der Schaft 614, in dem z.B. nur ein exzentrisch liegender Kühl-/Schmiermittelkanal 668 ausgebildet ist, ein konisch zulaufendes Ende mit einer Konus-Passungsfläche 670, die die Mündungsöffnung 678 des Kühl-/Schmiermittelkanals 668 einfasst. Die Konus- Passungsfläche 670 ist allerdings durchgängig ausgebildet, d.h. durch keinen Schlitz unterbrochen.
Komplementär zum konischen Ende des Schaftes 614 ist im Anschlussstück 612 ein Innenkonus 672 ausgebildet, in den der zentrische Kühl-/Schmiermittelkanal 624 mündet. Damit bei zusammengfügten Teilen, d.h. bei flächiger Anlage der Passungsfläche 670 am Innenkonus 672 eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem zentrischen Innenkanal 624 und dem innenliegenden Kühl- /Schmiermittelkanal 668 hergestellt ist, hat das Anschlussstück 612 eine radial verlaufende schlitzartige Ausnehmung 674, deren radiale Erstreckung ER groß genug ist, dass sie die Mündungsöffnung 678 erfasst bzw. überdeckt. Die Formgebung des Schlitzgrundes kann dabei ebenso wie bei der Ausführungsform nach Figur 3 bis 5 gehalten sein.
Selbstverständlich sind Abweichungen von den vorstehend beschriebenen Varianten des Werkzeugs möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So kann bei der Variante nach Figur 6 auch bzw. zusätzlich im Schaft eine schlitzartige Vertiefung ausgebildet sein.
Die Geometrie für die Ankopplung zwischen Werkzeug und MMS-Versorgungsteil kann einer Variation nach Größe und Konuswinkel unterworfen • werden. Es kann selbstverständlich auch bei einer Konusflächenpaarung zusätzlich eine formschlüssige Verbindung, wie z. B. eine Flächenverzahnung Anwendung finden. Der Kühlkanal im Schaft kann selbstverständlich auch zentral liegen. Auch kann der zentrale Kühlkanal im Anschlussstück entweder einen so großen Durchmesser haben, dass er den zumindest einen Kühl- /Schmiermittelkanal im Schaft überdeckt, oder es kann bereits im Anschlussstück eine Verzweigung der Strömung in Zweigkanäle stattfinden, die fluchtend in den Kühl- /Schmiermittelkanal im Schaft übergehen.
Die Ausnehmungen im Werkzeug müssen auch nicht zwingend bereits vor dem Sintervorgang eingebracht werden. Es ist gleichermaßen möglich, die Ausnehmungen entweder auf Endmaß oder grundsätzlich nach dem Sintervorgang in das Werkzeug bzw. den Schneidkopf einzubringen, was vorzugsweise erfolgt.
Auch ist das Anwendungsgebiet der Erfindung nicht auf drehangetriebene Werkzeuge wie z.B. Hochleistungs- Reibahlen beschränkt. Es können auch andere angetriebene und nicht angetriebene Schaftwerkzeuge entsprechend ausgestattet werden, wie z. B. Gewindebohrwerkzeuge oder Fräswerkzeuge bzw. andere Reibahlen mit und ohne Drall, wobei diese Werkzeuge auch als stehende Werkzeuge beispielsweise in Bohrwerken oder Drehmaschinen eingesetzt werden können.
Als Kühl-/Schmiermittel können selbstverständlich alle üblichen Mittel eingesetzt werden. Eine Beschränkung auf MMS-Mittel ist nicht erforderlich. Vielmehr kann auch die sogenannte „Nass" -Schmierung Anwendung finden, d.h. Schmiermittel-Emulsionen bzw. Öle und deren Mischungen. Die Ausnehmung im Schaft und/oder im Anschlussstück zur Herstellung der Strömungsmittelverbindung vom Anschlussstück zum Kühlkanal im Werkzeugschaft ist in den Ausführungsformen als Schlitz gezeigt. Die Form dieser Ausnehmung kann jedoch in weiten Grenzen variiert werden. Sie kann beispielsweise die Form einer kreisrunden Kalotte haben, d.h. einer konzentrisch in das Schaftende eingebrachten Vertiefung mit konkaver Innenoberfläche, wie zum Beispiel der Oberfläche einer Kugelschicht.
Die Erfindung schafft somit Schaftwerkzeug, das in besonderer Weise für die Ankopplung an eine Schnittstelle zu einer Einspeisestelle von Kühl-/Schmiermittel, insbesondere der Art, wie sie bei der Minimalmengenschmierung (MMS) verwendet wird, geeignet ist. Das Schaftwerkzeug ist mit zumindest einem in der Regel exzentrisch und innenliegenden Kühlkanal ausgestattet, der auf der einem Bearbeitungsabschnitt abgewandten Seite eine Mündungsöffnung hat. Diese ist von einer konischen Passungsfläche eingefasst, über die der Schaft - beispielsweise innerhalb eines Spannfutters - an ein koaxial liegendes MMS (Minimalmengenschmierung) - Versorgungsteil angeschlossen werden kann. Erfindungsgemäß kommen einfache Passungsflächen, nämlich Konusflächen zum Einsatz, wobei die schwieriger herzustellende Innenkonusflache am MMS-Zuführteil, d.h. in einem in der Regel einfacher zu bearbeitenden Teil ausgebildet wird.

Claims

Ansprüche
1. Schaftwerkzeug, mit einem Bearbeitungsabschnitt und einem kreiszylindrischen Schaft, in dem zumindest ein innenliegender Kühl-/Schmiermittelkanal (468; 568; 668) ausgebildet ist, der auf der dem Bearbeitungsabschnitt abgewandten Seite eine Mündungsöffnung (578; 678) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (414; 514; 614) eine die zumindest eine Mündungsöffnung (578; 678) einfassende konische Passungsfläche (470; 570; 670) ausbildet.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kühl-/Schmiermittelkanal (468; 568; 668) seine Mündungsöffnung (578; 678) außerhalb der Schaftachse (A) hat.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die zumindest eine Mündungsöffnung (578) im Bereich eines zugeordneten stirnseitigen, im Wesentlichen radial gerichteten Schlitzes (474; 574) liegt.
4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (474; 574) einen gerundeten Schlitzgrund hat.
5. Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz eine Breite (BS) hat, die im Wesentlichen der lichten Weite (LW) des vom Anschlussstück (414; 514) kommenden Kühl- /Schmiermittel-Versorgungskanals (424; 524) entspricht oder kleiner als diese ist.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz im Wesentlichen Halbkreisquerschnitt hat.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Passungsfläche (470; 570; 670) von einer Kegelstumpf-Mantelfläche gebildet ist.
8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (HK) des Kegelstumpfes größer ist als die Tiefe (TS) eines die zumindest eine Mündungsöffnung (578) erfassenden radialen Schlitzes im Bereich seines radialen Austritts aus dem Schaft (414; 514) .
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (TS) des Schlitzes in radialer Richtung zunimmt.
10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine innenliegende Kühl-/Schmiermittel-Kanal wendeiförmig verläuft.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Hartstoff, insbesondere einem Sinterwerkstoff einschließlich einem Cermet-Werkstoff besteht.
12. Schnittstelle zwischen einem Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer Einspeisestelle von Kühl-/Schmiermittel, insbesondere der Art, wie sie bei der Minimalmengenschmierung (MMS) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein ' Anschlussstück (512; 612) einen zentrischen Kühl-/Schmiermittel- Versorgungskanal (524; 624) aufweist, der im Scheitelbereich eines Innenkonus (572; 672) austritt, welcher formschlüssig die ihm zugewandte konische Passungsfläche (570; 670) des Schafts (514; 614) aufnimmt .
13. Schnittstelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug in einem Spannfutter, insbesondere einem Hydro-Dehnspannfutter oder einem Schrumpffutter aufgenommen ist.
14. Schnittstelle nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das im Innenkonus (472; 572; 672) des Anschlussstücks aufgenommene Ende des Schneidteils (412; 512; 612) die Form eine Kegelstumpfes hat.
15. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück von einem axial verstellbar im Spannfutter aufgenommenen Adapter (512) gebildet ist.
16. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 12 -bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine die zumindest eine Mündungsöffnung (578; 678) im Werkzeugschaft (514; 614) erfassende schlitzartige Ausnehmung (574; 674) einen gerundeten Schlitzgrund (582) hat, wobei die schlitzartige Ausnehmung (574; 674) im Werkzeugschaft (514) und/oder im Anschlussstück (612) ausgebildet ist.
17. Schnittstelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige schlitzartige Ausnehmung (574) eine Breite (BS) hat, die im Wesentlichen der lichten Weite ' (LW) des vom Anschlussstück (512) kommenden Kühl-/Schmiermittel- Versorgungskanals () entspricht oder kleiner als diese ist.
18. Schnittstelle nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzartige Ausnehmung (574) im Wesentlichen Halbkreisquerschnitt hat.
19. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (TS) der schlitzartigen Ausnehmung in radialer Richtung zunimmt .
20. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter von einer Schraube gebildet ist, die im Wesentlichen die Form eines gestuften Zylinders hat, wobei der Abschnitt größeren Durchmessers den Innenkonus (572; 672) ausbildet .
21. Schnittstelle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (512) auf der dem Werkzeug zugewandten Seite eine zentrische Mehrkantausnehmung (584) mit geringer axialer Erstreckung hat.
EP04790432A 2003-10-14 2004-10-14 Schaftwerkzeug und zugehörige einspeisestelle von kühl-/schmiermittel Ceased EP1675705A2 (de)

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