EP3641973A1

EP3641973A1 - Wirbelwerkzeug

Info

Publication number: EP3641973A1
Application number: EP18808268.9A
Authority: EP
Inventors: Markus Kannwischer
Original assignee: Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Current assignee: Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-04-29
Also published as: CA3079630C; CN111565875A; DE102017127307A1; CN111565875B; US11517967B2; JP2021503383A; WO2019097074A1; RU2738868C1; MX2020005157A; US20200238391A1; CA3079630A1

Abstract

Wirbelwerkzeug (10) zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, aufweisend: mehrere Schneidplatten (14), wobei jede der Schneidplatten (14) zumindest eine Schneide (15) aufweist; einen Schneidplattenträger (12) mit mehreren Schneidplatten-Aufnahmen (22) zur Aufnahme und lösbaren Befestigung von jeweils einer der Schneidplatten (14), wobei die Schneidplatten-Aufnahmen (22) in Umfangsrichtung über den Schneidplattenträger (12) verteilt angeordnet sind, wobei der Schneidplattenträger (12) eine entlang einer Mittelachse (26) des Schneidplattenträgers (12) verlaufende Durchgangsöffnung (34) aufweist, durch welche das Werkstück während der Bearbeitung hindurchführbar ist, und wobei die Schneidplatten (14) in montiertem Zustand in die Durchgangsöffnung (34) hineinragen; und einen Kühlmittelkanal (38), welcher im Schneidplattenträger (12) angeordnet ist und sich zwischen einer Einlassöffnung (40) und einer Auslassöffnung (42) erstreckt, wobei die Auslassöffnung (42) in die Durchgangsöffnung (34) mündet und/oder in Richtung der Durchgangsöffnung (34) ausgerichtet ist.

Description

Wirbelwerkzeuq

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wirbelwerkzeug zur spanenden Bearbeitung eines

Werkstücks. Das erfindungsgemäße Wirbelwerkzeug hat mehrere Schneidplatten, wobei jede der Schneidplatten zumindest eine Schneide aufweist. Das erfindungsgemäße Wirbelwerkzeug weist ferner eine Schneidplattenträger auf, welcher mehrere Schneidplat- ten-Aufnahmen zur Aufnahme und lösbaren Befestigung von jeweils einer der Schneid- platten aufweist, wobei die Schneidplatten-Aufnahmen in Umfangsrichtung über den Schneidplattenträger verteilt angeordnet sind, wobei der Schneidplattenträger eine entlang einer Mittelachse des Schneidplattenträgers verlaufende Durchgangsöffnung aufweist, durch welche das Werkstück während der Bearbeitung hindurchführbar ist, und wobei die Schneidplatten in montiertem Zustand in die Durchgangsöffnung hineinragen.

[0002] E in gattungsgemäßes Wirbelwerkzeug der oben genannten Art ist aus der DE 10 2015

1 15 310 A1 bekannt. )003] Wirbeln ist ein zerspanendes Fertigungsverfahren, welches hinsichtlich des Werkzeugs und der Kinetik eine Sonderform des Schraubfräsens bildet. Wirbeln dient insbesondere der Herstellung von Gewinden, kann jedoch auch allgemein zur Herstellung von rotations- symmetrischen Teilen, wie z.B. Schnecken, Schrauben oder Rotoren, verwendet werden.

)004] Aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit dieses zerspanenden Fertigungsverfahrens eignet sich Wirbeln insbesondere zur Bearbeitung von Werkstücken aus zähen Werkstoffen, wie Titan oder Edelmetall. Aus diesem Grund wird heutzutage beispielsweise die Mehrheit aller Knochenschrauben durch Gewindewirbeln hergestellt.

)005] Charakteristisch für das Wirbeln ist, dass sich sowohl das Wirbelwerkzeug als auch das

Werkstück drehen. Das Wirbelwerkzeug, welches die Schnittgeschwindigkeit bestimmt, kreist exzentrisch positioniert mit hoher Drehzahl um das langsam drehende Werkstück. Der Vorschub des Werkstücks entlang seiner Längsachse wird entsprechend der ge- wünschten herzustellenden Gewindesteigung eingestellt. Zudem wird das Wirbelwerk- zeug entsprechend der gewünschten Gewindesteigung geschwenkt. Die radiale Zustel- lung des Wirbelwerkzeugs bezüglich des Werkstücks legt die Gewindetiefe fest.

)006] Aufgrund der exzentrischen Positionierung des Werkstücks relativ zu dem

Wirbelwerkzeug kommt es zur Bildung von relativ kurzen Spänen. Dies wirkt sich vorteil- haft auf die Oberflächenbeschaffenheit des bearbeiteten Werkstücks aus.

)007] Das Wirbelwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zum Außen- wirbeln geeignet. Außenwirbeln dient im Gegensatz zum Innenwirbeln, welches der Her- stellung von Innengewinden dient, typischerweise der Herstellung von Außengewinden. Beim Außenwirbeln sind die Schneiden nach innen gerichtet, wobei die Schneiden in die zentrale Durchgangsöffnung des Wirbelwerkzeugs hineinragen. Das Wirbelwerkzeug rotiert um das Werkstück herum. Außenwirbeln wird daher teilweise auch als Fräsen mit innenverzahnten Fräsern bezeichnet.

)008] E in grundsätzliches Problem, welches sich bei Wirbelwerkzeugen feststellen lässt, ist der relativ hohe Verschleiß der eingesetzten Schneiden. Dies führt häufig zu geringen Stand- Zeiten. Im Fall von Wirbelwerkzeugen mit austauschbaren Schneidplatten müssen die Schneidplatten daher häufig ausgetauscht werden. Dies wiederum führt zu erhöhten Produktionskosten.

)009] Einer der Gründe für den relativ hohen Verschleiß der Schneidplatten ist u.a. die

schwierig zu gewährleistende Kühlmittelzufuhr. Aufgrund der Geometrie der Wirbelwerk- zeuge und der relativ komplexen Bewegung, welche die Wirbelwerkzeuge während der Bearbeitung des Werkstücks ausführen, gestaltet sich die Kühlmittelzufuhr im Vergleich zu vielen anderen spanenden Werkzeugen als schwierig. Dies liegt u.a. auch daran, dass die Wirbelwerkzeuge meist nicht direkt in die übliche Werkzeugschnittstelle einer Werk- zeugmaschine oder eines Wechselroboters an der Werkzeugmaschine eingespannt werden. Aufgrund der für das Wirbeln notwendigen Schrägstellung des Wirbelwerkzeugs werden meist extra dafür angepasste Wirbelaggregate verwendet, welche als eine Art Adapter zwischen der Werkzeugmaschine und dem Wirbelwerkzeug dienen.

)010] Bei den allermeisten Wirbelwerkzeugen erfolgt die Kühlung über externe

Kühlmittelschläuche oder Rohre. Die Kühlung ist daher weit von der Zerspanstelle ent- fernt. Eine sichere Kühlung der Schneidplatten bzw. Schneiden kann somit nicht immer gewährleistet werden. Ebenso ist die Richtung des Kühlmittelstrahls aufgrund der exter- nen Kühlmittelzufuhr häufig stark eingeschränkt.

)011] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wirbelwerkzeug mit optimierter Kühl- und Schmiermittelzufuhr bereitzustellen.

)012] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wirbelwerkzeug der eingangs genannten

Art dadurch gelöst, dass das Wirbelwerkzeug einen Kühlmittelkanal aufweist, welcher im Schneidplattenträger angeordnet ist und sich zwischen einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung erstreckt, wobei die Auslassöffnung in die Durchgangsöffnung des Schneidplattenträgers mündet und/oder in Richtung der Durchgangsöffnung des Schneid- plattenträgers ausgerichtet ist. )013] Das erfindungsgemäße Wirbelwerkzeug weist im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Wirbelwerkzeugen eine innere Kühlmittelzufuhr auf, mit einem Kühl- mittelkanal, der durch das Innere des Schneidplattenträgers verläuft. Da die Auslassöff- nung des Kühlmittelkanals in die Durchgangsöffnung mündet und/oder in Richtung dessen ausgerichtet ist, tritt das Kühl- und Schmiermittel aus dem Kühlmittelkanal an einer Stelle aus, die sehr nahe an der Zerspanstelle ist. Da die Schneidplatten mit ihren Schneiden ebenfalls in die zentrale Durchgangsöffnung des Schneidplattenträgers hinein- ragen, kann das Kühl- und Schmiermittel, das aus der Auslassöffnung austritt, sehr nahe an die Schneiden gelangen. Hierdurch wird eine optimale Kühlung und Schmierung der Schneiden erzielt, wodurch der Verschleiß der Schneidplatten deutlich reduziert wird. Dies führt zu höheren Standzeiten und ermöglicht Kosteneinsparungen.

)014] Aufgrund der günstigen Anordnung der Auslassöffnung des Kühlmittelkanals erfolgt

darüber hinaus ein gezielter Abtransport der entstehenden Späne aus dem Bearbeitungs- raum. Neben der verbesserten Spanabfuhr lässt sich auch ein verbesserter Spanbruch realisieren. Dies ermöglicht eine höhere Oberflächengüte an den Werkstückoberflächen, welche mit Hilfe des erfindungsgemäßen Wirbelwerkzeugs bearbeitet werden.

)015] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Auslassöffnung des

Kühlmittelkanals zwischen zwei benachbarten Schneidplatten angeordnet.

)016] Dies hat den Vorteil, dass der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Schneidplatten genutzt werden kann, um das Kühl- und Schmiermittel optimal an die Bearbeitungsstelle zu leiten. Im Übrigen gelangt dadurch auch Kühl- und Schmiermittel sowohl an die Vorderseite einer Schneidplatte als auch an die Rückseite der benachbarten Schneidplat- te.

)017] Wenngleich grundsätzlich ein Kühlmittelkanal mit einer einzigen Auslassöffnung für die vorliegende Erfindung ausreichend ist, weist das Wirbelwerkzeug gemäß einer bevorzug- ten Ausgestaltung mehrere dieser Kühlmittelkanäle auf, wobei die Anzahl der Kühlmittel- kanäle der Anzahl der Schneidplatten entspricht und jeder der Kühlmittelkanäle im Schneidplattenträger angeordnet ist und sich zwischen jeweils einer Einlassöffnung und jeweils einer Auslassöffnung erstreckt, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten

Schneidplatten jeweils eine der Auslassöffnungen angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Kühlung und Schmierung jeder der Schneidplatten gewährleistet werden. Es versteht sich, dass auch mehr Kühlmittelkanäle als Schneidplatten vorgese- hen sein können, und dass zwischen jeweils zwei Schneidplatten auch mehr als nur eine Auslassöffnung angeordnet sein kann.

)018] Der Einfachheit halber wird in Bezug auf die im Folgenden beschriebenen Ausgestaltun- gen jeweils lediglich Bezug auf einen Kühlmittelkanal genommen. Es versteht sich jedoch, dass sich die im Folgenden erläuterten Ausgestaltungen sowohl auf die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wirbelwerkzeugs mit nur einem einzigen Kühlmittelkanal als auch auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wirbelwerkzeugs mit mehreren Kühlmittelkanälen beziehen können.

)019] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Durchgangsöffnung in Radialrichtung von einer Innenwand des Schneidplattenträgers begrenzt, wobei die Auslassöffnung an der Innenwand angeordnet ist.

)020] Die genannte Innenwand definiert zumindest einen Teil der Durchgangsöffnung. Sie bildet mit anderen Worten den äußeren Rand der Durchgangsöffnung. Durch Anbringung der Auslassöffnung an dieser Innenwand kann eine optimale Kühl- und Schmiermittelzufuhr gewährleistet werden, welche in unmittelbarer Nähe zur Zerspanstelle für eine gezielte Kühlung und Schmierung der Spanflächen, Freiflächen und/oder der Schneiden der Schneidplatten sorgt.

)021] Vorzugsweise sind die Schneidplatten-Aufnahmen, in denen die Schneidplatten angeord- net sind, auf einer Vorderseite des Schneidplattenträgers angeordnet, welche quer zu der Mittelachse des Schneidplattenträgers verläuft. Unter "quer" wird vorliegend jede Ausrich- tung verstanden, die nicht parallel ist, also eine Ausrichtung unter einem Winkel ungleich 0°. Unter "quer" kann, muss jedoch nicht zwangsläufig orthogonal verstanden werden. )022] Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Einlassöffnung auf einer der Vorderseite des Schneidplattenträgers gegenüberliegenden Rückseite des Schneid- plattenträgers angeordnet, welche quer zu der Mittelachse verläuft.

)023] Die Anordnung der Einlassöffnung auf der Rückseite des Schneidplattenträgers ermög- licht eine einfache Übergabe des Kühl- und Schmiermittels zwischen Werkzeugmaschine bzw. Wirbelaggregat und dem Wirbelwerkzeug. Von der Einlassöffnung auf der Rückseite kann das Kühl- und Schmiermittel dann durch das Innere des Schneidplattenträgers hin zur Auslassöffnung des Kühlmittelkanals geführt werden.

)024] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist auf der Rückseite des Schneidplattenträgers eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut angeordnet, in welcher die Eingangsöffnung ange- ordnet ist.

)025] Eine solche umlaufende Nut vereinfacht die Kühl- und Schmiermittelübergabe zwischen

Werkzeugmaschine bzw. Wirbelaggregat und dem erfindungsgemäßen Wirbelwerkzeug noch weiter. Aufgrund der umlaufenden Nut muss die Eingangsöffnung des Kühlmittelka- nals in diesem Fall nämlich nicht exakt fluchtend mit einer entsprechenden Kühlmittel- Übergabestelle an der Werkzeugmaschine bzw. dem Wirbelaggregat ausgerichtet sein. Das Kühl- und Schmiermittel kann an einer beliebigen Stelle in die umlaufende Nut eintreten, um dann über die Nut zur Einlassöffnung des Kühlmittelkanals zu gelangen.

)026] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Einlassöffnung auf einer in Umfangsrichtung verlaufenden Mantelfläche des Schneidplattenträgers angeordnet.

)027] Diese Mantelfläche kann je nach Art der Einspannung des Wirbelwerkzeugs als alterna- tive Kühlmittel-Übergabestelle verwendet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Wirbelwerkzeug ohnehin radial über diese Mantelfläche im Wirbelaggregat bzw. der Werkzeugmaschine eingespannt wird. Die in Umfangsrichtung verlaufende Mantelflä- che kann, muss jedoch nicht zwangsläufig parallel zu der Mittelachse des Schneidplatten- trägers, also orthogonal zur Radialrichtung des Schneidplattenträgers verlaufen. )028] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest ein Teil des Kühlmittelkanals als

nutförmige Vertiefung ausgestaltet, welche in einer der Schneidplatten-Aufnahmen angeordnet ist und an eine der Schneidplatten unmittelbar angrenzt.

)029] Der Kühlmittelkanal muss also nicht zwangsläufig in Form einer Bohrung ausgestaltet sein, sondern kann auch als Nut oder teilweise als Bohrung und teilweise als Nut ausge- staltet sein. Bei einer Ausgestaltung als nutförmige Vertiefung in oder angrenzend an die Schneidplatten-Aufnahme bildet vorzugsweise eine Außenseite der angrenzenden Schneidplatte, welche in der jeweiligen Schneidplatten-Aufnahme angeordnet ist, einen Teil der Auslassöffnung. Die genannte Außenseite der Schneidplatte bildet vorzugsweise nicht nur einen Teil der Auslassöffnung, sondern auch eine Wand des Kühlmittelkanals. Der Kühlmittelkanal oder zumindest ein Teil dessen verläuft also in dieser Ausgestaltung unmittelbar entlang einer Außenseite der Schneidplatte. Dies ermöglicht es, das Kühl- und Schmiermittel noch näher und gezielter in den Bereich der Schneiden der Schneidplatten zu leiten.

)030] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Kühlmittelkanal einen ersten geraden

Teilabschnitt auf, welcher an die Auslassöffnung angrenzt und entlang einer imaginären Linie verläuft, welche die Schneide, eine Spanfläche oder eine Freifläche einer der Schneidplatten schneidet oder tangiert.

)031] Der erste Teilabschnitt des Kühlmittelkanals sowie die Auslassöffnung dessen sind also unmittelbar auf die Bearbeitungsstelle am Werkstück gerichtet. Die imaginäre Linie kann, muss jedoch nicht mit der Symmetrieachse des ersten Teilabschnitts des Kühlmittelkanals zusammenfallen. Vorzugsweise verläuft die imaginäre Linie entlang der Längsachse des ersten Teilabschnitts des Kühlmittelkanals.

)032] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Kühlmittelkanal einen ersten geraden

Teilabschnitt auf, welcher an die Auslassöffnung angrenzt und entlang einer imaginären Linie verläuft, welche in einer Ebene liegt, die orthogonal zu der Mittelachse des Schneidplattenträgers ausgerichtet ist. )033] Das Kühl- und Schmiermittel kann auf diese Weise parallel zur Oberseite des

Schneidplattenträgers aus der Auslassöffnung ausströmen. Dies bietet insbesondere Vorteile bezüglich der Spanabfuhr.

)034] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Kühlmittelkanal einen ersten geraden

Teilabschnitt, welcher an die Auslassöffnung angrenzt, und einen zweiten geraden T eil abschnitt, welcher an die Einlassöffnung angrenzt, auf, wobei die beiden Teilabschnitte unmittelbar ineinander übergehen und untereinander einen Winkel ungleich 0° einschlie- ßen.

)035] Der Kühlmittelkanal ist mit anderen Worten abgewinkelt ausgestaltet. Dies ist

insbesondere dazu notwendig, um den Kühlmittelkanal im Inneren des Schneidplattenträ- gers an den Schneidplatten vorbei an die gewünschte Stelle der Auslassöffnung zu führen. Anstelle eines gekrümmten Kühlmittelkanals hat ein aus geraden Teilabschnitten bestehender, abgewinkelter Kühlmittelkanal fertigungstechnische Vorteile, da dieser vergleichsweise einfach herzustellen ist.

)036] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Schneid- plattenträger einen Anschlussflansch und ein von dem Anschlussflansch radial abstehen- des Kopfteil auf, wobei die Einlassöffnung, die Auslassöffnung und die Schneidplatten- Aufnahmen an dem Kopfteil angeordnet sind.

)037] Die Kühlmittelübergabe von der Werkzeugmaschine bzw. dem Wirbelaggregat auf das

Wirbelwerkzeug erfolgt also vorzugsweise direkt auf das Kopfteil des Wirbelwerkzeugs, in dem auch die Schneidplatten angeordnet sind. Aufgrund des radialen Überstands des Kopfteils gegenüber dem Anschlussflansch lässt sich der Kühlmittelkanal ohne weiteres in dem Kopfteil unterbringen, ohne dass hierzu an dem Anschlussflansch etwas verändert werden muss.

)038] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu

erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

)039] Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Wirbelwerkzeugs sind in den

nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfin- dungsgemäßen Wirbelwerkzeugs;

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von hinten des in Fig. 1 gezeigten Ausführungs- beispiels;

Fig. 4 eine Draufsicht von hinten des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels;

Fig. 5 eine halb durchsichtige Ansicht von vorne des in Fig. 1 gezeigten Ausfüh- rungsbeispiels;

Fig. 6 eine in Fig. 5 angedeutete Schnittansicht;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfin- dungsgemäßen Wirbelwerkzeugs;

Fig. 8 eine Seitenansicht des in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiels;

Fig. 9 eine halb durchsichtige Ansicht von vorne des in Fig. 7 gezeigten Ausfüh- rungsbeispiels;

Fig. 10 eine in Fig. 9 angedeutete Schnittansicht;

Fig. 1 1 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfin- dungsgemäßen Wirbelwerkzeugs;

Fig. 12 eine Draufsicht von hinten des in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiels; Fig. 13 eine halb durchsichtige Ansicht von vorne des in Fig. 1 1 gezeigten Ausfüh- rungsbeispiels;

Fig. 14 eine in Fig. 13 angedeutete Schnittansicht;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels des erfin- dungsgemäßen Wirbelwerkzeugs;

Fig. 16 eine Draufsicht von hinten des in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiels;

Fig. 17 eine halb durchsichtige Ansicht von vorne des in Fig. 15 dargestellten Ausfüh- rungsbeispiels; und

Fig. 18 eine in Fig. 17 angedeutete Schnittansicht.

)040] Die Fig. 1-18 zeigen vier verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen

Wirbelwerkzeugs. Die Ausführungsbeispiele unterscheiden sich im Wesentlichen in der Ausgestaltung eines internen Kühlmittelkanals, welcher im Inneren des Wirbelwerkzeugs vorgesehen ist. Des Weiteren bestehen zwischen den Ausführungsbeispielen kleinere konstruktive Unterschiede, insbesondere in Bezug auf die Ausgestaltung eines An- schlussflansches des Wirbelwerkzeugs, welche in Bezug auf die vorliegende Erfindung jedoch nicht im Vordergrund stehen.

)041] Das erfindungsgemäße Wirbelwerkzeug ist in Fig. 1-18 in seiner Gesamtheit mit der

Bezugsziffer 10 bezeichnet.

)042] Das Wirbelwerkzeug 10 weist einen Schneidplattenträger 12 auf, an dem mehrere

Schneidplatten 14 mit Hilfe von Befestigungselementen 16 lösbar befestigt sind. Bei den Schneidplatten 14 handelt es sich vorzugsweise um Wendeschneidplatten aus Hartmetall. Die Befestigungsschrauben 16 sind vorzugsweise als Spannschrauben realisiert, welche in entsprechende Gewinde eingreifen, die im Schneidplattenträger 12 vorgesehen sind. Die Spannschrauben 16 sind vorzugsweise mit einem Torx-Werkzeugeingriff oder einem Inbus-Werkzeugeingriff versehen, wenngleich grundsätzlich beliebige Arten von Werk- zeugeingriffen in Frage kommen. )043] Anstelle von Spannschrauben 16 könnten grundsätzlich auch andere Arten von

Befestigungselementen verwendet werden. Beispielsweise ließen sich alternativ ein oder mehrere Klemmelemente zum Festklemmen der Schneidplatten 14 verwenden. Es ist auch nicht zwangsläufig notwendig, dass pro Schneidplatte 14 ein Befestigungselement 16 vorgesehen ist. Generell könnte auch nur ein Befestigungselement für alle Schneid- platten 14 gemeinsam verwendet werden.

)044] Der Schneidplattenträger 12 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt. Er kann entweder einstückig (aus einem einzigen integralen Bauteil) oder mehrstückig (aus mehreren, lösbar miteinander verbundenen Bauteilen) aufgebaut sein. Der Schneidplattenträger 12 weist zwei Grundbereiche bzw. -abschnitte auf, ein Kopfteil 18 und einen Anschluss- flansch 20. Beide Abschnitte sind in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 integral mitei- nander verbunden. Die Schneidplatten 14 werden an dem Kopfteil 18 angeordnet. Hierzu weist das Kopfteil 18 des Schneidplattenträgers 12 mehrere Schneidplatten-Aufnahmen 22 zur Aufnahme von jeweils einer der Schneidplatten 14 auf. Die Schneidplatten- Aufnahmen 22 sind in Umfangsrichtung an dem Schneidplattenträger 12 verteilt angeord- net. Die Schneidplatten-Aufnahmen 22 sind vorzugsweise als Vertiefungen ausgestaltet, wobei die einzelnen Vertiefungen, welche die Schneidplatten-Aufnahmen 22 bilden, voneinander getrennt sind.

)045] Jede der Schneidplatten-Aufnahmen 22 weist eine Auflagefläche 24 auf, auf der die

jeweilige Schneidplatte 14 plan aufliegt. Die Auflageflächen 24 der verschiedenen Schneidplatten-Aufnahmen 22 sind vorzugsweise komplanar zueinander. Die Auflageflä- chen 24 der Schneidplatten-Aufnahmen 22 verlaufen quer, vorzugsweise orthogonal zu der Mittelachse 26 des Schneidplattenträgers 12.

)046] Quer, vorzugsweise orthogonal zu den Auflageflächen 24 weist jede Schneidplatten- Aufnahme 22 des Weiteren mehrere Anlageflächen 28, 30, 32a, 32b auf, an denen die Schneidplatten 14 in montiertem Zustand an dem Schneidplattenträger 12 anliegen. Die Anlageflächen 28, 30 sind in dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zueinan- der unter einem spitzen Winkel ausgerichtet. Auch die Anlageflächen 32a, 32b sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils unter einem spitzen Winkel zu den Anlageflächen 28, 30 ausgerichtet. Die Anlageflächen 32a, 32b sind dagegen komplanar zueinander. Anstelle zweier Teil-Anlageflächen 32a, 32b könnte grundsätzlich auch eine einzige, durchgehende Anlagefläche 32 an selbiger Stelle pro Schneidplatten-Aufnahme 22 vorgesehen sein.

)047] Der Schneidplattenträger 12 ist teilweise hohl ausgestaltet. Er weist in der Mitte eine

Durchgangsöffnung 34 auf, welche sich entlang der Mittelachse 26 des Schneidplatten- trägers 12 erstreckt. Die Durchgangsöffnung 34 ist vorzugsweise symmetrisch zu der Mittelachse 26 ausgestaltet. Die Durchgangsöffnung 34 wird in Radialrichtung des Schneidplattenträgers von einer Innenwand 36 begrenzt. Diese Innenwand 36 weist entlang der Mittelachse 26 vorzugsweise mehrere Wandabschnitte auf, welche im vorlie- genden Ausführungsbeispiel zylindrisch oder konisch ausgestaltet sind. Grundsätzlich kämen aber auch andere Formen (nicht zwangsläufig symmetrische Formen), z.B. eine prismatische Innenwand 36 der Durchgangsöffnung 34, in Frage.

)048] In montiertem Zustand ragen die Schneidplatten 14 mit ihren im Einsatz befindlichen

Schneiden 15 in die Durchgangsöffnung 34 des Schneidplattenträgers 12 hinein. Das mit dem Wirbelwerkzeug 10 zu bearbeitende Werkstück wird während der Bearbeitung üblicherweise exzentrisch in die Durchgangsöffnung 34 eingeführt, wobei das Wirbel- werkzeug 10 um die Mittelachse 26 des Schneidplattenträgers 12 rotiert wird. Bei der Herstellung eines Gewindes ist der Schneidplattenträger 12 gegenüber dem Werkstück zusätzlich um einen vordefinierten Winkel um eine Achse geschwenkt, welche orthogonal zu der Mittelachse 26 verläuft. Der Schwenkwinkel wird je nach herzustellender Gewinde- steigung im Voraus eingestellt und typischerweise während der Herstellung des Gewindes nicht mehr verändert. Während der Schneidplattenträger 12 rotiert, wird das Werkstück in seiner Vorschubrichtung parallel zur Mittelachse 26 bewegt.

)049] Sollten die im Einsatz befindlichen Schneiden 15 der Schneidplatten 14 verschlissen sein, lassen sich die Schneidplatten 14 vom Schneidplattenträger 12 lösen und in einer ande- ren Stellung einsetzen, um mit der nächsten Schneide 15 die Bearbeitung fortzusetzen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist jede Schneidplatte 14 jeweils drei Schnei- den 15 auf. Jede der Schneidplatten 14 lässt sich also dreifach verwenden bzw. in drei unterschiedlichen Stellungen am Schneidplattenträger 12 anordnen. Es versteht sich jedoch, dass auch Schneidplatten mit weniger oder mehr als drei Schneiden verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

)050] In den in Fig. 1-18 gezeigten Ausführungsbeispielen weist das erfindungsgemäße

Wirbelwerkzeug 10 jeweils mehrere Kühlmittelkanäle 38 auf, welche im Schneidplatten- träger 12 angeordnet sind. In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen sind gleich viele Kühlmittelkanäle 38 wie Schneidplatten 14 vorgesehen, wobei zwischen jeweils zwei be- nachbarten Schneidplatten 14 als jeweils ein Kühlmittelkanal 38 angeordnet ist. Es sei an dieser Stelle jedoch darauf hingewiesen, dass grundsätzlich auch einer dieser Kühlmittel kanäle 38 genügen würde, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Jeder der Kühlmittelkanäle 38 erstreckt sich zwischen einer Einlassöffnung 40 und einer Auslassöffnung 42, wobei jeder der Kühlmittelkanäle 38 vorzugsweise eine eigene Einlassöffnung 40 und eine eigene Auslassöffnung 42 besitzt. Allen hier gezeigten Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, dass die Auslassöffnungen 42 jeweils in die zentrale Durchgangsöffnung 34 des Schneidplattenträgers 12 münden und/oder in Richtung dieser Durchgangsöffnung 34 ausgerichtet sind. Die Position der Einlassöffnun- gen 40 sowie die Art der Führung des Kühlmittelkanals 38 innerhalb des Schneidplatten- trägers 12 ist bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen von Ausführungsbeispiel zu Ausführungsbeispiel unterschiedlich. Dies wird im Nachfolgenden näher erläutert.

)051] Bei dem in Fig. 1-6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind die Einlassöffnungen 40 der Kühlmittelkanäle 38 jeweils auf einer Rückseite 44 des Schneidplattenträgers ange- ordnet (siehe Fig. 3). Genauer gesagt, sind die Einlassöffnungen 40 auf der Rückseite 44 des Kopfteils 18 des Schneidplattenträgers 12 angeordnet. Als Rückseite 44 des Schneid- plattenträgers 12 wird vorliegend die von der Vorderseite 46, welche in Fig. 1 gezeigt ist, abgewandte Seite des Schneidplattenträgers 12 bezeichnet. Die Vorderseite 46 ist die Seite des Schneidplattenträgers 12, an der die Schneidplatten-Aufnahmen 22 angeordnet sind.

)052] Wie insbesondere aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, sind die Einlassöffnungen 40 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels in einer Nut 48 angeordnet. Diese Nut 48 ist vorzugswei- se als umlaufende Nut ausgestaltet, welche in Umfangsrichtung verläuft. Der wesentliche Vorteil dieser Nut 48 besteht darin, dass das Wirbelwerkzeug 10 in Umfangsrichtung gegenüber der Werkzeugaufnahme in der Werkzeugmaschine nicht exakt positioniert sein muss, um die Kühlmittelzufuhr zu gewährleisten. Das Kühlmittel kann in Umfangsrichtung betrachtet an jeder beliebigen Stelle in die Nut 48 eintreten und gelangt dann entlang der Nut 48 an die einzelnen Einlassöffnungen 40 und somit in die einzelnen Kühlmittelkanäle 38. Es versteht sich, dass die Nut 48 zu diesem Zweck nicht zwangsläufig kreisringförmig ausgestaltet sein muss. Ebenso könnten auch zwei oder mehrere dieser Nuten 48 vorge- sehen werden, welche einzelne Kreissegmente abdecken, so dass in jeder dieser Nuten dann nur eine oder zwei Einlassöffnungen angeordnet sind.

)053] Die Auslassöffnungen 42 sind gemäß des ersten Ausführungsbeispiels an der Innenwand

36 der Durchgangsöffnung 34 des Schneidplattenträgers 12 angeordnet. Jede dieser Auslassöffnungen 42 ist zwischen zwei der Schneidplatten 14 angeordnet, so dass in Umfangsrichtung betrachtet abwechselnd immer eine Schneidplatte 14, dann eine Aus- lassöffnung 42 und dann wieder eine Schneidplatte 14 am Schneidplattenträger 12 angeordnet ist.

)054] Die Kühlmittelkanäle 38 weisen in dem ersten Ausführungsbeispiel jeweils zwei

Teilabschnitte 50, 52 auf (siehe Fig. 5 und 6). Beide Teilabschnitte 50, 52 sind als gerade (ungekrümmte) Teilabschnitte ausgestaltet. Der erste Teilabschnitt 50 jedes Kühlmittelka- nals 38 grenzt an die Auslassöffnung 42 des jeweiligen Kühlmittelkanals 38 an. Der zweite Teilabschnitt 52 jedes Kühlmittelkanals 38 grenzt an die Einlassöffnung 40 des jeweiligen Kühlmittelkanals 38 an. Beide Teilabschnitte 50, 52 gehen unmittelbar ineinan- der über. Gegenüber einem gekrümmten/gebogenen Kühlmittelkanal hat ein abgewinkel- ter Kühlmittelkanal 38 der, wie hier gezeigt, zwei gerade Teilabschnitte 50, 52 aufweist, den Vorteil, dass dieser fertigungstechnisch wesentlich einfacher herzustellen ist.

)055] Der an die Auslassöffnung 42 angrenzende erste Teilabschnitt 50 jedes Kühlmittelkanals

38 ist vorzugsweise derart ausgerichtet, dass das aus den Auslassöffnungen 42 austre- tende Kühlmittel möglichst exakt in Richtung der Schneidenbereiche der Schneidplatten 14 gelenkt wird. Dies kann insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass der erste gerade Teilabschnitt 50 jedes Kühlmittelkanals derart ausgerichtet ist, dass eine imaginä- re Linie 58, welche mit der Mittel- bzw. Symmetrieachse des Teilabschnitts 50 zusammen- fällt, auf die Schneide 15, eine Spanfläche 54 oder eine der Freiflächen 56 jeweils einer der Schneidplatten 14 schneidet oder tangiert (siehe Fig. 6).

)056] Bei dem in Fig. 7-10 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Einlassöffnungen 40 der einzelnen Kühlmittelkanäle 38 nicht auf der Rückseite 44, sondern an einer in Umfangs- richtung verlaufenden Mantelfläche 60 des Schneidplattenträgers 12 angeordnet. Diese Mantelfläche 60 verläuft vorzugsweise parallel zu der Mittelachse 26 des Schneidplatten- trägers 12 und damit auch orthogonal zur Radialrichtung des Schneidplattenträgers 12. Die Unterteilung der einzelnen Kühlmittelkanäle 38 in zwei gerade Teilabschnitte 50, 52 ist jedoch ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch hier ist der erste Teilab- schnitt 50 vorzugsweise derart ausgerichtet, dass das Kühlmittel aus den Auslassöffnun- gen 42 in Richtung der Schneidenbereiche der einzelnen Schneidplatten 14 gelenkt wird. Demnach ist auch die Position der Auslassöffnungen 42 ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gewählt. Der zweite Teilabschnitt 52 jedes Kühlmittelkanals 38 verläuft vorzugsweise in Radialrichtung des Schneidplattenträgers.

)057] Bei dem in Fig. 11-14 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel sind die Einlassöffnungen 40 der Kühlmittelkanäle 38 wiederum auf der Rückseite 44 des Schneidplattenträgers 12 bzw. auf der Rückseite 44 des Kopfteils 18 angeordnet. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1-6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind die Einlassöffnungen 40 jedoch nicht in einer umlaufenden Nut angeordnet, sondern voneinander getrennt. Die Kühlmittelübergabe zwischen Werkzeugmaschine und Wirbelwerkzeug 10 erfolgt also separat für jeden Kühlmittelkanal 38. Die Anordnung der Auslassöffnungen 42 ist wiederum ähnlich wie gemäß der ersten beiden Ausführungsbeispiele. Auch die Aufteilung der einzelnen Kühlmittelkanäle 38 in zwei gerade Teilabschnitte 50, 52 ist ähnlich wie anhand der beiden ersten Ausführungsbeispiele zuvor erläutert. Der erste Teilabschnitt 50 jedes Kühlmittelkanals 38 ist in diesem dritten Ausführungsbeispiel allerdings parallel zu der Vorderseite 46 des Schneidplattenträgers ausgerichtet. Der erste Teilabschnitt 50 jedes Kühlmittelkanals 38 verläuft also mit anderen Worten entlang einer imaginären Linie 62, welche in einer Ebene 64 liegt, die orthogonal zu der Mittelachse 26 des Schneidplatten- trägers 12 ausgerichtet ist (siehe Fig. 14). )058] Ansonsten unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel von den ersten beiden

Ausführungsbeispielen im Wesentlichen durch konstruktive Unterschiede, insbesondere in Bezug auf die Form des Kopfteils 18 und des Anschlussflansches 20. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass das Wirbelwerkzeug 10 gemäß des dritten Ausführungsbei- spiels etwas anders in der Werkzeugmaschine bzw. dem Wirbelaggregat befestigt wird.

Im Kopfteil 18 des Schneidplattenträgers 12 sind hierzu beispielsweise mehrere Befesti- gungs- und Positionierbohrungen 66, 68 vorgesehen (siehe Fig. 13). Die wesentlichen Grundzüge der vorliegenden Erfindung bleiben davon jedoch unberührt.

)059] Bei dem in Fig. 15-18 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel sind die Einlassöffnungen 40 der einzelnen Kühlmittelkanäle 38 wiederum ähnlich wie gemäß des ersten Ausführungs- beispiels innerhalb einer umlaufenden Nut 48 auf der Rückseite 44 des Kopfteils 18 des Schneidplattenträgers 12 angeordnet. Jeder einzelne Kühlmittelkanal 38 besteht wiede- rum aus zwei geraden Teilabschnitten 50, 52, welche die Einlassöffnungen 40 mit den jeweiligen Auslassöffnungen 42 verbinden. Die Auslassöffnungen 42 sind auch hier wieder an der Innenwand 36 der Durchgangsöffnung 34 angeordnet. Der wesentliche Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht darin, dass der erste Teilabschnitt 50 jedes Kühlmittelkanals 38 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils als eine nutförmige Vertiefung 70 ausgestaltet ist. Diese nutförmigen Vertiefungen 70 sind jeweils innerhalb bzw. angrenzend an eine der Schneidplatten-Aufnahmen 22 angeordnet. Auf diese Weise entsteht ein einseitig offener Kühlmittelkanal-Abschnitt, welcher bei eingesetzten Schneidplatten 14 geschlossen ist, da eine Außenseite 72 jeder Schneid- platte 14 jeweils eine Seitenwand des ersten Teilabschnitts 50 jedes Kühlmittelkanals 38 bildet. Der erste Teilabschnitt 50 jedes Kühlmittelkanals 38 kann somit unmittelbar an- grenzend an die Schneidplatten 14 und entlang dieser verlaufen. Auf diese Weise kann das Kühlmittel noch näher und gezielter in den Schneidenbereich der einzelnen Schneid- platten 14 gelangen.

)060] Bei den Außenseiten 72 der Schneidplatten 14, welche jeweils eine Seitenwand der

ersten Teilabschnitte 50 der Kühlmittelkanäle 38 bilden, muss es sich nicht zwangsläufig um eine Seitenfläche der Schneidplatten 14 handeln, wie dies in Fig. 15-18 dargestellt ist. Der erste Teilabschnitt 50 kann grundsätzlich auch unterhalb der Schneidplatten 14 vorgesehen sein und in die Auflagefläche 24 der einzelnen Schneidplatten-Aufnahmen 22 eingebracht sein.

)061] Abschließend sei auch noch erwähnt, dass die Auslassöffnungen 42 der Kühlmittelkanäle

38 nicht zwangsläufig in der Innenwand 36 der Durchgangsöffnung 34 vorgesehen sein müssen. Erfindungswesentlich ist lediglich, dass diese Auslassöffnungen 42 von außen auf die Durchgangsöffnung 34 gerichtet sind, um eine Kühl- und Schmiermittelzufuhr in den Schneidenbereich der Schneidplatten 14 zu gewährleisten.

Claims

Patentansprüche

1. Wirbel Werkzeug (10) zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, aufweisend: mehrere Schneidplatten (14), wobei jede der Schneidplatten (14) zumin- dest eine Schneide (15) aufweist; einen Schneidplattenträger (12) mit mehreren Schneidplatten-Aufnahmen (22) zur Aufnahme und lösbaren Befestigung von jeweils einer der Schneidplatten (14), wobei die Schneidplatten-Aufnahmen (22) in Um- fangsrichtung über den Schneidplattenträger (12) verteilt angeordnet sind, wobei der Schneidplattenträger (12) eine entlang einer Mittelachse (26) des Schneidplattenträgers (12) verlaufende Durchgangsöffnung (34) aufweist, durch welche das Werkstück während der Bearbeitung hindurchführbar ist, und wobei die Schneidplatten (14) in montiertem Zustand in die Durch- gangsöffnung (34) hineinragen; und einen Kühlmittelkanal (38), welcher im Schneidplattenträger (12) angeord- net ist und sich zwischen einer Einlassöffnung (40) und einer Auslassöff- nung (42) erstreckt, wobei die Auslassöffnung (42) in die Durchgangsöff- nung (34) mündet und/oder in Richtung der Durchgangsöffnung (34) aus- gerichtet ist.

2. Wirbelwerkzeug nach Anspruch 1 , wobei die Auslassöffnung (42) zwischen zwei benachbarten Schneidplatten (14) angeordnet ist.

3. Wirbelwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Durchgangsöffnung (34) in Radialrichtung des Schneidplattenträgers (12) von einer Innenwand (36) des Schneidplattenträgers (12) begrenzt wird, wobei die Auslassöffnung (42) an der Innenwand (36) angeordnet ist.

4. Wirbelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Schneidplatten- Aufnahmen (22) auf einer quer zu der Mittelachse (26) verlaufenden Vorderseite (46) des Schneidplattenträgers (12) angeordnet sind, und wobei die Einlassöff- nung (40) auf einer der Vorderseite (46) gegenüberliegenden Rückseite (44) des Schneidplattenträgers (12) angeordnet ist, welche ebenfalls quer zu der Mittelach- se (26) verläuft.

5. Wirbelwerkzeug nach Anspruch 4, wobei auf der Rückseite (44) des Schneidplat- tenträgers (12) eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (48) angeordnet ist, in welcher die Einlassöffnung (40) angeordnet ist.

6. Wirbelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Einlassöffnung (40) auf einer in Umfangsrichtung verlaufenden Mantelfläche (60) des Schneidplattenträ- gers (12) angeordnet ist.

7. Wirbelwerkzeug nach Anspruch 6, wobei die Mantelfläche (60) orthogonal zur Radialrichtung des Schneidplattenträgers (12) verläuft.

8. Wirbelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-7, wobei zumindest ein Teil des Kühlmittelkanals (38) als nutförmige Vertiefung (70) ausgestaltet ist, welche in ei- ner der Schneidplatten-Aufnahmen (22) oder angrenzend an eine der Schneidplat- ten-Aufnahmen (22) angeordnet ist und an eine der Schneidplatten (14) unmittel- bar angrenzt.

9. Wirbelwerkzeug nach Anspruch 8, wobei eine Außenseite (72) der angrenzenden Schneidplatte (14) einen Teil der Auslassöffnung (42) bildet.

10. Wirbelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-9, wobei der Kühlmittelkanal (38) einen ersten geraden Teilabschnitt (50) aufweist, welcher an die Auslassöffnung (42) angrenzt und entlang einer imaginären Linie (58, 62) verläuft, welche die Schneide (15), eine Spanfläche (54) oder eine Freifläche (56) einer der Schneid- platten (14) schneidet oder tangiert.

1 1. Wirbelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 -10, wobei der Kühlmittelkanal (38) einen ersten geraden Teilabschnitt (50) aufweist, welcher an die Auslassöffnung (42) angrenzt und entlang einer imaginären Linie (62) verläuft, welche in einer Ebene (64) liegt, die orthogonal zu der Mittelachse (26) des Schneidplattenträgers (12) ausgerichtet ist.

12. Wirbelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-1 1 , wobei der Kühlmittelkanal (38) einen ersten geraden Teilabschnitt (50), welcher an die Auslassöffnung (42) an- grenzt, und einen zweiten geraden Teilabschnitt (52), welcher an die Einlassöff- nung (40) angrenzt, aufweist, wobei die beiden Teilabschnitte (50, 52) unmittelbar ineinander übergehen und untereinander einen Winkel ungleich 0° einschließen.

13. Wirbelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 -12, wobei der Schneidplattenträger (12) einen Anschlussflansch (20) sowie ein von dem Anschlussflansch (20) radial abstehendes Kopfteil (18) aufweist, wobei die Einlassöffnung (40), die Auslassöff- nung (42) und die Schneidplatten-Aufnahmen (22) an dem Kopfteil (18) angeord- net sind.

14. Wirbelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-13, wobei das Wirbelwerkzeug (10) mehrere der Kühlmittelkanäle (38) aufweist, wobei die Anzahl der Kühlmittelkanäle (38) der Anzahl der Schneidplatten (14) entspricht, und jeder der Kühlmittelkanäle (38) im Schneidplattenträger (12) angeordnet ist und sich zwischen jeweils einer Einlassöffnung (40) und jeweils einer Auslassöffnung (42) erstreckt, wobei zwi- schen jeweils zwei benachbarten Schneidplatten (14) jeweils eine der Auslassöff- nungen (42) angeordnet ist.