EP3867001A1 - Werkzeughalter und werkzeug mit einem solchen werkzeughalter - Google Patents

Werkzeughalter und werkzeug mit einem solchen werkzeughalter

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Publication number
EP3867001A1
EP3867001A1 EP19790171.3A EP19790171A EP3867001A1 EP 3867001 A1 EP3867001 A1 EP 3867001A1 EP 19790171 A EP19790171 A EP 19790171A EP 3867001 A1 EP3867001 A1 EP 3867001A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool holder
section
coolant
outlet opening
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19790171.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Luik
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.)
Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Original Assignee
Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102018125767.8A external-priority patent/DE102018125767A1/de
Priority claimed from DE202018105949.1U external-priority patent/DE202018105949U1/de
Application filed by Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH filed Critical Hartmetall Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Publication of EP3867001A1 publication Critical patent/EP3867001A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/04—Tool holders for a single cutting tool
    • B23B29/043—Tool holders for a single cutting tool with cutting-off, grooving or profile cutting tools, i.e. blade- or disc-like main cutting parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/04—Cutting-off tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/10—Cutting tools with special provision for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B2250/12—Cooling and lubrication
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a tool holder for a tool for cutting
  • the present invention also relates to the tool which has the tool holder according to the invention and a cutting plate arranged on the tool holder.
  • the tool according to the invention is preferably designed as a turning tool.
  • the tool according to the invention is particularly preferably a turning tool which is used for plunge and parting off.
  • the tool according to the invention or the tool holder according to the invention can be designed, for example, as a stabbing sword.
  • the tool holder of the tool according to the invention can also be designed as a tool holder cassette, which is used in a known manner in a CNC lathe.
  • the tool according to the invention is preferably used for plunge turning with very narrow plunge widths.
  • the insert holder of the tool holder and the insert inserted therein are therefore preferably designed to be comparatively narrow in order to permit such machining (narrow plunge widths).
  • coolant the coolant and lubricant
  • the coolant should reach the machining point as precisely as possible within the insertion tool to be produced.
  • the coolant channels usually provided in such tools in the interior of the tool holder must therefore be made very small. On the other hand, however, this limits the amount of coolant supply per unit time.
  • EP 3 103 573 A1 describes a stab sword with an internal one
  • Coolant channel known that emerges from the tool holder of the lancing sword above the cutting plate. Another pricking sword with an internal coolant channel is known from DE 81 26 791 A1.
  • the coolant outlets are made relatively small for the reasons mentioned above.
  • the coolant In order to be able to supply the processing point with sufficient coolant, the coolant must therefore be subjected to a very high pressure.
  • Design of the tool holder in the area of the insert holder to be provided somewhat larger in order to be able to increase the quantity of coolant per unit of time and to generate a coolant jet which is not quite as fine.
  • a cutting plate receptacle for receiving a cutting plate, the cutting plate receptacle having an upper clamping jaw for contacting an upper side of the cutting plate and a lower clamping jaw for contacting an underside of the cutting plate opposite the upper side;
  • an internal coolant channel which extends in the interior of the tool holder between a coolant inlet opening and a coolant outlet opening, an end section of the coolant channel running inside the upper clamping jaw along a central channel axis opening into the coolant outlet opening;
  • coolant outlet opening is arranged on the upper jaw and is configured as an elongated opening, a width of the coolant outlet opening being less than a height of the coolant outlet opening measured orthogonal to the width of the coolant outlet opening, and
  • the end section of the coolant channel is also elongated in a cross section orthogonal to the channel center axis, wherein a width of the end section measured orthogonal to the channel center axis is less than a height of the end section measured orthogonal to the channel center axis and orthogonal to the width of the end section.
  • End section of the coolant channel and the coolant outlet opening, into which the end section of the coolant channel opens, are configured. Both the end portion and the coolant outlet opening have an elongated shape, the width of which is less than its height.
  • the central channel axis is understood to mean the central axis which is centered in the
  • End portion of the coolant channel is arranged and along which the coolant channel extends longitudinally.
  • the end portion of the coolant channel is preferably not curved.
  • the channel center axis is a straight line in the region of the end section of the coolant channel, which runs centrally along the end section of the coolant channel.
  • the cross section of the end section oriented orthogonally to the central channel axis Section can, but does not have to be mirror-symmetrical to the channel center axis.
  • the coolant jet emerging from the coolant channel is thus fanned out in the region of the end section along the height of the end section.
  • the resulting comparatively highly diversified coolant jet, which leaves the coolant outlet opening, can supply a relatively large part of the groove to be produced with the tool with coolant.
  • the height of the end section increases along the central channel axis
  • Coolant outlet opening continuously.
  • a discontinuous, abrupt increase for example an increase in steps
  • such a continuous increase in the height of the end section of the coolant channel is of great advantage from a fluid dynamic point of view, since it produces no or at least only very slight turbulent flows in the coolant channel flow.
  • the coolant outlet opening is arranged in a plane which is oriented at an acute angle to a longitudinal axis of the holder, along which the tool holder extends longitudinally.
  • the front of the upper jaw, on which the coolant outlet opening is arranged extends obliquely to the longitudinal axis of the holder.
  • This oblique position or beveling of the coolant outlet opening alone would automatically result in an elongated coolant outlet opening, the width of which is smaller than its height, even in the case of a coolant channel with a circular cross section.
  • the end section of the coolant channel is also elongated, so that this oblique arrangement of the Coolant outlet opening additionally reinforces the elongated shape that is already present.
  • the central channel axis preferably runs obliquely or at an acute angle to the longitudinal axis of the holder, so that the coolant jet emerging from the coolant outlet opening is directed obliquely from above in the direction of the cutting insert.
  • the plane in which the coolant outlet opening is arranged preferably also runs obliquely or at an acute angle to the channel center axis.
  • the coolant outlet opening is oval.
  • valve is not only understood to be egg-shaped or elliptical. In the present sense, “oval” also means a shape that resembles the shape of a running track in a light athletics stadium.
  • the oval coolant outlet opening is formed by two parallel, straight flanks and two arcuate sections which adjoin opposite ends of the straight flanks.
  • Such an oval shape has the particular advantage that there are no sharp-edged corners that could lead to turbulence within the coolant flow, and that at the same time a coolant jet which is fanned out in height but directed can be generated.
  • an initial section of the coolant channel which adjoins the coolant inlet opening, has a circular cross section.
  • the coolant channel therefore preferably runs on the inside of the tool holder
  • Section with a circular cross section into a section with an elongated cross section is preferably arranged within a base body of the tool holder, the width of which is greater in comparison to the upper clamping jaw.
  • a coolant channel section with a circular cross section is in this part of the tool Holder preferred because the coolant channel does not have to be narrow in this area and thus the volume of the coolant channel or the initial section of the coolant channel can be increased due to the circular cross section.
  • the start section of the coolant channel is preferably longer than the end section of the coolant channel. It therefore forms the majority of the coolant channel.
  • the entire coolant channel that is to say including the initial section of the coolant channel, is of elongated or oval design. This is particularly advantageous when the tool holder is designed as a piercing sword, since piercing sword tool holders are usually designed to be very narrow over their entire length in order to enable very large piercing depths.
  • the diameter of the cross section of the start section is preferably larger than the width of the end section, but smaller than the height of the end section.
  • the coolant channel tapers in the width direction between the
  • a central section of the coolant channel which connects the starting section to the end section, has a circular cross section at its first end adjoining the starting section and an elongated cross section at its second end adjoining the end section, the Cross section of the middle section between the first end and the second end changes in a steady course.
  • the middle section thus serves as a type of transition section through which said cross-sectional change of the coolant channel is generated.
  • the cross section which is constantly changing in the middle section, is again advantageous from a fluid dynamic point of view.
  • the beginning section, the middle section and the end section, as well as their transitions, can advantageously be produced in particular by additive manufacturing.
  • the tool holder is therefore preferably manufactured as a whole by means of additive manufacturing.
  • the coolant channel is also created in the additive manufacturing step. A subsequent creation of the coolant channel would otherwise be very expensive in the form mentioned.
  • the end section is inside the upper one
  • the jaw is arranged, whereas the middle section and the starting section are arranged inside the tool holder, but not inside the upper jaw.
  • the initial section of the coolant channel is preferably curved.
  • the initial section particularly preferably has a curvature which changes continuously along the coolant channel course.
  • the tool holder has at least one bore, the coolant channel running inside the tool holder around the at least one bore.
  • the coolant channel has a second one
  • Coolant outlet opening which is arranged in the lower jaw or below.
  • the cutting insert can thus also be cooled from below. In this configuration
  • the coolant leaves the tool holder both above the cutting plate (at the first coolant outlet opening) and below the cutting plate (at the second coolant outlet opening).
  • the second coolant outlet opening is preferably also connected to the coolant inlet opening.
  • the coolant channel therefore branches preferably within the tool holder.
  • the second coolant outlet opening can be arranged in the lower jaw, particularly preferably the second coolant outlet opening is arranged on a protruding base of a so-called support, which is arranged below the lower jaw (i.e. on the side facing away from the upper jaw) .
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of the tool according to the invention
  • Fig. 2 is an exploded view of the tool shown in Fig. 1; 3 shows a side view of the tool shown in FIG. 1, the tool holder of the tool being shown partially transparently in order to illustrate the interior thereof;
  • Fig. 4 is a top plan view of the tool shown in Fig. 1, the
  • Tool holder of the tool is shown partially transparent to illustrate its interior
  • Fig. 5 is a perspective view of the tool shown in Fig. 1, wherein the
  • Tool holder of the tool is shown partially transparent to illustrate its interior
  • Fig. 6 is a sectional view of the tool shown in Fig. 1;
  • FIG. 7 shows a detailed view of a coolant outlet of the tool holder according to the invention in a top view from the front.
  • the tool is designated in its entirety by reference number 10 in the drawings.
  • the tool 10 has a tool holder 12 and a clampable therein
  • the tool holder 12 is designed as a tool holder cassette which can be clamped in a machine tool, for example a CNC lathe.
  • the clamping in the machine tool typically takes place via a plurality of clamping means which engage in bores 16 which are provided for this in the tool holder 12.
  • Tool holder cartridges of different types which are suitable for different types of turning operations, for example, can be easily attached to the machine tool leave, so that, depending on the type of machining required, you can quickly switch between the different tools.
  • the tool holder 12 according to the embodiment shown in FIG. 1 has in
  • the insert holder 18 is formed by an upper jaw 20 and a lower jaw 22.
  • the two jaws 20, 22 are spaced apart. There is an intermediate space between them which defines the insert holder 18.
  • the cutting plate 14 is arranged in this intermediate space and clamped between the upper clamping jaw 20 and the lower clamping jaw 22.
  • the upper jaw 20 lies against an upper side 24 of the cutting plate 14.
  • the lower clamping jaw 22 rests on an underside 26 of the cutting plate 14 opposite the upper side 24.
  • a is in the tool holder 12
  • Separation slot 28 is provided. This separating slot 28 separates the upper jaw 20 from the lower jaw 22.
  • the separating slot 28 enables at least partially elastic mobility of the two jaws 20, 22 relative to one another.
  • the tool 10 in the exemplary embodiment shown here has a clamping screw 30 which passes through the separating slot 28 into a provided in the tool holder 12 Internal thread 32 is screwed. By screwing the clamping screw 30 into the internal thread 32, the upper jaw 20 is moved in the direction of the lower jaw 22, so that the height of the insert holder 18 is reduced and the clamping force exerted on the insert 14 is increased. To release the cutting plate 14 from the tool holder 12, the clamping screw 30 must then be loosened accordingly.
  • the clamping screw 30 is used orthogonally to a longitudinal axis 34, along which the tool holder 12 extends longitudinally.
  • the clamping screw 30 could also be at an acute angle to the Insert the longitudinal axis 34 into the tool holder 12.
  • Embodiments are also conceivable in which such a clamping screw 30 is dispensed with entirely.
  • the pretension between the upper jaw 20 and the lower jaw 22 is sufficient to exert a sufficiently large clamping force on the cutting plate 14.
  • an expansion key must then usually be used, with the aid of which the cutting plate receptacle 18 is expanded in order to be able to remove the cutting plate 14 from the tool holder 12.
  • the tool holder 12 also has a coolant channel 36 in its interior,
  • This coolant channel 36 serves to guide coolant or lubricant, which is usually subjected to a high pressure and is sprayed into the area of the cutting plate 14, that is to say into the area of the machining point of the workpiece, during use of the tool 10 .
  • the coolant channel 36 extends between a coolant inlet opening 38 and a coolant outlet opening 40.
  • the coolant outlet opening 40 is arranged on the upper clamping jaw 20 in order to thereby direct coolant onto the cutting plate 14, preferably obliquely from above.
  • the coolant channel 36 has a
  • the second coolant outlet opening 42 is arranged below the insert holder 18. More specifically, the second coolant outlet opening 42 is arranged in the exemplary embodiment shown here on a protruding projection of a so-called support 44 which adjoins a lower end of the lower jaw 22 and carries the lower jaw 22 or mechanically stabilizes it.
  • the coolant channel 36 branches inside the tool holder 12 at a branch point 46 into a first partial channel 48, which opens into the coolant outlet opening 40, and a second partial channel 50, which opens into the second coolant outlet opening 42.
  • the second subchannel 50 and the second coolant outlet opening 42 can in principle also be omitted without the frame of FIG to leave the present invention. In the following, the design of the first subchannel 48 of the coolant channel 36 is therefore mainly discussed in more detail.
  • the coolant channel 36 in particular its first sub-channel 48, winds through the interior of the tool holder 12 (see in particular FIGS. 3-5). It runs around the bores 16 and around the clamping screw 30.
  • the coolant channel 36 is therefore curved at several points.
  • the coolant channel 36 particularly preferably has a continuously changing curvature along its course. So it preferably has no sharp corners, abrupt or step-like shoulders. This is particularly advantageous from a fluid dynamic point of view, since it can be used to avoid or at least reduce undesirable turbulent flows within the coolant channel 36.
  • the coolant channel 36 in particular its first subchannel 38, has several
  • Sections which are referred to herein as the start section 52, middle section 54 and end section 56.
  • the initial section 52 forms the first section of the coolant channel 36 or its first channel part 48. It adjoins the coolant inlet opening 38 and extends over a large part of the length of the coolant channel 36.
  • the coolant channel 36 preferably has a circular shape Cross section on.
  • the end section 56 forms the other end of the first partial channel 48 of the
  • Coolant channel 36 The end section 56 is arranged in the upper jaw 20 and opens into the coolant outlet opening 40.
  • the end section 56 of the coolant channel 36 as well as the coolant outlet opening 40 each form an elongated cross section, the width of which is smaller than the height measured orthogonally thereto.
  • the middle section 54 of the coolant channel 36 forms the transition between the
  • Start section 52 and end section 56 A first end of middle section 54 thus adjoins start section 52 and a second, opposite end of middle section 54 adjoins end section 56.
  • the middle section 54 is as well as the initial section 52 preferably within the base of the
  • Tool holder 12 that is not arranged in the upper jaw 20.
  • the end portion 56 is located within the upper jaw 20.
  • the transition between the middle section 54 and the end section 56 thus preferably takes place in the region of the transition between the base body of the tool holder 12 and the upper clamping jaw 20.
  • a feature of the present invention relates to the type of configuration of the
  • Coolant outlet opening 40 and the adjoining end section 56 of the coolant channel 36 are
  • the coolant outlet opening 40 which is arranged on the upper jaw 20, is designed as an elongated opening, the width bi of which is less than the height h-i measured orthogonally thereto (see in particular FIG. 7).
  • the coolant outlet opening 40 preferably has an oval shape. This oval shape can, for example, be elliptical or egg-shaped. In the exemplary embodiment shown here, however, the oval coolant outlet opening 40 has two mutually parallel flanks 58 and two arcuate sections 60, which adjoin opposite ends of the straight flanks 58.
  • the arcuate sections 60 can be designed as semi-circles or as semi-ellipses.
  • the rectilinear flanks 58 preferably merge into the arcuate sections 60 in a continuous course.
  • the end section 56 of the coolant channel 36 adjoining the coolant outlet 40 is also elongated.
  • the end section 56 extends longitudinally along a central channel axis 62 which runs centrally or centrally along the end section 56 (see in particular FIG. 1).
  • the end section 56 has an elongated cross section, in particular with respect to this central channel axis 62. More specifically, a width b 2 of the end section 56 measured orthogonal to the central channel axis 62 is less than a height h 2 of the end section 56 measured orthogonal to the central channel axis 62 and orthogonal to the width b 2 (see in particular FIGS. 4 and 6).
  • the end section 56 has an elongated, preferably oval shape.
  • the coolant jet is therefore fanned out in the direction or parallel to the height hi and h 2 and focused laterally along the width bi and b 2 .
  • This is particularly advantageous in the case of tools with comparatively narrow upper clamping jaws 20, which are used for machining plunge-cut tools with comparatively small plunge widths. Even in such a case, even when machining small plunge widths, a sufficiently large coolant flow can be guaranteed, which can be optimally used for cooling and lubricating the usually narrowly designed machining point.
  • the channel central axis 62 of the end portion 56 is preferably under an acute one
  • the front of the upper jaw 20 is preferably beveled, so that the coolant outlet opening 40, which is arranged on this front of the upper jaw 20, is also oriented at an acute angle to the longitudinal axis 34 of the tool holder 12.
  • the coolant jet emerging from the coolant outlet opening 40 thus occurs on the cutting plate 14 at an angle from above.
  • the height hi of the end section 56 increases along the central channel axis 62 towards the coolant outlet opening 40 (see FIG. 6).
  • the height h 2 preferably increases continuously along the central channel axis 62. This advantageously contributes to the aforementioned fanning out of the coolant jet.
  • End portion 56 preferably constant.
  • the central portion 54 of the coolant channel 36 is shown in the present
  • the coolant channel 36 changes from its initially circular cross section in the starting section 52 to the elongated or oval cross section described in the end section 56.
  • the diameter d of the circular cross section of the coolant channel 36 in the starting section 52 is preferably larger than the width b 2 of the end section 56, but smaller than the height h 2 of the end portion 56. Accordingly, the cross section of the
  • an increase of amount is not absolutely necessary, since the end portion 56 h in height at the transition to the central portion 54 2 can also be equal in size structured as the diameter d of the initial portion 52.
  • the coolant channel 36 would in its middle section 54, that is to say only to decrease in width, but not in height. This is possible because the height h 2 of the coolant channel 36 in the end section 56 preferably increases in the direction of the coolant outlet opening 40, as already mentioned.
  • the easiest and cheapest way to manufacture it is by additive manufacturing of the tool holder 12.
  • the tool holder 12 is preferably produced as a whole by means of additive manufacturing.
  • the coolant channel 36 in the start section 52, middle section 54 and end section 56 is not absolutely necessary.
  • the coolant channel 36 can also be configured as a whole with an elongated or oval cross section.
  • a transition between a circular cross section and an oval or elongated cross section, as described above for the central section 54, can be dispensed with.
  • the coolant channel 36 could then also be formed with a constant cross section (oblong or oval) that remains unchanged along the course of the channel.
  • the coolant channel 36 can also be designed with a constant cross section in its end section 56 without its height h 2 increasing in the direction of the coolant outlet opening 40. Further modifications, in particular with regard to the shape of the tool holder 12, are also possible without departing from the scope of the present invention. Additive manufacturing of the tool holder 12 is preferred, but not absolutely necessary.

Landscapes

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Abstract

Werkzeughalter (12) für ein Werkzeug (10) zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, umfassend: eine Schneidplatten-Aufnahme (18) zur Aufnahme einer Schneidplatte (14), wobei die Schneidplatten-Aufnahme (18) eine obere Klemmbacke (20) zur Anlage an einer Oberseite (24) der Schneidplatte (14) sowie eine untere Klemmbacke (22) zur Anlage an einer der Oberseite (24) gegenüberliegenden Unterseite (26) der Schneidplatte (14) aufweist; und ein interner Kühlmittelkanal (36), welcher sich im Inneren des Werkzeughalters (12) zwischen einer Kühlmitteleinlassöffnung (38) und einer Kühlmittelauslassöffnung (40) erstreckt, wobei ein im Inneren der oberen Klemmbacke (20) entlang einer Kanalmittelachse (62) verlaufender Endabschnitt (56) des Kühlmittelkanals (36) in die Kühlmittelauslassöffnung (40) mündet; wobei die Kühlmittelauslassöffnung (40) an der oberen Klemmbacke (20) angeordnet ist und als längliche Öffnung ausgestaltet ist, wobei eine Breite (bi) der Kühlmittelauslassöffnung (40) geringer als eine orthogonal zu der Breite (bi) der Kühlmittelauslassöffnung (40) gemessene Höhe (h1) der Kühlmittelauslassöffnung (40) ist, und wobei der Endabschnitt (56) des Kühlmittelkanals (36) in einem Querschnitt orthogonal zu der Kanalmittelachse (62) ebenfalls länglich ausgestaltet ist, wobei eine orthogonal zu der Kanalmittelachse (62) gemessene Breite (62) des Endabschnitts (56) geringer als eine orthogonal zu der Kanalmittelachse (62) und orthogonal zu der Breite (62) des Endabschnitts (56) gemessene Höhe (h2) des Endabschnitts (56) ist.

Description

Werkzeughalter und Werkzeug mit einem solchen Werkzeughalter
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für ein Werkzeug zur spanenden
Bearbeitung eines Werkstücks. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus auch das Werkzeug, das den erfindungsgemäßen Werkzeughalter sowie eine an dem Werkzeug- halter angeordnete Schneidplatte aufweist.
[0002] Das erfindungsgemäße Werkzeug ist vorzugsweise als Drehwerkzeug ausgestaltet.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug um ein Drehwerkzeug, das zum Einstech- und Abstechdrehen verwendet wird.
[0003] Das erfindungsgemäße Werkzeug bzw. der erfindungsgemäße Werkzeughalter kann beispielsweise als Stechschwert ausgestaltet sein. Alternativ dazu kann der Werkzeughal- ter des erfindungsgemäßen Werkzeugs auch als Werkzeughalter-Kassette ausgestaltet sein, die in bereits bekannter Weise in einer CNC-Drehmaschine Einsatz findet. Unab- hängig davon, ob der erfindungsgemäße Werkzeughalter die Form eines Stechschwerts aufweist oder in Form einer Werkzeughalter-Kassette ausgebildet ist, wird das erfin- dungsgemäße Werkzeug vorzugsweise zum Einstechdrehen bei sehr schmalen Stech- breiten verwendet. Die Schneidplatten-Aufnahme des Werkzeughalters sowie die darin eingesetzte Schneidplatte sind daher vorzugsweise vergleichsweise schmal ausgestaltet, um eine derartige Bearbeitung (schmale Stechbreiten) zu ermöglichen.
[0004] Eine besondere Herausforderung bei der Drehbearbeitung schmaler Stechbreiten liegt in der Zufuhr des Kühl- und Schmiermittels (im Folgenden vereinfacht als "Kühlmittel" bezeichnet). Um eine möglichst gute Kühlung und Schmierung der mit dem Werkstück in Eingriff stehenden Schneidplatte zu garantieren, sollte das Kühlmittel möglichst exakt innerhalb der herzustellenden Einstechnut an die Bearbeitungsstelle gelangen.
[0005] Aufgrund der vergleichsweise schmalen Ausgestaltung des Werkzeughalters
insbesondere im Bereich der Schneidplatte müssen die bei solchen Werkzeugen meist im Inneren des Werkzeughalters vorgesehenen Kühlmittelkanäle daher sehr klein ausgestal- tet werden. Dies begrenzt andererseits jedoch die Menge der Kühlmittelzufuhr pro Zeit einheit.
[0006] Aus der EP 3 103 573 A1 ist beispielsweise ein Stechschwert mit einem internen
Kühlmittelkanal bekannt, der oberhalb der Schneidplatte aus dem Werkzeughalter des Stechschwerts austritt. Ein weiteres Stechschwert mit internem Kühlmittelkanal ist aus der DE 81 26 791 A1 bekannt.
[0007] Bei den beiden zuvor genannten Stechschwertern sind die Kühlmittelaustritte aus den zuvor genannten Gründen relativ klein ausgestaltet. Um die Bearbeitungsstelle mit ausreichend Kühlmittel versorgen zu können, muss das Kühlmittel daher mit einem sehr hohen Druck beaufschlagt werden. Zudem ist es relativ schwierig, den sehr kleinen Kühlmittelaustritt so exakt auszurichten, dass der entstehende, sehr feine Kühlmittelstrahl in gewünschter Weise auf die Bearbeitungsstelle ausgerichtet ist. [0008] Es wäre daher wünschenswert, den Kühlmittelaustritt trotz der sehr schmalen
Ausgestaltung des Werkzeughalters im Bereich der Schneidplatten-Aufnahme etwas größer vorzusehen, um die Kühlmittelmenge pro Zeiteinheit steigern zu können und einen nicht ganz so feinen Kühlmittelstrahl zu erzeugen.
[0009] Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Werkzeughalter und ein dazu gehöriges Werkzeug bereitzustellen, der bzw. das sich insbesondere zur Bearbeitung schmaler Stechbreiten eignet und eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Kühlmittelzufuhr an die Bearbeitungsstelle, an der die Schneidplatte mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Eingriff kommt, zu gewährleisten.
[0010] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Werkzeughalter gelöst, der folgende
Merkmale aufweist:
eine Schneidplatten-Aufnahme zur Aufnahme einer Schneidplatte, wobei die Schneidplatten-Aufnahme eine obere Klemmbacke zur Anlage an einer Oberseite der Schneidplatte sowie eine untere Klemmbacke zur Anlage an einer der Ober- seite gegenüberliegenden Unterseite der Schneidplatte aufweist; und
ein interner Kühlmittelkanal, welcher sich im Inneren des Werkzeughalters zwi- schen einer Kühlmitteleinlassöffnung und einer Kühlmittelauslassöffnung erstreckt, wobei ein im Inneren der oberen Klemmbacke entlang einer Kanalmittelachse ver- laufender Endabschnitt des Kühlmittelkanals in die Kühlmittelauslassöffnung mün- det;
wobei die Kühlmittelauslassöffnung an der oberen Klemmbacke angeordnet ist und als längliche Öffnung ausgestaltet ist, wobei eine Breite der Kühlmittelauslassöffnung gerin- ger als eine orthogonal zu der Breite der Kühlmittelauslassöffnung gemessene Höhe der Kühlmittelauslassöffnung ist, und
wobei der Endabschnitt des Kühlmittelkanals in einem Querschnitt orthogonal zu der Kanalmittelachse ebenfalls länglich ausgestaltet ist, wobei eine orthogonal zu der Kanal- mittelachse gemessene Breite des Endabschnitts geringer als eine orthogonal zu der Kanalmittelachse und orthogonal zu der Breite des Endabschnitts gemessene Höhe des Endabschnitts ist. [0011] Ferner wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit einem solchen Werkzeughalter und einer in die Schneidplatten-Aufnahme eingesetzten Schneidplatte gelöst.
[0012] Die vorliegende Erfindung zeichnet sich insbesondere durch die Art und Weise wie der
Endabschnitt des Kühlmittelkanals und die Kühlmittelauslassöffnung, in die der Endab- schnitt des Kühlmittelkanals mündet, ausgestaltet sind. Sowohl der Endabschnitt als auch die Kühlmittelauslassöffnung besitzen eine längliche Form, deren Breite geringer als dessen Höhe ist.
[0013] Auf diese Weise lassen sich sowohl der Endabschnitt des Kühlmittelkanals als auch die
Kühlmittelauslassöffnung auch bei sehr schmaler Ausgestaltung der oberen Klemmbacke des Werkzeughalters maximal groß ausgestalten. Demzufolge kann auch bei einer sehr schmalen Ausgestaltung der oberen Klemmbacke vergleichsweise viel Kühlmittel aus der Kühlmittelauslassöffnung austreten. Die Bearbeitungsstelle, also die Stelle, an der die Schneidplatte mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Kontakt tritt, kann daher auch bei Drehwerkzeugen zur Bearbeitung sehr schmaler Stechbreiten ausreichend gut mit Kühlmittel versorgt werden.
[0014] Die genannte Breite und Höhe des Endabschnitts beziehen sich vorliegend auf die
orthogonal zueinander ausgerichteten, geometrischen Abmessungen des Endabschnitts, die der Querschnitt des Endabschnitts, welcher orthogonal zu der Kanalmittelachse ausgerichtet ist, besitzt.
[0015] Unter der Kanalmittelachse wird vorliegend die zentrale Achse verstanden, die mittig im
Endabschnitt des Kühlmittelkanals angeordnet ist und entlang derer sich der Kühlmittel- kanal längs erstreckt.
[0016] Der Endabschnitt des Kühlmittelkanals ist vorzugsweise ungekrümmt. Die
Kanalmittelachse ist mit anderen Worten also im Bereich des Endabschnitts des Kühlmit- telkanals eine Gerade, welche mittig entlang des Endabschnitts des Kühlmittelkanals verläuft. Der orthogonal zu der Kanalmittelachse ausgerichtete Querschnitt des Endab- Schnitts kann, muss jedoch nicht spiegelsymmetrisch zu der Kanalmittelachse ausgerich- tet sein.
[0017] Gemäß einer Ausgestaltung nimmt die Höhe des Endabschnitts entlang der
Kanalmittelachse zu der Kühlmittelauslassöffnung hin zu.
[0018] Je näher sich der Kühlmittelkanal der Kühlmittelauslassöffnung nähert, desto mehr nimmt dessen Höhe mit anderen Worten zu. Der aus dem Kühlmittelkanal austretende Kühlmit- telstrahl wird also im Bereich des Endabschnitts entlang der Höhe des Endabschnitts aufgefächert. Der dadurch entstehende, vergleichsweise hoch aufgefächerte Kühlmittel- strahl, der die Kühlmittelauslassöffnung verlässt, kann einen relativ großen Teil der mit dem Werkzeug herzustellenden Nut mit Kühlmittel versorgen.
[0019] Vorzugsweise nimmt die Höhe des Endabschnitts entlang der Kanalmittelachse zu der
Kühlmittelauslassöffnung hin kontinuierlich zu. Im Vergleich zu einer diskontinuierlichen, sprunghaften Zunahme (beispielsweise einer Zunahme in Stufen) ist eine solche kontinu- ierliche Zunahme der Höhe des Endabschnitts des Kühlmittelkanals aus fluiddynamischer Sicht von großem Vorteil, da hierdurch keine oder zumindest nur sehr geringe turbulente Strömungen im Kühlmittelkanalstrom erzeugt werden.
[0020] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Kühlmittelauslassöffnung in einer Ebene angeordnet, die unter einem spitzen Winkel zu einer Halterlängsachse, entlang derer sich der Werkzeughalter längs erstreckt, ausgerichtet ist.
[0021] Die Vorderseite der oberen Klemmbacke, an der die Kühlmittelauslassöffnung angeordnet ist, verläuft also mit anderen Worten schräg zu der Halterlängsachse. Allein durch diese Schrägstellung bzw. Abschrägung der Kühlmittelauslassöffnung würde sich selbst bei einem Kühlmittelkanal mit kreisrundem Querschnitt automatisch eine längliche Kühlmittel auslassöffnung ergeben, deren Breite geringer als deren Höhe ist. Bei dem Werkzeughal- ter gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch, wie bereits erwähnt, auch der Endab- schnitt des Kühlmittelkanals länglich ausgestaltet, so dass diese schräge Anordnung der Kühlmittelauslassöffnung hier zusätzlich die ohnehin bereits vorhandene längliche Form verstärkt.
[0022] Vorzugsweise verläuft die Kanalmittelachse schräg bzw. unter einem spitzen Winkel zu der Halterlängsachse, so dass der aus der Kühlmittelauslassöffnung austretende Kühlmit- telstrahl schräg von oben in Richtung auf die Schneidplatte gelenkt wird. Die Ebene, in der die Kühlmittelauslassöffnung angeordnet ist, verläuft vorzugsweise ebenfalls schräg bzw. unter einem spitzen Winkel zu der Kanalmittelachse.
[0023] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlmittelauslassöffnung oval geformt.
[0024] Unter "oval" wird vorliegend jedoch nicht nur eiförmig oder elliptisch verstanden. Als "oval" gilt im vorliegenden Sinne auch eine Form, die der Form einer Laufbahn in einem Leicht- athletikstadion ähnelt.
[0025] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die ovale Kühlmittelauslassöffnung durch zwei zueinander parallele, gerade Flanken und zwei bogenförmige Abschnitte, die sich an gegenüberliegende Enden der geraden Flanken anschließen, gebildet.
[0026] Eine solche ovale Form hat insbesondere den Vorteil, dass keine scharfkantigen Ecken auftreten, die zu Turbolenzen innerhalb des Kühlmittelstroms führen könnten, und dass sich gleichzeitig ein der Höhe nach aufgefächerter, aber dennoch gerichteter Kühlmittel- strahl erzeugen lässt.
[0027] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung hat ein Anfangsabschnitt des Kühlmittelkanals, welcher an die Kühlmitteleinlassöffnung angrenzt, einen kreisrunden Querschnitt.
[0028] Der Kühlmittelkanal geht also vorzugsweise im Inneren des Werkzeughalters on einem
Abschnitt mit kreisrundem Querschnitt in einen Abschnitt mit länglichem Querschnitt über. Vorzugsweise ist der Anfangsabschnitt innerhalb eines Grundkörpers des Werkzeughal- ters angeordnet, dessen Breite im Vergleich zu der oberen Klemmbacke größer ist. Ein Kühlmittelkanal-Abschnitt mit kreisrundem Querschnitt ist in diesem Teil des Werkzeug- halters bevorzugt, da der Kühlmittelkanal in diesem Bereich nicht schmal ausgestaltet sein muss und sich somit das Volumen des Kühlmittelkanals bzw. des Anfangsabschnitts des Kühlmittelkanals aufgrund des kreisrunden Querschnitts vergrößern lässt. Der Anfangsabschnitt des Kühlmittelkanals ist vorzugsweise länger als der Endabschnitt des Kühlmittelkanals. Er bildet somit den Großteil des Kühlmittelkanals.
[0029] In einer alternativen Ausgestaltung ist jedoch der gesamte Kühlmittelkanal, also inklusive des Anfangsabschnitts des Kühlmittelkanals, länglich bzw. oval ausgestaltet. Dies ist insbesondere bei einer Ausgestaltung des Werkzeughalters als Stechschwert von Vorteil, da Werkzeughalter von Stechschwertern üblicherweise über ihre gesamte Länge sehr schmal ausgestaltet sind, um sehr große Stechtiefen zu ermöglichen.
[0030] Im Falle der Ausgestaltung des Anfangsabschnitts des Kühlmittelkanals mit einem
kreisrunden Querschnitt ist der Durchmesser des Querschnitts des Anfangsabschnitts vorzugsweise größer als die Breite des Endabschnitts, aber kleiner als die Höhe des Endabschnitts.
[0031] In dieser Ausgestaltung verjüngt sich der Kühlmittelkanal in Breitenrichtung zwischen dem
Anfangsabschnitt und dem Endabschnitt. Dadurch ergibt sich eine Art Düseneffekt, durch den der Kühlmittelstrahl in Breitenrichtung beschleunigt und somit in Breitenrichtung fokussiert wird. In Höhenrichtung wird der Kühlmittelstrahl dagegen, wie oben bereits erwähnt, aufgefächert.
[0032] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung hat ein Mittelabschnitt des Kühlmittelkanals, welcher den Anfangsabschnitt mit dem Endabschnitt verbindet, an seinem an den Anfangsschnitt angrenzenden ersten Ende einen kreisrunden Querschnitt und an seinem an den Endab- schnitt angrenzenden zweiten Ende einen länglichen Querschnitt, wobei sich der Quer- schnitt des Mittelabschnitts zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende in einem stetigen Verlauf ändert. [0033] Der Mittelabschnitt dient also als eine Art Übergangsabschnitt, durch den die besagte Querschnittsänderung des Kühlmittelkanals erzeugt wird. Der sich im Mittelabschnitt stetig verändernde Querschnitt ist wiederum aus fluiddynamischer Sicht von Vorteil.
[0034] Ein derartig komplex geformter Kühlmittelkanal, wie er vorliegend für den
Anfangsabschnitt, den Mittelabschnitt und den Endabschnitt sowie deren Übergänge beschrieben ist, lässt sich in vorteilhafter weise insbesondere durch additive Fertigung hersteilen. Der Werkzeughalter wird daher vorzugsweise gesamthaft mittels additiver Fertigung hergestellt. Bei dieser additiven Fertigung wird der Kühlmittelkanal in dem additiven Fertigungsschritt gleich miterzeugt. Eine nachträgliche Erzeugung des Kühlmit- telkanals wäre bei der genannten Form ansonsten sehr aufwendig.
[0035] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Endabschnitt im Inneren der oberen
Klemmbacke angeordnet, wohingegen der Mittelabschnitt und der Anfangsabschnitt im Inneren des Werkzeughalters, aber nicht im Inneren der oberen Klemmbacke angeordnet sind.
[0036] Vorzugsweise ist der Anfangsabschnitt des Kühlmittelkanals gekrümmt ausgestaltet.
Besonders bevorzugt hat der Anfangsabschnitt eine sich entlang des Kühlmittelkanalver- laufs stetig ändernde Krümmung. Auch hier sind also vorzugsweise keinerlei Ecken vorhanden, welche turbulente Strömungen im Kühlmittelstrom verursachen. Ohne die zuvor bereits erwähnte additive Fertigung, mittels derer der Werkzeughalter vorzugsweise hergestellt wird, wäre ein solch stetig gekrümmter Kühlmittelkanal kaum herstellbar. Bei einer additiven Fertigung des Werkzeughalters ist dies hingegen problemlos möglich.
[0037] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Werkzeughalter zumindest eine Bohrung auf, wobei der Kühlmittelkanal im Inneren des Werkzeughalters um die zumindest eine Bohrung herum verläuft.
[0038] Bei einer gekrümmten Ausgestaltung des Anfangsabschnitts des Kühlmittelkanals ist es problemlos möglich, den Kühlmittelkanal sozusagen um die Bohrungen herum zu schlän- geln. [0039] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Kühlmittelkanal eine zweite
Kühlmittelauslassöffnung auf, die in der unteren Klemmbacke oder darunter angeordnet ist.
[0040] Somit lässt sich die Schneidplatte auch von unten kühlen. In dieser Ausgestaltung
verlässt das Kühlmittel den Werkzeughalter sowohl oberhalb der Schneidplatte (an der ersten Kühlmittelauslassöffnung) als auch unterhalb der Schneidplatte (an der zweiten Kühlmittelauslassöffnung) den Werkzeughalter. Die zweite Kühlmittelauslassöffnung ist vorzugsweise ebenfalls mit der Kühlmitteleinlassöffnung verbunden. Der Kühlmittelkanal verzweigt sich demnach vorzugsweise innerhalb des Werkzeughalters.
[0041] Die zweite Kühlmittelauslassöffnung kann in der unteren Klemmbacke angeordnet sein, besonders bevorzugt ist die zweite Kühlmittelauslassöffnung an einem nach vorne hin abstehenden Sockel einer sogenannten Unterstützung angeordnet, die unterhalb der unteren Klemmbacke (also auf der von der oberen Klemmbacke abgewandten Seite) angeordnet ist.
[0042] 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.
[0043] E in Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsge- mäßen Werkzeugs;
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs; Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs, wobei der Werkzeug- halter des Werkzeugs teilweise transparent dargestellt ist, um dessen Inneres zu veranschaulichen;
Fig. 4 eine Draufsicht von oben auf das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug, wobei der
Werkzeughalter des Werkzeugs teilweise transparent dargestellt ist, um des- sen Inneres zu veranschaulichen;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs, wobei der
Werkzeughalter des Werkzeugs teilweise transparent dargestellt ist, um des- sen Inneres zu veranschaulichen;
Fig. 6 eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs; und
Fig. 7 eine Detailansicht eines Kühlmittelauslasses des erfindungsgemäßen Werk- zeughalters in einer Draufsicht von vorne.
[0044] Die Fig. 1-7 zeigen mehrere Ansichten eines Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Werkzeugs. Das Werkzeug ist in den Zeichnungen jeweils gesamt- haft mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
[0045] Das Werkzeug 10 weist einen Werkzeughalter 12 sowie eine darin einspannbare
Schneidplatte 14 auf. Der Werkzeughalter 12 ist in dem vorliegend gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel als Werkzeughalter-Kassette ausgebildet, die sich in einer Werkzeugma- schine, beispielsweise eine CNC-Drehmaschine, einspannen lässt. Die Einspannung in der Werkzeugmaschine erfolgt typischerweise über mehrere Spannmittel, die in Bohrun- gen 16 eingreifen, welche im Werkzeughalter 12 dafür vorgesehen sind.
[0046] E in Vorteil solcher Werkzeughalter-Kassetten besteht darin, dass sich mehrere
Werkzeughalter-Kassetten unterschiedlichen Typs, welche beispielsweise für unterschied- liche Arten von Drehbearbeitungen eignen, an der Werkzeugmaschine leicht anbringen lassen, so dass, je nach gewünschter Bearbeitungsart, schnell zwischen den verschiede- nen Werkzeugen gewechselt werden kann.
[0047] Der Werkzeughalter 12 gemäß des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels weist im
Bereich seines vorderen Endes eine Schneidplatten-Aufnahme 18 zur Aufnahme und lösbaren Befestigung der Schneidplatte 14 auf. Die Schneidplatten-Aufnahme 18 wird durch eine obere Klemmbacke 20 und eine untere Klemmbacke 22 gebildet. Die beiden Klemmbacken 20, 22 sind voneinander beabstandet. Zwischen diesen ergibt sich ein Zwischenraum, der die Schneidplatten-Aufnahme 18 definiert. In montiertem Zustand des Werkzeugs 10 ist die Schneidplatte 14 in diesem Zwischenraum angeordnet und zwi- schen der oberen Klemmbacke 20 und der unteren Klemmbacke 22 eingespannt. Die obere Klemmbacke 20 liegt dabei an einer Oberseite 24 der Schneidplatte 14 an. Die untere Klemmbacke 22 liegt an einer der Oberseite 24 gegenüberliegenden Unterseite 26 der Schneidplatte 14 an.
[0048] In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Werkzeughalter 12 ein
Trennschlitz 28 vorgesehen. Dieser Trennschlitz 28 trennt die obere Klemmbacke 20 von der unteren Klemmbacke 22. Der Trennschlitz 28 ermöglicht eine zumindest teilweise elastische Beweglichkeit der beiden Klemmbacken 20, 22 relativ zueinander. Zur Erzeu- gung einer zusätzlichen Spannkraft, mittels derer die Schneidplatte 14 in der Schneidplat- ten-Aufnahme 18 eingespannt wird, weist das Werkzeug 10 in dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel eine Spannschraube 30 auf, welche durch den Trennschlitz 28 hindurch in ein im Werkzeughalter 12 vorgesehenes Innengewinde 32 eingeschraubt wird. Durch Einschrauben der Spannschraube 30 in das Innengewinde 32 wird die obere Klemmbacke 20 in Richtung der unteren Klemmbacke 22 bewegt, so dass sich die Höhe der Schneidplatten-Aufnahme 18 verringert und die auf die Schneidplatte 14 ausgeübte Spannkraft erhöht wird. Zum Lösen der Schneidplatte 14 von dem Werkzeughalter 12 muss die Spannschraube 30 dann wieder entsprechend gelöst werden.
[0049] In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Spannschraube 30 orthogonal zu einer Längsachse 34, entlang derer sich der Werkzeughalter 12 längs erstreckt, eingesetzt. Es versteht sich jedoch, dass dies nicht zwangsläufig so sein muss. Bei- spielsweise ließe sich die Spannschraube 30 auch unter einem spitzen Winkel zu der Längsachse 34 in den Werkzeughalter 12 einsetzen. Ebenso sind Ausführungsbeispiele denkbar, in denen gänzlich auf eine solche Spannschraube 30 verzichtet wird. In derarti- gen Ausführungsbeispielen genügt bereits die Vorspannung zwischen der oberen Klemmbacke 20 und der unteren Klemmbacke 22, um eine ausreichend große Spannkraft auf die Schneidplatte 14 auszuüben. Zum Lösen bzw. Austauschen der Schneidplatte muss dann meist ein Spreizschlüssel verwendet werden, mithilfe dessen die Schneidplat- ten-Aufnahme 18 aufgespreizt wird, um die Schneidplatte 14 von dem Werkzeughalter 12 entnehmen zu können.
[0050] Der Werkzeughalter 12 weist in dessen Inneren ferner einen Kühlmittelkanal 36 auf,
welcher insbesondere in den Fig. 3-5 ersichtlich ist. Dieser Kühlmittelkanal 36 dient der Führung von Kühl- bzw. Schmiermittel, welches meist mit einem hohen Druck beauf- schlagt wird und während des Einsatzes des Werkzeugs 10 in den Bereich der Schneid- platte 14, also in den Bereich der Bearbeitungsstelle des Werkstücks, gesprüht wird. Der Kühlmittelkanal 36 erstreckt sich zwischen einer Kühleinlassöffnung 38 und einer Kühlmit- telauslassöffnung 40. Die Kühlmittelauslassöffnung 40 ist an der oberen Klemmbacke 20 angeordnet, um hierdurch Kühlmittel vorzugsweise von schräg oben auf die Schneidplatte 14 zu lenken.
[0051] In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Kühlmittelkanal 36 eine
weitere Kühlmittelauslassöffnung 42 auf, die vorliegend als zweite Kühlmittelauslassöff- nung 42 bezeichnet wird. Bei dieser zweiten Kühlmittelauslassöffnung 42 handelt es sich allerdings nur um ein optionales Merkmal des erfindungsgemäßen Werkzeugs 10. Die zweite Kühlmittelauslassöffnung 42 ist unterhalb der Schneidplatten-Aufnahme 18 ange- ordnet. Genauer gesagt ist die zweite Kühlmittelauslassöffnung 42 in dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel an einem nach vorne abstehenden Vorsprung einer sogenannten Unterstützung 44 angeordnet, welche an ein unteres Ende der unteren Klemmbacke 22 angrenzt und die untere Klemmbacke 22 trägt bzw. mechanisch stabili siert. Der Kühlmittelkanal 36 verzweigt sich im Inneren des Werkzeughalters 12 an einer Abzweigungsstelle 46 in einen ersten Teilkanal 48, der in die Kühlmittelauslassöffnung 40 mündet, und einen zweiten Teilkanal 50, der in die zweite Kühlmittelauslassöffnung 42 mündet. Wie bereits erwähnt, kann der zweite Teilkanal 50 und die zweite Kühlmittelaus- lassöffnung 42 grundsätzlich jedoch auch weggelassen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Im Folgenden wird daher hauptsächlich auf die Ausgestaltung des ersten Teilkanals 48 des Kühlmittelkanals 36 näher eingegangen.
[0052] Der Kühlmittelkanal 36, insbesondere dessen erster Teilkanal 48, schlängelt sich durch das Innere des Werkzeughalters 12 (siehe insbesondere Fig. 3-5). Er verläuft um die Bohrungen 16 sowie um die Spannschraube 30 herum. Der Kühlmittelkanal 36 ist daher an mehreren Stellen gekrümmt ausgestaltet. Besonders bevorzugt besitzt der Kühlmittel- kanal 36 entlang seines Verlaufs eine sich stetig ändernde Krümmung. Er weist also vorzugsweise keine scharfen Ecken, sprunghafte oder stufenartige Absätze auf. Dies ist insbesondere aus fluiddynamischer Sicht von Vorteil, da sich hierdurch unerwünschte turbulente Strömungen innerhalb des Kühlmittelkanals 36 vermeiden oder zumindest auf ein Minimum reduzieren lassen.
[0053] Der Kühlmittelkanal 36, insbesondere dessen erster Teilkanal 38 weist mehrere
Abschnitte auf, welche vorliegend als Anfangsabschnitt 52, Mittelabschnitt 54 und Endab- schnitt 56 bezeichnet werden.
[0054] Der Anfangsabschnitt 52 bildet den ersten Abschnitt des Kühlmittelkanals 36 bzw. dessen ersten Kanalteils 48. Er grenzt an die Kühlmitteleinlassöffnung 38 an und erstreckt sich über einen Großteil der Länge des Kühlmittelkanals 36. In diesem Anfangsabschnitt 52 weist der Kühlmittelkanal 36 vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt auf.
[0055] Der Endabschnitt 56 bildet das andere Ende des ersten Teilkanals 48 des
Kühlmittelkanals 36. Der Endabschnitt 56 ist in der oberen Klemmbacke 20 angeordnet und mündet in die Kühlmittelauslassöffnung 40. Der Endabschnitt 56 des Kühlmittelkanals 36 wie auch die Kühlmittelauslassöffnung 40 bilden jeweils einen länglichen Querschnitt, dessen Breite geringer als dessen orthogonal dazu gemessene Höhe ist.
[0056] Der Mittelabschnitt 54 des Kühlmittelkanals 36 bildet den Übergang zwischen dem
Anfangsabschnitt 52 und dem Endabschnitt 56. Ein erstes Ende des Mittelabschnitts 54 grenzt also an den Anfangsabschnitt 52 an und ein zweites, gegenüberliegendes Ende des Mittelabschnitts 54 grenzt an den Endabschnitt 56 an. Der Mittelabschnitt 54 ist ebenso wie der Anfangsabschnitt 52 vorzugsweise innerhalb des Grundkörpers des
Werkzeughalters 12, also nicht in der oberen Klemmbacke 20 angeordnet. Vorzugsweise ist lediglich der Endabschnitt 56 innerhalb der oberen Klemmbacke 20 angeordnet. Der Übergang zwischen dem Mittelabschnitt 54 und dem Endabschnitt 56 erfolgt also vor- zugsweise im Bereich des Übergangs zwischen dem Grundkörper des Werkzeughalters 12 und der oberen Klemmbacke 20.
[0057] E in Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Art der Ausgestaltung der
Kühlmittelauslassöffnung 40 sowie des daran angrenzenden Endabschnitts 56 des Kühlmittelkanals 36.
[0058] Die Kühlmittelauslassöffnung 40, welche an der oberen Klemmbacke 20 angeordnet ist, ist als längliche Öffnung ausgestaltet, deren Breite bi geringer als dessen orthogonal dazu gemessene Höhe h-i ist (siehe insbesondere Fig. 7). Die Kühlmittelauslassöffnung 40 hat vorzugsweise eine ovale Form. Diese ovale Form kann beispielsweise elliptisch oder eiförmig ausgestaltet sein. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt die ovale Kühlmittelauslassöffnung 40 jedoch zwei zueinander parallele Flanken 58 und zwei bogenförmige Abschnitte 60, die sich an gegenüberliegende Enden der geraden Flanken 58 anschließen. Die bogenförmigen Abschnitte 60 können als Halbkreise oder als Halb- Ellipsen ausgestaltet sein. Vorzugsweise gehen die geradlinigen Flanken 58 jeweils in stetigem Verlauf in die bogenförmigen Abschnitte 60 über.
[0059] Der an den Kühlmittelauslass 40 angrenzende Endabschnitt 56 des Kühlmittelkanals 36 ist ebenfalls länglich ausgestaltet. Der Endabschnitt 56 erstreckt sich längs entlang einer Kanalmittelachse 62, die mittig bzw. zentral entlang des Endabschnitts 56 verläuft (siehe insbesondere Fig. 1 ). Der Endabschnitt 56 weist insbesondere in Bezug auf diese Kanal- mittelachse 62 einen länglichen Querschnitt auf. Genauer gesagt, ist eine orthogonal zu der Kanalmittelachse 62 gemessene Breite b2 des Endabschnitts 56 geringer als eine orthogonal zu der Kanalmittelachse 62 und orthogonal zu der Breite b2 gemessene Höhe h2 des Endabschnitts 56 (siehe insbesondere Fig. 4 und 6). [0060] Somit hat nicht nur die Kühlmittelauslassöffnung 40, sondern auch der Endabschnitt 56 eine längliche, vorzugsweise ovale Form. Der Kühlmittelstrahl wird daher in Richtung bzw. parallel zu der Höhe h-i und h2 aufgefächert sowie entlang der Breite bi und b2 seitlich fokussiert. Dies ist insbesondere bei Werkzeugen mit vergleichsweise schmal ausgestal- teten oberen Klemmbacken 20, die zur Bearbeitung von Einstechnuten mit vergleichswei- se kleinen Stechbreiten eingesetzt werden, von Vorteil. Auch in einem solchen Fall kann selbst bei der Bearbeitung von kleinen Stechbreiten ein ausreichend großer Kühlmit- telstrom garantiert werden, der sich optimal zur Kühlung und Schmierung der meist eng ausgestalteten Bearbeitungsstelle einsetzen lässt.
[0061] Die Kanalmittelachse 62 des Endabschnitts 56 ist vorzugsweise unter einem spitzen
Winkel zu der Längsachse 34 des Werkzeughalters 12 ausgerichtet. Zudem ist die Vorderseite der oberen Klemmbacke 20 vorzugsweise abgeschrägt, so dass die Kühlmit- telauslassöffnung 40, die an dieser Vorderseite der oberen Klemmbacke 20 angeordnet ist, ebenfalls unter einem spitzen Winkel zu der Längsachse 34 des Werkzeughalters 12 ausgerichtet ist. Der aus der Kühlmittelauslassöffnung 40 austretende Kühlmittelstrahl tritt somit von schräg oben auf die Schneidplatte 14 auf.
[0062] Vorzugsweise nimmt die Höhe h-i des Endabschnitts 56 entlang der Kanalmittelachse 62 zu der Kühlmittelauslassöffnung 40 hin zu (siehe Fig. 6). Die Zunahme der Höhe h2 erfolgt vorzugsweise stetig entlang der Kanalmittelachse 62. Dies trägt vorteilhaft zu der genann- ten Auffächerung des Kühlmittelstrahls bei.
[0063] Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die Breite b2 entlang der Kanalmittelachse 62 im
Endabschnitt 56 vorzugsweise konstant.
[0064] Der Mittelabschnitt 54 des Kühlmittelkanals 36 ist in dem vorliegend gezeigten
Ausführungsbeispiel etwas komplexer ausgestaltet. In diesem Mittelabschnitt 54 geht der Kühlmittelkanal 36 von seinem zunächst kreisrunden Querschnitt im Anfangsabschnitt 52 auf den beschriebenen länglichen bzw. ovalen Querschnitt im Endabschnitt 56 über. Vorzugsweise ist der Durchmesser d des kreisrunden Querschnitts des Kühlmittelkanals 36 im Anfangsabschnitt 52 größer als die Breite b2 des Endabschnitts 56, jedoch kleiner als die Höhe h2 des Endabschnitts 56. Demnach verringert sich der Querschnitt des
Kühlmittelkanals 36 im Mittelabschnitt 54 der Breite nach, vergrößert sich jedoch der Höhe nach. Eine Vergrößerung der Höhe nach ist jedoch nicht zwangsläufig notwendig, da der Endabschnitt 56 am Übergang zu dem Mittelabschnitt 54 in seiner Höhe h2 auch gleich groß ausgestaltet sein kann wie der Durchmesser d des Anfangsabschnitts 52. In einem solchen Fall würde sich der Kühlmittelkanal 36 in dessen Mittelabschnitt 54, also lediglich der Breit nach verringern, nicht jedoch der Höhe nach. Dies ist möglich, da die Höhe h2 des Kühlmittelkanals 36 im Endabschnitt 56 in Richtung auf die Kühlmittelaus- lassöffnung 40, wie bereits erwähnt, vorzugsweise zunimmt.
[0065] E in solcher relativ komplex geformter Kühlmittelkanal 36, wie er zuvor beschrieben wurde, lässt sich am einfachsten und kostengünstigsten durch eine additive Fertigung des Werkzeughalters 12 hersteilen. Der Werkzeughalter 12 ist vorzugsweise gesamthaft mittels additiver Fertigung hergestellt.
[0066] Abschließend sei erwähnt, dass die oben beschriebene Aufteilung des Kühlmittelkanals
36 in Anfangsabschnitt 52, Mittelabschnitt 54 und Endabschnitt 56 nicht zwangsläufig notwendig ist. Insbesondere bei einer Ausgestaltung des Werkzeughalters 12 mit einer gesamthaft geringen Breite, beispielsweise bei einer Ausgestaltung des Werkzeughalters 12 als Stechschwert, lässt sich der Kühlmittelkanal 36 auch gesamthaft mit einem längli- chen bzw. ovalen Querschnitt ausgestalten. In einem solchen Fall kann auf einen Über- gang zwischen kreisrundem Querschnitt und ovalem bzw. länglichem Querschnitt, wie er oben für den Mittelabschnitt 54 beschrieben wurde, verzichtet werden. Der Kühlmittelka- nal 36 ließe sich dann also auch mit einem konstanten, entlang des Kanalverlaufs unver- ändertem Querschnitt (länglich bzw. oval) ausbilden. Grundsätzlich kann der Kühlmittel- kanal 36 auch in seinem Endabschnitt 56 mit einem konstanten Querschnitt ausgebildet sein, ohne dass dessen Höhe h2 in Richtung zu der Kühlmittelauslassöffnung 40 zunimmt. Auch weitere Abwandlungen, insbesondere in Bezug auf die Form des Werkzeughalters 12, sind möglich, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Eine additive Fertigung des Werkzeughalters 12 ist bevorzugt, jedoch nicht zwangsläufig notwendig.

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeughalter (12) für ein Werkzeug (10) zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, umfassend:
eine Schneidplatten-Aufnahme (18) zur Aufnahme einer Schneidplatte (14), wobei die Schneidplatten-Aufnahme (18) eine obere Klemmbacke (20) zur Anlage an einer Oberseite (24) der Schneidplatte (14) sowie eine untere Klemmbacke (22) zur Anlage an einer der Oberseite (24) gegenüberliegen- den Unterseite (26) der Schneidplatte (14) aufweist; und
ein interner Kühlmittelkanal (36), welcher sich im Inneren des Werkzeughal- ters (12) zwischen einer Kühlmitteleinlassöffnung (38) und einer Kühlmittel auslassöffnung (40) erstreckt, wobei ein im Inneren der oberen Klemmbacke (20) entlang einer Kanalmittelachse (62) verlaufender Endabschnitt (56) des Kühlmittelkanals (36) in die Kühlmittelauslassöffnung (40) mündet;
wobei die Kühlmittelauslassöffnung (40) an der oberen Klemmbacke (20) ange- ordnet ist und als längliche Öffnung ausgestaltet ist, wobei eine Breite (bi) der Kühlmittelauslassöffnung (40) geringer als eine orthogonal zu der Breite (bi) der Kühlmittelauslassöffnung (40) gemessene Höhe (h-i) der Kühlmittelauslassöffnung (40) ist, und
wobei der Endabschnitt (56) des Kühlmittelkanals (36) in einem Querschnitt ortho- gonal zu der Kanalmittelachse (62) ebenfalls länglich ausgestaltet ist, wobei eine orthogonal zu der Kanalmittelachse (62) gemessene Breite (b2) des Endabschnitts (56) geringer als eine orthogonal zu der Kanalmittelachse (62) und orthogonal zu der Breite (62) des Endabschnitts (56) gemessene Höhe (h2) des Endabschnitts (56) ist.
2. Werkzeughalter nach Anspruch 1 , wobei die Höhe (h2) des Endabschnitts (56) entlang der Kanalmittelachse (62) zu der Kühlmittelauslassöffnung (40) hin zu- nimmt.
3. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kühlmittelauslassöffnung (40) in einer Ebene angeordnet ist, die unter einem spitzen Winkel (a zu einer Halter- längsachse (34), entlang derer sich der Werkzeughalter (12)erstreckt, ausgerichtet ist.
4. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Kühlmittelauslassöff- nung (40) oval ist.
5. Werkzeughalter nach Anspruch 4, wobei die ovale Kühlmittelauslassöffnung (40) durch zwei zueinander parallele, gerade Flanken (58) und zwei bogenförmige Ab- schnitte (60), die sich an gegenüberliegende Enden der geraden Flanken (58) an- schließen, gebildet ist.
6. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1-5, wobei ein Anfangsabschnitt (52) des Kühlmittelkanals (36), welcher an die Kühlmitteleinlassöffnung (38) angrenzt einen kreisrunden Querschnitt hat.
7. Werkzeughalter nach Anspruch 6, wobei der Anfangsabschnitt (52) des Kühlmit- telkanals (36) länger als der Endabschnitt (56) des Kühlmittelkanals (36) ist.
8. Werkzeughalter nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Durchmesser (d) des kreisrun- den Querschnitts des Anfangsabschnitts (52) größer als die Breite (b2) des Endab- schnitts (56) ist, aber kleiner als die Höhe 8h2) des Endabschnitts (56) ist.
9. Werkzeughalter nach Anspruch 8, wobei ein Mittelabschnitt (54) des Kühlmittelka- nals (36), welcher den Anfangsabschnitt (52) mit dem Endabschnitt (56) verbindet, an seinem an den Anfangsabschnitt (52) angrenzenden ersten Ende einen kreis- runden Querschnitt und an seinem an den Endabschnitt (56) angrenzenden zwei- ten Ende einen länglichen Querschnitt hat, wobei sich der Querschnitt des Mittel- abschnitts (54) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende in einem steti- gen Verlauf ändert.
10. Werkzeughalter nach Anspruch 9, wobei der Endabschnitt (56) im Inneren der oberen Klemmbacke (20) angeordnet ist und der Mittelabschnitt (54) und der An- fangsabschnitt (52) im Inneren des Werkzeughalters (12), aber nicht im Inneren der oberen Klemmbacke (20) angeordnet sind.
1 1. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 6-10, wobei der Anfangsabschnitt (52) eine sich entlang eines Kühlmittelkanalverlaufs stetig ändernde Krümmung hat.
12. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1-1 1 , wobei der Werkzeughalter (12) zumindest eine Bohrung (16) aufweist und der Kühlmittelkanal (36) im Inneren des Werkzeughalters (12) um die zumindest eine Bohrung (16) herum verläuft.
13. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 -12, wobei der Kühlmittelkanal (36) eine zweite Kühlmittelauslassöffnung (42) aufweist, die in der unteren Klemmba- cke (22) oder darunter angeordnet ist.
14. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1-13, wobei der Werkzeughalter (12) durch additive Fertigung hergestellt ist.
15. Werkzeug (10) zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, mit dem Werkzeug- halter (12) gemäß einem der Ansprüche 1-14 und einer in die Schneidplatten- Aufnahme (18) eingesetzten Schneidplatte (14).
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