WO2002076661A1

WO2002076661A1 - Werkzeug und werkzeuganordnung

Info

Publication number: WO2002076661A1
Application number: PCT/DE2002/001153
Authority: WO
Inventors: Frank Johne
Original assignee: Johne + Co. Präzisionswerkzeuge Gmbh
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2002-10-03
Also published as: DE10114240A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeuganordnung, insbesondere für spanende Bearbeitung mit Hochgeschwindigkeitsmaschinen, umfassend einen Halter mit Maschinenschaft (10) für die Aufnahme in einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine und einen schlanken Werkzeugschaft (3), mit einer beide Schäfte durchdringenden Bohrung im Bereich der und im wesentlichen konzentrisch zu seiner Längs-Mittelachse und ein Werkzeug dafür sowie ein Verfahren zur Herstellung des Werkzeuges und die Verwendung eines Schneidkörpers. Ein auswechselbarer Schneidkörper (1) aus Hartstoff wird mit integralem Zapfen (2) gepresst oder ein Zapfen wird passgenaues Fügen rückwärtig angefügt.

Description

Werkzeug und Werkzeuganordnung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeuganordnung, insbesondere für spanende Bearbeitung mit Hochgeschwindigkeitsmaschinen, umfassend einen Halter mit Maschinenschaft für die Aufnahme in einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine und einen schlanken Werkzeugschaft, mit einer beide Schäfte durchdringenden Bohrung im Bereich der und im wesentlichen konzentrisch zu seiner Längs-Mittelachse und ein Werkzeug dafür sowie ein Verfahren zur Herstellung des Werkzeuges und die Verwendung eines Schneidkörpers.

In der VDI- Zeitung, Special Werkzeuge, Mai 2000, VDI-Verlag Deutschland ist ein modulares Werkzeugsystem vorgestellt worden, umfassend

Fräsköpfe aus Vollhartmetall, die mit einer speziellen Spanntechnik form- und kraftschlüssig auf standardisierte Stahlschäfte aufgesetzt sind. Ein derartiges Werkzeug soll für hochdynamischen Antrieb genutzt werden. Spannvarianten zu ähnlichen Werkzeugen sind dargestellt in der EP 0 298 937 A1. Das Werkzeug weist eine als Weldon-Schaft bekannten Spannkörper auf, der in die Antriebsspindel einer entsprechenden Fräsmaschine eingesetzt werden kann. Dieser Schaft hat ein Innengewinde, in das ein Zwischenstück mit Außengewinde eingesetzt wird. Dieses Zwischenstück weist zur Seite des aufzunehmenden Fräskopfes hin eine Mitnehmernase auf, die in eine komplementär ausgebildete Nase am

Fräskopf eingreifen kann, so dass Fräskopf und Zwischenstück gemeinsam in den Schaft geschraubt werden können mit Hilfe eines von der Maschinenseite durch eine Bohrung anzusetzenden Werkzeuges. Durch eine im wesentlichen konische Ausformung des Werkzeugschaftes wird der Fräskopf mitsamt des Zwischenstückes geführt und quer zur Längsachse des Werkzeuges festgelegt, während in Längsachse der Formschluss zwischen der Zwischenhülse und dem Fräskopf sowie über das Gewinde mit dem Schaft erzeugt wird. Es existieren also drei Passungen zwischen der Maschine und dem Werkzeugschaft sowie dem Werkzeugschaft und dem Zwischenstück und letztlich zwischen dem Zwischenstück und dem einstückigen Hartmetallfräser, was zu einem entsprechend hohen Fertigungsaufwand für eine exakte Rundlaufgenauigkeit führt. Anstelle der Hakennase an dem Zwischenstück kann das Zwischenstück auch mit einer T-Nute versehen sein, in die ein komplementär geformtes Ende des Fräskopfes einsetzbar ist. Erwähnt ist ebenfalls, dass anstelle des Einschraubens des Zwischenstückes in ein Innengewinde im Werkzeugschaft, der Werkzeugschaft auch mit einem Zapfen, der Außengewinde trägt, versehen werden kann, so dass das Zwischenstück- Innengewinde über einen derartigen Zapfen geschraubt werden kann.

Eine ähnliche Situation ist in der WO 00/37204 dargestellt, bei dem ein einstückiges Werkzeug, zum Beispiel ein Stirnfräser, mit einer Zwischenhülse auf einem Werkzeugschaft geschraubt werden kann.

In modifizierter Ausführungsform ist ein derartiges Aufspannen eines Fräskopfes auch in der WO 98/13161 dargestellt. Erwähnt ist auch ein Bajonettverschluss anstelle eines Gewindes. In diesen Fällen ist der Fräskopf so ausgeformt, dass er in Plananlage mit einem Teil seiner rückwärtigen Fläche auf der Stirnfläche des Werkzeugschaftes anliegt, während eine Zentrierbohrung im Schaft eine komplementär ausgelegte zylindrische Verlängerung des Fräskopfes aufnimmt. Aufwendig ist hier die Einarbeitung vom Gewinde in den Hartmetallfräser und eine exakte Doppelpassung durch die zueinander passenden Gewinde in Kombination mit der Plananlage und der Zentrierung des Fräskopfes auf dem Schaft.

Aus der EP 0 109 369 A2 ist eine Befestigung für ein Rotationswerkzeug, beispielsweise einen Fräser, bekannt, bei dem das Rotationswerkzeug in eine zylindrische Aufnahme eines Spanndorns, welcher seinerseits in einer Maschinenspindel einer Werkzeugmaschine aufgenommen werden kann. Der Aufnahmedorn weist in seinem Aufnahmeteil für das Werkzeug seitlich Durchbrüche auf, in die Windestifte eingeschraubt werden können und in eine am Werkzeugschaft entsprechend ausgeformte Nut greift (Weldon- Verbindung).

Aus der EP 0 820 826 A1 ist eine Verlängerungshülse anstelle eines

Schaftes mit Weldon-Befestigung für ein Bearbeitungswerkzeug bekannt, welches in eine Spindel einer Bearbeitungsmaschine eingesetzt werden kann. Die Verlängerungshülse weist in einer durchgehenden Bohrung einengende Absätze auf, in die ein Fräskopf mit einem entsprechenden Schaft von der Maschinenseite her einfügbar ist. Die Rückseite der Hülse wird durch eine federbelastete Schraube verschlossen, so dass der Fräser in Bearbeitungsposition in Axialrichtung sicher gehalten wird. Eine rotatorische Fixierung erfolgt nur durch Reibschluss und nicht durch Mitnehmer. Die Reibkräfte hängen ab von der Spannkraft der Schraube, die die Verlängerungshülse verschließt und den Fräskopf hält.

Alternativ soll das Werkzeug, ein Fräskopf an seiner Rückseite mit einem Schaftteil versehen sein, auf dem ein Außengewinde aufgebracht ist. Auf dieses Außengewinde kann ein Zwischenstück festgeschraubt werden, nach dem der Schaft in die Verlängerungshülse gesteckt wurde und mit seinem dem Schaft vorgelagerten kegligen Teil in einer komplementär ausgeformte Partie der Verlängerungshülse anliegt.

Aus der EP 0 911 103 A1 ist für ein modulares System zum Einspannen in eine Spindel eine Bearbeitungsmaschine bestimmtes Halterungsteil nach Art eines Werkzeugschaftes bekannt, auf dem ein auswechselbar befestigter

Fräskopf mit rückwärtiger hohlzylindrischer Verlängerung aufgesetzt werden kann. Dazu weist der Schaft ein in Längsachse angeordneten Durchbruch auf, welcher werkzeugseitig an einem relativ dünnen Schaftteil endet. Auf diesen dünnen Schaftteil wird ein entsprechend geformter Fräskopf übergestülpt und mit Mitnehmern an dem Schaft fixiert und sodann ein zuvor in den Hohlschaft eingefädelter Aufnahmedorn mit einer am werkzeugseitigen Ende vorgesehenen Verdickung mittels einer an der Maschinenseite des Schaftes angeordneten Schraube in den Schaft gezogen, so dass die Verdickung den relativ dünnen Schaftteil spreizt und kraftschlüssig in Wirkverbindung mit dem übergestülpten Fräskopf gerät.

Aus der EP 0 285 704 A1 ist ein mehrteiliges Spannsystem für rundlaufende Werkzeuge bekannt, welches an der Maschinenseite an einer Arbeitsspindel befestigt werden kann und zur Werkzeugseite mit einem radial durch einen quer liegenden Bolzen spreizbaren Segmentring durch Formschluss um einen komplementär ausgebildeten Teil des Werkzeuges dieses in Axialrichtung formschlüssig fixieren kann. Dargestellt ist jedoch ein

Zwischenstück, welches in einen Werkzeugkörper mit entsprechender Bohrung eingeschraubt wird und dieses Zwischenstück wird dann durch den Segmentring fixiert. Des weiteren wird für eine rotatorische Mitnahme der Fräskopf, beziehungsweise Werkzeugkopf, mittels Stiften in dem Schaft formschlüssig gehalten.

In der EP 1 013 367 A2 ist ein Bohrwerkzeug offenbart, bei dem die Spitze auswechselbar ist, in dem sie nach Art eines Bajonettverschlusses in einen entsprechend komplementär gestalteten Schaft mit ausgeformter Hinterschneidung eingesetzt und fixiert wird.

Mit der WO 96/34714 wird vorgeschlagen, für ein Bohrwerkzeug eine auswechselbare Spitze zu benutzen. Ein handelsüblich ausgebildeter, mit Spannnuten versehener Schaft, der in einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine befestigbar ist, wird die Spitze so befestigt, in dem die schaftseitige Rückfläche der Bohrspitze mit einer Nut-Konfiguration versehen wird, die komplementär zu einer entsprechenden Kopffläche am Schaft ausgebildet ist. Dadurch ist ein Mitnehmen der Spitze durch Formschluss gewährleistet, wenn die Spitze auch in Axialrichtung gesichert ist. Dies geschieht durch ein Bohrung in dem Schaft, durch die ein

Aufnahmedorn von der Maschinenseite her eingeführt wird, welcher an seiner Spitze über ein Außengewinde verfügt, das in ein komplementär ausgestaltetes Innengewinde der Bohrspitze einschraubbar ist.

Aus den europäischen Patentanmeldungen 0 443 102 A1 und 0 123 156 A2 sind mehrteilige Spannsysteme bekannt, bei denen mittels einer Spindel oder einer Anzugstange in einem für eine Arbeitsspindel geeigneten Dorn ein Zwischenstück fixiert wird, welches werkzeugseitig als Aufnahmeträger für ein Werkzeug ausgebildet ist. Das Zwischenstück und der Werkzeugträger sind wiederum durch eine Gewindeverbindung miteinander verbunden, wobei zusätzlich noch Mitnehmer für den Werkzeugkopf vorgesehen werden, die eine Kraftübertragung durch Formschluss bei rotatorischer Bewegung des Werkzeuges ermöglichen.

Aus der Praxis ist ein Fräswerkzeug NOVEX ^® (Marke der Firma Walter AG, DE) bekannt, umfassend einen Fräskopf aus Hartmetall mit zylindrischem Zapfen, sowie eine für das Einspannen des Werkzeugs in eine

Arbeitsspindel geeignete Aufnahme mit Maschinenschaft, der zur Werkzeugseite hin eine zu dem Zapfen des Fräskopfes komplementäre Aufnahmebohrung aufweist, in die der Zapfen eingeschrumpft wird.

Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung das Problem zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, dessen Vorteile aber, insbesondere die Verwendung von Hartmetall-Fräsköpfen oder ähnlichen Werkzeugen zu nutzen, aber ein einfachere und preiswerte Befestigungstechnik vorzuschlagen. Diese und weitere Probleme mit denen sich die Erfindung befasst, werden dem Fachmann durch die Beschreibung der Erfindung und der Zeichnung offenbar.

Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 13, 15,18, 19, 20. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.

Die heutige Technologie setzt anstelle unterschiedlich genau arbeitender Maschinen für das Schruppen, Schlichten und Schleifen bei der Zerspanung häufig Werkzeuge mit kleinen Schneiden ein, die bei Höchstgeschwindigkeit mit bis zu 30.000 und mehr Umdrehungen arbeiten und dabei hochgenaue Oberflächen auch in Bohrungen erzeugen. Die dazu eingesetzten Vollhartmetall-Werkzeuge sollen erfindungsgemäß durch Werkzeugsysteme ersetzt werden, bei denen nur wenige, im Idealfall nur zwei, Bauteile für den Werkzeugkopf samt Halter benutzt werden, und so die teuren Vollhartmetallwerkzeuge oder mehrere Zwischenteile mit schwierig herzustellenden Passungen zwischen Schneidkopf und Halter ersetzen.

Die Erfindung bezieht sich dabei zunächst auf eine Lösung für Befestigungselemente oder Verbindungselemente am Werkzeug köpf oder Schneidkopf; stellvertretend für Fräser, Reibahlen, Honwerkzeuge und Bohrer wird im Folgenden die Lösung an einem zylindrischen Fräskopf mit einer Vielzahl von Schneiden dargestellt. Des weiteren bezieht sich die

Erfindung auf einen für den Werkzeugkopf passenden Halter, der an seinem werkzeugseitigen Ende grundsätzlich komplementär zu einem Verbindungselement am Werkzeugkopf ausgebildet ist und einen Maschinenschaft aufweist, der an der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine befestigt werden kann. Die Art der verwendeten

Maschinenschäfte ist dabei fast beliebig, jedoch werden standardisierte preiswerte Halter bevorzugt, wobei je nach Anforderung bei der spanenden Bearbeitung und nach Art der Verbindungselemente sowohl Halter aus Stahl als auch, zumindest für den Werkzeugschaft, aus Hartmetall oder für z.B. höchstgenauen Rundlauf aus Schwermetall wie Wolfram oder andere Metalle und Metalllegierungen Verwendung finden.

Der Werkzeugkopf bzw. das Werkzeug besteht aus einem Schneidkörper aus Hartstoff mit unlösbar angefügtem Verbindungselement für eine Verbindung mit einem Halter. Es ist als Verschleißteil für Massenherstellung konzipiert und wird nach Abarbeitung der Schneiden durch ein neues Werkzeug ersetzt. Bauformbedingt ist es für Bohrung von etwa 10 mm bis 50 mm und entsprechende Planfräsarbeiten oder andere Fräsarbeiten geeignet.

Geometrisch bestimmte Zerspanwerkzeuge werden heute aus einer Vielzahl unterschiedlicher Schneidstoffe hergestellt, die entsprechend ihrer

Materialeigenschaften über verschiedene Anwendungsbereiche in der Zerspantechnik verfügen.

Erfindungsgemäß sollen hier Schneidstoffe, Hartstoffe wie Hartmetall, Voll- PKD (Polykristalliner Diamant), Cermets, Keramik, PCBN (Polykristallines kubisches Bornitrid) Verwendung finden, welche in entsprechenden Fällen PKD- oder CBN- Schichten, aufgebracht durch PVD, CVD - Beschichtungsverfahren, aufweisen können.

Die Herstellung der Werkzeuge bzw. Schneideinsätzen erfolgt überwiegend durch pulvermetallurgische Verfahren. Ausgehend von synthetisierten Pulvern werden Formkörper, sogenannte Grünlinge gepresst, welche in einem nachfolgenden Sinterprozess verdichtet werden. Obwohl die Pulvermetallurgie bereits die Fertigung komplexer und weitgehend Endkontur naher Werkzeug-Geometrien erlaubt, ist eine Nachbearbeitung der Sinterrohlinge in den meisten Fällen notwendig, da die erreichbaren Form- und Maßgenauigkeiten sowie Schneidenkantenqualitäten für den Einsatz als Zerspanwerkzeuge unzureichend sind. Diese Endbearbeitung entscheidet nicht nur über die Maß- und Formgenauigkeit eines Werkzeugs, sondern nimmt durch die thermischen und mechanischen Belastungen während der Bearbeitung auch Einfluß auf die Randzoneneigenschaften des bearbeiteten Werkstückes, wie

Kantenschartigkeit, Härte, Eigenspannungszustand oder das Auftreten von Mikrorissen.

Hartstoffbeschichtungen haben sich als Stand der Technik für die Funktionsverbesserung von Schneidwerkzeugen durchgesetzt. Neben erhöhter Standzeit und gesteigerter Schnittgeschwindigkeit wird auch eine Verbesserung der Oberflächenqualität des Werkstückes erzielt. Der für die genannten Schneidstoffe kennzeichnende und zugleich begrenzende Dualismus, hohe Härte und Verschleißfestigkeit oder hohe Biegefestigkeit und Zähigkeit aufzuweisen, kann in vielen Fällen zu wesentlichen Teilen durch Beschichtungen von Substratmaterial überwunden werden. Dieses Prinzip der Funktionstrennung kombiniert verschleißfeste Schichten mit - in Grenzen gegenüber HSS-Material - zähem Grundstoff. Wegen der großen Temperaturunterschiede, die in spanenden Werkzeugen auftreten, ist die Beherrschung thermisch induzierter Risse als Folge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten Voraussetzung für haltbare, rissfreie Schichten wichtig.

Durch Beschichtung und Mehrfachbeschichtung lassen sich günstige Eigenschaftskombinationen erreichen. Zu den bekannten Beschichtungsverfahren gehören CVD (Chemical Vapor Deposition) und PVD (Physical Vapor Deposition). PVD-Beschichtungen erfordern im Vergleich zu konventionellen CVD-Beschichtungen niedrigere

Temperaturen, aber sie unterliegen hinsichtlich der Werkzeuggeometrie gewissen Beschränkungen, während. Demgegenüber werfen die herkömmlichen CVD-Beschichtungen durch die hohe Beschichtungstemperatur Probleme auf; das Plasma-CVD-Verfahren (PACVD) erlaubt, die Beschichtungstemperaturen abzusenken.

Diese Herstellvarianten und Temperatureinflüsse zwingen zur Wahl angepasster Werkstoffe und Befestigungstechniken zur Paarung Schneidkörper / Verbindungselement / Halter.

Die Paarung Hartmetall - Hartmetall läßt kaum ein Schrumpfen aber Kleben und Löten zu, während ein Verbindungselement - bevorzugt - aus Stahl leicht ein Einschrumpfen und Ausschrumpfen im Halter zuläßt und zugleich einfach in einen Schneidkörper aus Hartmetall gelötet werden kann. Der Fachmann kennt die vorteilhaft zu verwendenden Kombinationen.

Anhand einer schematischen Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1a - f Ausführungsformen der Erfindung mit unterschiedlichen

Ausformungen eines angefügten zapfenförmigen

Verbindungselementes mit Gewindeabschnitt; Fig. 2a - b Ausführungsformen der Erfindung mit unterschiedlichen Ausformungen eines angefügten hülsenförmigen

Verbindungselementes mit Gewindeabschnitt; Fig. 3 einen Schneidkörper mit integralem Zapfen und

Mitnehmereinrichtung, eingeschrumpft in einen Halter, Fig. 4 einen Schneidkörper mit angefügter Hülse und Mitnehmereinrichtung, eingeschrumpft in einen Halter,

Fig. 5 einen Schneidkörper mit angefügtem Zapfen und

Mitnehmereinrichtung, eingeschrumpft in einen Halter, Fig. 6a - c zwei unterschiedliche Werkzeuganordnungen mit eingespanntem Werkzeug, Fig. 7a - k Werkzeug und fünf Spanneinrichtungen in

Werkzeuganordnungen, Fig. 8a - b Werkzeuganordnung mit gespanntem Schneidkörper.

Im folgenden werden für identische oder äquivalent funktionierende Teile dieselben Bezugszeichen benutzt, um die Erfindung im Prinzip zu verdeutlichen.

In der Zeichnung ist ein Schneidkörper 1 mit einer Vielzahl von eingeschliffenen Schneiden aus Hartstoff zum Beispiel Voll-PKD mit einem Verbindungselement 2 gezeigt, mit dem es im Werkzeugschaft 3 eines

Halters gespannt wird. Der Halter ist seinerseits mit einem Maschinenschaft 10 und einer Einrichtung 11 zum Spannen des Halters in einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine versehen.

Der Schneidkörper 1 ist mit einer zylindrischen Vertiefung 11 , die sich innerhalb einer Ringfläche 12 am rückwärtigen Teil des Schneidkörpers befindet versehen (Fig. 1a,c, 2a, b, 4, 5). In den Figuren 1 b,e,f und 7a ist die Vertiefung in derselben Position konisch ausgebildet. Ein Verbindungselement 2 weist komplementär und passgenau dazu einen entsprechenden Zapfen mit ringförmiger Stirnfläche 26 und zylindrischer oder konischer Oberfläche 27 ausgestaltet. Die innere Oberfläche der Vertiefung 11 und die Oberfläche 26 sind durch Lot miteinander verbunden, sodass das Werkzeug einstückig ist. Anstelle oder zusätzlich den genannten Flächen können auch die aneinander liegenden Ringflächen durch Löten oder andere entsprechende Verfahren verbunden sein. Zur Verbesserung der Kraftübertragung im Sinne einer Mitnehmereigenschaft können die einander kontaktierenden Stirnflächen am Schneidkörper und

Verbindungselement mit aufrauenden Schichten, z.B. eingebrachtes Diamantpulver, versehen sein. Als Verbindungsverfahren können auch Schrumpfen, Schweißen, Kleben oder Sintern angewendet werden, wobei es auf das Material der Verbindungselemente ankommt, wie der Fachmann weiß.

In Fig 1a ist das Element 2 als Zapfen, im Falle der Fig. 2a,b als Hülse zum

Halterseite hin ausgebildet.

Zum genauen Fügen wegen des gewollten sehr genauen Rundlaufs des Werkzeuges und der Möglichkeit, das einstückige Werkzeug schnell gegen ein anderes nach Verbrauch der Schneiden auszutauschen, hat das

Verbindungselement einen passgenauen Fügebereiche 8 bzw. im Falle von zwei hintereinander liegenden Fügebereichen auch 8' mit zwischenliegendem Gewinde 7. Die Fügebereiche können doppelt-konisch wie in Fig. 1a, 2a, einfach konisch gemäß Fig. 1d, f, 3 -6 ,7a, h sein oder doppelt zylindrisch gemäß Fig. 2b, einfach zylindrisch nach Fig. 1 b, c,e, 7b - e sein mit entsprechend genauer Führung.

Das Werkzeug gemäß den Fig. 1a, 2a, b kann so einfach auf den komplementär gestalteten Halter aufgeschraubt werden, wobei diese gesamte Werkzeuganordnung von einer Kühlmittelbohrung 6 durchzogen ist. Gemäß Fig 1b, c, e kann im Fügebereich 8 die einfach zylindrische Führung 31 ergänzt sein durch eine Plananlage 31 der Stirnflächen von Halter und Werkzeug / Verbindungselement oder gemäß Fig. 1d eine zylindrische mit einer konischen Führung zwischen den Bauteilen 2 und 3 kombiniert sein. In den Fig. 1b - f, 6 und 7 wird das Werkzeug 1 mittels von der Maschinenseite her bedienbarer Zugstange 5 mit Gewinde 7, welches in entsprechendes Gewinde am Verbindungselement greift, am Halter 3 fixiert werden.

Fig. 1 b, d - f, 3 - 7 zeigen die vorzugsweise Verwendung von Mitnehmereinrichtungen 4 zwischen Halter 3 und Werkzeug 1 , 2.

Fig 3 - 5 zeigen Varianten, bei denen das Verbindungselement konisch einstückig in integraler Form mit dem Schneidkörper (Fig.3) oder in angefügter Form (Fig. 4,5) ausgebildet und in den bzw. auf den Halter aufgeschrumpft ist. Die Fügebereiche 8, am Halter die Flächen 31 und am Verbindungselement die Flächen 21 , 22 weisen dann natürlich eine entsprechende Presspassung auf.

In Fig. 6 a - c ist das Verbindungselement 2 durch ein Zwischenglied in Form einer Spannzange 9, die den Zapfen 91 umgreift und in Teil 92 geführt wird, (Fig. 6a und um 90 Grad versetzt in Fig. 6b) gehalten, während in Fig. 6c der Zapfen mit Gewinde 7 von einer Hülse 52 mit Innengewinde umschlossen wird, wobei die Hülse mit der Zugstange 5 durch den Stift 51 gekoppelt ist.

Bei der Werkzeuganordnung gemäß Fig. 7b - 7g wird prinzipiell ein Werkzeug gemäß Fig. 7a verwendet. Bei Fig. 7b - e werden Teil 2 und

Zugstange 5 mit Zwischenstück 53 durch Bolzen 42 gekoppelt, der gemäß Fig 7b zugleich in der Nut 41 liegend als Mitnehmer fungiert, währen gemäß Fig. 7c, d der Halter eine separate Mitnehmernase 4 hat, die in den Schneidkörper 1 in eine Aussparung eingreift. Gemäß Fig. 7e kann zur Vereinfachung der Montage der Bolzen 42 auch den Halter durchgreifen. In Fig. 7h - k ist ein Werkzeughalter mit Schaft 35 aus Schwermetall dargestellt, der als teures Einzelteil mit dem Maschinenschaft 10,11 gekoppelt ist. Die Schnitte A-A in Fig. 7i bzw. 7k zeigen eine alternative Ausbildungen von Mitnehmereinrichtungen am Halter / Werkzeug.

Fig. 8 zeigt ein Werkzeug mit integraler Ausbildung von Schneidkörper 1 und Verbindungselement 2 in Kombination mit einem Halter 3, wobei das Werkzeug mittels von der Stirn her eingeschraubtem Gewindebolzen in einer Zugstange 5 oder im Halter 3 selbst fixiert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Werkzeug für spanende Bearbeitung mit Hochgeschwindigkeitsmaschinen, umfassend einen Schneidkörper aus Hartstoff mit drei oder mehr Schneiden und ein damit unlösbar gekoppeltes Verbindungselement, präzise gefertigt aus Stahl, wobei der Schneidkörper an seiner Rückseite eine ringförmige Fläche aufweist, die eine zur Längs-Mittelachse des Werkzeuges rotationssymmetrisch und innerhalb einer Ringfläche ausgeformte Vertiefung mit Wandoberflächen umgibt, die mit wesentlichen Teilen komplementär gestalteter Oberflächen innerhalb einer Ringfläche des Verbindungselements und / oder an den Ringflächen durch Löten, Schweißen, Sintern, Schrumpfen oder Kleben unlösbar verbunden sind, wobei mindestens Teile der Ringflächen plan aneinander liegen.

2. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung zylindrisch, konisch oder konisch-zylindrisch ausgebildet ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung Stufen aufweist.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement für das formschlüssige

Befestigen an einem Werkzeughalter in einem Zapfen endet, der vorzugsweise ein Gewinde oder einen Durchbruch quer zur Mittelachse aufweist.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement für das formschlüssige Befestigen an einem Werkzeughalter in einem Zapfen endet, der einen passgenauen konzentrischen Fügebereich und einen Rücksprung zur Aufnahme eines Mitnehmers aufweist.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Verbindungselement der Zapfen mit

Gewinde ein Innengewinde oder Außengewinde aufweist, welches schaftseitig hinter einem Fügebereich mit passgenauer Kontur am Zapfen angeordnet ist.

7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fügebereich mindestens einen als Zylinder oder Konus oder Gleichdick ausgebildeten Abschnitt hat.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fügebereich in Abschnitte gestuft ist.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Fügebereich zum Halter hin sich an das Gewinde anschließt.

10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement für das formschlüssige Befestigen an einem Werkzeughalter als Hülse zur Aufnahme eines komplementär am Halter ausgebildeten konzentrischen Zapfens ausgebildet ist.

11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper ausgewählt wird aus der Schneidstoffgruppe, umfassend Hartmetall, Cermets, Keramik, Voll- PKD, PCBN und mit PKD- oder CBN- oder Nano-Schichten versehene Schneidstoffe, vorzugsweise aufgebracht durch PVD oder CVD -Beschichtungsverfahren.

12. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkörper und das Verbindungselement mit einer durchgehenden Kühlmittelbohrung versehen sind.

13. Werkzeuganordnung, insbesondere für spanende Bearbeitung mit Hochgeschwindigkeitsmaschinen, umfassend einen Halter mit Maschinenschaft für die Aufnahme in einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine und einen schlanken

Werkzeugschaft, mit einer beide Schäfte durchdringenden Bohrung im Bereich der und im wesentlichen konzentrisch zur Längs- Mittelachse, ein einstückiges Werkzeug aus einem Schneidkörper und einem unlösbar daran angebrachten Verbindungselement, insbesondere

Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mittels vom Maschinenschaft her zu bedienender Zugstange im Halter formschlüssig arretierbar ist, wobei der Halter mit einem mit der Mittelachse fluchtenden passgenauen Fügebereich für Teile des Verbindungselementes, der sich im Endbereich des Werkzeugschaftes in Achsrichtung erstreckt, und einer Mitnehmereinrichtung für das Werkzeug am Halter und / oder der Zugstange ausgestattet ist.

14. Werkzeuganordnung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen Werkzeugschaft, der mindestens teils aus Hartmetall oder Schwermetall wie Wolfram oder anderen Metallen oder Metalllegierungen besteht.

15. Werkzeuganordnung, insbesondere für spanende Bearbeitung mit Hochgeschwindigkeitsmaschinen, umfassend einen Halter mit Maschinenschaft für die Aufnahme in einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine und einen schlanken Werkzeugschaft mit einer beide Schäfte durchdringenden Bohrung im Bereich der und im wesentlichen konzentrisch zur Längs-Mittelachse, ein einstückiges Werkzeug aus einem Schneidkörper , insbesondere aus Material gemäß Anspruch 5, und einem unlösbar daran angebrachten Verbindungselement, insbesondere Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches im Halter formschlüssig und eingeschrumpft arretiert ist, wobei der Halter mit einer mit der Mittelachse fluchtenden, vorzugsweise konischen Zentrierung für mindestens Abschnitte des Verbindungselementes, die sich im Endbereich des Werkzeugschaftes in Achsrichtung erstreckt, und einer Mitnehmereinrichtung für das Werkzeug ausgestattet ist.

16. Werkzeuganordnung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen ganz aus Stahl bestehenden Werkzeugschaft.

17. Werkzeuganordnung nach Anspruch 13 oder 15, gekennzeichnet durch ein nur aus Schneidstoff bestehendes Werkzeug, umfassend den Schneidkörper und ein durch integrales Anformen unlösbares Verbindungselement.

18. Werkzeuganordnung, insbesondere für spanende Bearbeitung mit Hochgeschwindigkeitsmaschinen, umfassend einen Halter mit Maschinenschaft für die Aufnahme in einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine und einen schlanken Werkzeugschaft mit einer das Werkzeug und mindestens teils den Werkzeugschaft durchdringenden Bohrung im Bereich der und im wesentlichen konzentrisch zur Längs-Mittelachse, ein einstückiges

Werkzeug aus einem Schneidkörper , insbesondere aus Material gemäß Anspruch 5, und einem unlösbar daran angebrachten Verbindungselement, insbesondere Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, oder integral mit dem Schneidkörper ausgebildetes Verbindungselement, wobei der Halter mit einer mit der Mittelachse fluchtenden, vorzugsweise konischen, Zentrierung für Teile des Verbindungselementes, die sich im Endbereich des Werkzeugschaftes in Achsrichtung erstreckt, und einem Mitnehmer für das Werkzeug ausgestattet ist und ein Verbindungsmittel das Werkzeug durchgreift im Halter fixiert.

19. Verfahren zu Herstellung eines Werkzeuges nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten: Herstellen eines Schneidkörpers aus Hartstoff, Herstellen einer Vertiefung im rückwärtigen Teil das Schneidkörpers für ein Verbindungselement,

Fügen des Schneidkörpers mit dem Verbindungselement, Schleifen der Werkzeugschneiden, gegebenenfalls Beschichten des Schneidkörpers.

20. Verwendung eines Schneidkörpers aus Hartstoff mit einem integralen oder daran angebrachten Zapfen als Verbindungselement zum Einschrumpfen des Schneidkörpers in einen komplementär ausgebildeten Halter für den Schneidkörper, wobei der Zapfen zu seinem Ende hin verjüngt wird, in den Schneidkörper eine Aussparung eingebracht und der Halter mit einer in die Aussparung greifenden Nase versehen wird.