WO2009007097A1 - Verfahren zur kühlung und schmierung eines maschinenwerkzeugs, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und maschinenwerkzeug - Google Patents

Verfahren zur kühlung und schmierung eines maschinenwerkzeugs, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und maschinenwerkzeug Download PDF

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WO2009007097A1
WO2009007097A1 PCT/EP2008/005586 EP2008005586W WO2009007097A1 WO 2009007097 A1 WO2009007097 A1 WO 2009007097A1 EP 2008005586 W EP2008005586 W EP 2008005586W WO 2009007097 A1 WO2009007097 A1 WO 2009007097A1
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cooling
lubricating medium
tool
workpiece
cutting plate
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/005586
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English (en)
French (fr)
Inventor
Felix Mittelfarwick
Original Assignee
Felix Mittelfarwick
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/10Cutting tools with special provision for cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2250/00Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
    • B23B2250/12Cooling and lubrication

Definitions

  • the present invention relates to a method for cooling and lubricating a machine tool for a machining of a workpiece and for cooling and lubrication of the machined workpiece, wherein the tool is equipped with at least one cutting plate with at least one engaging in the processing in the cutting edge and on the or in the tool at least one cooling and lubricating medium channel is provided, is guided by the at least one cooling and lubricating medium jet under pressure to the cutting plate. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method and a machine tool.
  • a machine tool which is mounted replaceably on a cylindrical mandrel.
  • the mandrel is provided with at least one internally extending outwardly cooling and lubricating medium channel, which opens into an annular distribution groove, connect to the coolant holes of the tool, which lead to flutes of the tool.
  • a tool shown in this document as an exemplary embodiment is a milling cutter with a plurality of indexable inserts.
  • the cooling and lubricating medium channels lead into each of the corresponding to a cutting chip flute.
  • the cooling and lubricating medium passages may be aligned with the inserts.
  • cooling and lubricating medium channels have branches in the mouth region or that a larger number of cooling and lubricating medium channels are provided, which supply cooling and lubricating medium to all cutting plates.
  • a disadvantage is to be regarded in this known machine tool, that with the existing configuration of the cooling and lubricating medium channels effective cooling of the cutting plate is not guaranteed. In particular, this is because of the use of the Tool the chips lifted from a workpiece holding the supplied cooling and lubricating medium from the area of the most mechanically and thermally stressed cutting edge of the insert. This means that the cooling is not intensively effective precisely where it is most needed.
  • the heat generated must first be dissipated through a certain path by heat conduction within the insert before the heat then pass into the cooling and lubricating medium and can be dissipated by this.
  • Another machine tool is known from DE 30 04 166 C2.
  • This known tool comprises a tool holder with a seat for receiving a cutting insert and with a clamping device for securing the cutting insert in the seat.
  • this cutting tool has a resting on the cutting insert separate chip breaker or chip breaker, said cutting insert and cutting regulator or chip breaker with open against each other, provided with a bore in the tool holder channels for carrying a cooling and lubricating medium.
  • the laterally open cooling and lubricating medium channels not only between the cutting insert and chip regulator or chip breaker, but in addition also provided between the cutting insert and this receiving washer.
  • the provided on both sides of the cutting insert cooling and lubricating medium channels are connected by a self-drilling in the cutting hole.
  • the limitation of the operating speed is based in particular on the fact that steam forms at too high speed on the cutting plate from the cooling and lubricating medium, which acts thermally insulating and prevents heat dissipation, whereby the cutting edge of the cutting plate would be destroyed quickly.
  • the working speed must therefore be remain so low that no vapor bubbles form in the cooling and lubricating medium.
  • EP 0 775 031 B1 shows an apparatus and a method for cutting a workpiece with a cutting tool.
  • the cutting tool has a rake face and a flank face, a chip breaker adjacent to the rake face, and a nozzle for directing a cooling liquid onto the rake face and under chips cut from the workpiece.
  • the ceramicyogs-stechnik is supplied as a cryogenic coolant through a vacuum-jacketed line of the nozzle. Cooling is either the rake surface or the flank surface or both the rake surface and the flank surface are cooled.
  • EP 0 842 722 B1 shows a cutting tool with an insert, which is placed with its underside on a support body with a porous material structure. Through the pores of the support body, a cooling medium can flow.
  • the cooling medium is introduced into the support body; through a second opening, which is located near a cutting edge of the tool, the cooling medium exits from the porous support body.
  • the underside of the cutting plate can be cooled well with this function, with the porous support body targeted delivery of the cooling medium for the mechanically and thermally highest loaded cutting edge can not be achieved. Rather, the cooling medium occurs at a distance from the cutting edge on the underside of the insert in the clearance angle between the workpiece and the tool. There, the cooling medium is kept away from the cutting edge of the cutting plate by the workpiece moving away from the cutting edge. A good cooling and lubrication of the cutting edge is thus not guaranteed with this tool.
  • a tool for machining a workpiece has an insert and two coolant nozzles, each of which can deliver a coolant jet under high pressure.
  • a first nozzle is disposed at the top of the tool and the coolant jet expelled from this nozzle is oriented at an acute angle to the chip deflector to introduce the coolant stream between the underside of the raised chip and the chip deflector.
  • the second nozzle is provided below the tool and aligned so that from a coolant jet parallel to the free surface of the tool in the direction of the cutting plate can be brought out. It can be used during a machining either one or two coolant jets.
  • the object is to provide a method of the type mentioned above, an apparatus for performing the method and a machine tool with which the disadvantages of the prior art are avoided and with which in particular a reduction of the mechanical and thermal load of Cutting plate and thus a longer life and / or a higher operating speed of the tool and a machine tool equipped therewith can be achieved, at the same time a good dissipation of the lifted by means of the tool from a workpiece shavings should be guaranteed.
  • the solution of the part of the object relating to the method succeeds according to the invention with a method of the type mentioned above, which is characterized by the fact that the at least one cooling and lubricating medium jet is directed into a crack advancing between a workpiece lifted off the workpiece and forming a machined workpiece during its machining Span and a lying under the chip workpiece surface is applied.
  • the at least one or even an additional cooling and lubricating medium jet is purposefully introduced into a crack lead, which always inevitably forms on the machined workpiece.
  • the greatest thermal load of the tool and workpiece wherein both the tool in the region of its engaging cutting edge and the workpiece in the region of the raised chip and the adjacent workpiece surface are effectively cooled by the inventive method.
  • the second significant advantage of the method according to the invention is that the blade of the tool is effectively lubricated by the special and targeted supply of cooling and lubricating medium in the crack advance. Between the cutting edge and the lifted chip, a cooling and lubricating medium film forms, which acts as a lubricant and thus reduces friction. This reduces the mechanical wear of the cutting plate to a previously considered possible low level. This and the reduced thermal stress The tool receives a much longer service life at a given operating speed. Alternatively, with the tool for a given service life, a significantly higher operating speed and performance can be achieved during machining.
  • a first preferred way to bring the cooling and lubricating medium into the crack advance is that the cooling and lubricating medium is passed through the tool and discharged as at least one cooling and lubricating medium jet in a region of the cutting plate, the workpiece seen from behind the engaging cutting edge and in front of a Spangleit Structure, in which when machining the workpiece of the lifted off this chip strikes the cutting plate, is located.
  • the cooling and lubricating medium is thus brought here under the chip in the crack advance.
  • cooling and lubricating medium jet is discharged in the form of at least one flat or multiple jet.
  • a second preferred way to bring the cooling and lubricating medium into the crack advancement is that the cooling and lubricating medium jet is directed as a directed jet parallel to and along the engaging cutting edge of the tool through an open side of the crack advancing therein.
  • the cooling and lubricating medium is brought here from the side under the chip and in the crack advance.
  • a further embodiment of the abovementioned second preferred option for bringing the cooling and lubricating medium into the advance of the crack provides that the cooling and lubricating medium discharged parallel to the engaging cutting edge beam is formed into a beam at least approximately adapted to the free cross section of the open side of the crack advancing. In this way, the maximum possible amount of cooling and lubricating medium is introduced into the crack advance, while at the same time an unnecessarily large cooling and Schmiermediumaustrag is avoided.
  • a further cooling and lubricating medium jet can be additionally applied parallel to a free surface of the cutting insert facing the workpiece in the direction of the engaging cutting edge of the tool between the free surface and the workpiece.
  • the cooling and lubricating medium jet applied parallel to the flank face of the cutting insert is expediently shaped as a flat or multiple jet sweeping across the width of the flank face.
  • the cooling and lubrication medium jet applied parallel to the free surface of the cutting tip! be passed through several in the open space parallel to each other or diverging and perpendicular or at one of them up to 45 ° deviating angle to the cutting edge extending grooves.
  • Yet another measure to increase the cooling and lubrication of tool and workpiece is that preferably additionally a cooling and lubricating medium jet is discharged against the span direction in a region of the cutting plate, seen from the workpiece behind a Spangleit Structure in which during processing of the workpiece strikes the lifted span of this chip on the cutting plate lies.
  • this additional cooling and lubricating medium jet advantageously also causes a reduction in the friction of the chip on the tool, so that it is less stressed and wears more slowly.
  • Another measure for achieving a good guidance of the cooling and lubricating medium jet is that preferably before the Spangleit Structure and / or the spent behind the Spangleit Structure cooling and Schmiermedium- is passed through several in the Spangleit formulation at an acute angle or parallel to each other and the chip span direction extending grooves.
  • the grooves are covered on their open groove side over at least part of their length by the lifted, sliding chip.
  • the coverage of the grooves by the chip over a sufficient length which prevents a significant loss of coolant and lubricant can be achieved.
  • a liquid in particular water or oil or an oil-water emulsion, is preferably used as the / a cooling and lubricating medium.
  • a liquid advantageously has a high heat transport capacity, so that a fast and effective heat dissipation is achieved.
  • To the liquid cooling and lubricating medium no special requirements must be made; z. B. are also common and marketable Bohremulsionen suitable for this purpose.
  • a cooling and lubricating medium a mixture of gas and liquid, in particular an air-oil mixture, or a gas, in particular air or an inert gas can be used. Since several cooling and lubricating medium jets can be used in parallel in the method according to the invention, these can also consist of different liquids and / or gases.
  • the cooling and lubricating medium with a pressure of at least 100 bar, preferably at 250 bar, is supplied and / or with an exit velocity of at least 80 m / s is applied.
  • a pressure of at least 100 bar preferably at 250 bar
  • an exit velocity of at least 80 m / s is applied.
  • the cooling and lubricating medium is supplied with a pressure of up to 1000 bar.
  • a device which is characterized in that the at least one cooling and lubricating medium channel is arranged and aligned in such a way that at least one of these a cooling and lubricating medium jet can be selectively introduced into a chip leading edge formed on the machined workpiece during machining thereof between a chip lifted from the workpiece and a workpiece surface located below the chip.
  • the method described above can be carried out effectively and reliably, with the technical effort to be achieved with regard to the device being kept within reasonable limits.
  • the machine tool and the pump for the cooling and lubricating medium are coordinated so that the desired introduction of the cooling and lubricating medium is effected in the crack advance.
  • a cooling and lubricating medium channel for the cooling and lubricating medium jet passes through the tool and terminates in a region of the cutting plate, seen from the workpiece behind the engaging cutting edge and in front of a Spangleit Structure, in which in the machining of the workpiece of the lifted off this chip strikes the insert, lies.
  • the cooling and lubricating medium jet in the form of at least one flat or multiple jet can preferably be carried out.
  • Cooling and lubricating medium beam is formed to a beam at least approximately adapted to the free cross section of the crack advance.
  • Additional cooling and lubrication can be achieved by additionally arranging a further cooling and lubricating medium channel arranged parallel to a free surface of the cutting insert facing the workpiece in the direction of the engaging cutting edge of the tool between the free surface and through an appropriately arranged and aligned further cooling and lubricating medium channel Workpiece can be brought out.
  • the cooling and lubricating medium jet which can be brought out parallel to the free surface of the cutting plate, is shaped as a flat or multiple jet sweeping over the width of the free surface.
  • a further cooling and lubricating medium jet can be brought out against the spanwise direction in a region of the cutting insert by means of a correspondingly arranged and aligned further cooling and lubricating medium channel, viewed from the workpiece behind a chip guiding surface. in which in the machining of the workpiece which lifted from this span meets the cutting plate lies.
  • the grooves can be covered at its open groove side over at least a portion of its length by the lifted, sliding Span during a cutting process. It can be achieved by suitable adaptation between the tool and span the desired coverage of the grooves to a sufficient extent and without further aids
  • a nozzle is provided at the end of the / each cooling and lubricating medium channel for beam shaping and alignment of the cooling and lubricating medium jet. This allows a very accurate and concentrated feeding of the cooling and lubricating medium to the desired locations.
  • a region of the associated cooling and lubricating medium channel located in the flow direction immediately in front of the nozzle can be designed as a diffuser.
  • each cooling and lubricating medium channel is formed as connected to the tool line and / or as integrated into the tool channel.
  • the invention proposes that at least one of the integrated cooling and lubricating medium channels in the tool is at least partially designed as a sintered channel, the interconnected by interconnected cavities between each other Sintering process associated hard metal or ceramic balls is formed.
  • adjustable or shut-off means for selectively blocking and releasing the / each cooling and lubricating medium channel are provided on or in the tool. So you can select the appropriate channel.
  • the blocking means depend on a clamping position or location of the cutting edge. plate on a support of the tool in an open state or a closed state. Separate shut-off, such as valves o. The like., Are then not needed.
  • the invention proposes that at least one main channel branching into the cooling and lubricating medium channels is provided on or in the tool. It is then sufficient to connect a single cooling and lubricating medium supply line to the main channel.
  • the tools of the device are designed and used differently.
  • the tool is a stationary in use or a non-rotating tool moving and that the tool at least one connected to the main channel or with the / each cooling and lubricating medium cooling and lubricating medium channel connected line connection for releasable attachment a cooling and lubricating medium supply line is provided. This makes connecting and disconnecting the cooling and lubricating medium supply line quick and easy, which contributes to a quick tool change.
  • the tool is a rotating tool in use and it is on the tool itself and / or on this holding tool holder at least one executed with a rotary seal and with the main channel or with the / each cooling and lubricating medium ausconference cooling and lubricating medium channel connected cooling - And lubricating medium supply channel provided with a line connection for a cooling and lubricating medium supply line.
  • the connection and disconnection of the cooling and lubricating medium supply is fast and easy in front of him.
  • the cutting plate is a hard metal cutting plate.
  • a machine tool which is characterized in that it is the in one or more of the claims 16 to 36 specified tool features.
  • FIG. 1 shows a machine tool that engages in a rotating workpiece, in side view
  • FIG. 2 shows the machine tool in a first embodiment as a turning steel, in side view
  • FIG. 3 shows the machine tool from FIG. 2, in plan view
  • FIG. 4 shows the rotating workpiece with the cutting steel engaging the cutting tool, in a perspective view
  • FIG. 5 shows an engagement region between the workpiece and the turning tool from FIG. 4 in an enlarged view with a slightly changed viewing direction
  • FIG. 6 shows the machine tool in a second embodiment as an indexable insert, in cross-section
  • FIG. 7 shows the indexable insert from FIG. 6, in plan view
  • FIG. 8 shows an enlarged view of the detail of the indexable insert circled in FIG.
  • FIG. 9 shows the detail of the indexable insert according to FIG. 8 in a section along the line IX-IX in FIG. 8, FIG.
  • FIG. 10 shows the rotating workpiece with the cutting-in indexable insert, in a perspective view
  • FIG 11 shows the rotating workpiece with the cutting-in indexable insert, in cross section.
  • FIG. 1 shows a machine tool 1 during its use during a machining of a workpiece 4.
  • a cutting plate 2 of the machine tool 1 is visible at the bottom right; on the left in FIG. 1 a part of the workpiece 4 is shown.
  • the upper side of the cutting plate 2 forms the Spangleit Chemistry 21.
  • the workpiece 4 is a rotating workpiece whose direction of rotation is indicated by the rotary arrow 40.
  • the feed takes place here in the axial direction of the workpiece 4, i. perpendicular to the plane of the drawing.
  • the machine tool 1 with the cutting plate 2 has a cooling with here a total of four cooling and lubricating medium jets.
  • the first cooling and lubricating medium jet 31 ' extends from the right under the chip 41 in the direction of the cutting edge 20.
  • the third cooling and lubricating medium jet 33' extends parallel to the free surface 23.
  • the second cooling and lubricating medium jet (compare numeral 32 'in FIG. 3) extends perpendicularly to the plane of the drawing from top to bottom into the plane of the drawing and is therefore shown in FIG. 1 as a dot.
  • the cooling and lubricating medium is discharged by means of a suitable and suitably designed pump with very high pressure of at least 100 bar, preferably of about 250 bar, and an exit velocity of at least 80 m / s. This is at least a certain proportion of the cooling and Lubricating medium able to get into the crack lead 42 within the workpiece 4 into it.
  • This has the positive consequence that a cooling and lubricating medium film can form between the underside of the raised chip 41 and the upper side of the cutting edge 20 and the chip guiding surface 21.
  • This film ensures a particularly low friction during the machining process, which keeps the wear of the cutting edges 20 of the cutting plate 2 particularly low.
  • the three cooling and lubricating medium jets 31 'to 33 "ensure particularly intensive cooling of the cutting plate 2 and in particular its cutting edge 20 engaged with the workpiece 4, so that the thermal stress on the cutting plate 2 and the workpiece 4 is kept low ,
  • FIG. 1 makes clear the shape of the crack lead 42, which inevitably results in the workpiece 4 during machining by the cutting insert 2.
  • the second cooling and lubricating medium jet 32 "extending perpendicular to the plane of the drawing deliberately and intensively introduces cooling and lubricating medium into the crack advancing portion 42.
  • the entire volume of the crack advancing portion 42 is filled with the cooling and lubricating medium in motion, as in FIG is indicated by the crosshatch in the crack advance 42 drawing.
  • FIGS. 2 and 3 a turning tool is shown as the first embodiment of a machine tool 1.
  • This machine tool 1 consists of an elongated, square in cross-section here carrier or base body 10, with the one end of a hard metal cutting plate 2 is connected.
  • the carbide cutting plate 2 has for this purpose a central opening 22, through which a fastening screw is guided, which is not specifically shown in the drawing.
  • the carbide cutting plate 2 has two cutting edges 20, with which a not shown here, clamped and rotating workpiece is machinable.
  • the cutting plate 2 On its upper side, the cutting plate 2 on a Spangleit Structure 21, which serves to dissipate the lifted off the workpiece chip.
  • the in Figure 1 according to The cutting edges 20 each lie in the corner region or transition region from the respective free surface 23 to the upper-side chip-guiding surface 21.
  • the machine tool 1 means for cooling and lubrication of the cutting plate 2 and the machined, not shown here workpiece and for removing chips by means of a cooling and lubricating medium.
  • a line connection 36 is provided, to which a preferably flexible supply line, e.g. an armored hose for supplying the cooling and lubricating medium, e.g. a liquid cutting or drilling emulsion, can be connected.
  • a cooling and lubricating medium channel 30 From the line connection 36 is in the carrier 10, a cooling and lubricating medium channel 30 from.
  • This channel 30 branches here into a total of three further cooling and lubricating medium channels 31, 32, 33, which likewise extend essentially within the carrier 10.
  • the first continuing cooling and lubricating medium channel 31 extends to the top of the carrier 10 and there goes over into a parallel to the top of the carrier 10 extending short pipeline. As shown particularly clearly in FIG. 3, the pipeline forming the last section of the cooling and lubricating medium channel 31 first extends to the longitudinal side of the carrier 10 and bends there in the direction of the cutting plate 2. Immediately before the right in Figures 2 and 3 edge of the cutting plate 2 ends the cooling and lubricating medium channel 31. Through this channel 31, a first cooling and lubricating medium beam 31 'can be brought out, the cutting plate 2 along its facing in Fig. 2 the viewer's cutting edge 20 and Spangleit Structure 21 flows over.
  • a second continuing cooling and lubricating medium channel 32 leads from the channel 30 also to the top of the carrier 10, but now in a region directly to the free, in Figures 2 and 3 left front end. From there, the cooling and lubricating medium channel 32 also continues in a short pipeline, which runs perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 2 and ends immediately in front of the rear edge of the cutting plate 2 in FIG. Through this second cooling and lubricating medium channel 32, a second cooling and lubricating medium jet 32 "can be brought out, which the cutting plate 2 along its second, left in Figure 2 and 3 lying cutting edge 20 and of this adjacent region of Spangleit Structure 21 flows over.
  • a third continuing cooling and lubricating medium channel 33 initially proceeds obliquely downward from the channel 30 in the direction of the free front end of the carrier 10. Shortly before the end face, the cooling and lubricating medium channel 33 is angled upward. Through this cooling and lubricating medium channel 33, a third cooling and lubricating medium beam 33 'can be brought out, which flows over the free surfaces 23 of the cutting plate 2 from bottom to top.
  • cooling, lubrication and flushing of the cutting plate 2 with a total of three cooling and lubricating medium jets 31 ', 32' and 33 'thus takes place.
  • Each of the cooling and lubricating medium jets 31 'to 33 "has its own jet direction, thereby achieving particularly intensive and effective cooling of the cutting plate 2.
  • chips are washed off the cutting area of the tool 1 effectively.
  • the cooling and lubricating medium under a high pressure of at least 100 bar and more, in particular up to 1000 bar, and accordingly with a very high exit velocity of at least 80 m / s and more is applied.
  • the cooling and lubricating medium is able to reach a relatively narrow crack advance in a sufficiently large amount and with a sufficiently large throughput and even against the direction of movement of lifted chips cover very wide flow paths and so the thermal and mechanical reach particularly stressed and stressed areas of both the workpiece and the cutting plate 2 and its cutting 20.
  • all three beams 31 'to 33' can be used simultaneously or two of the beams 31 'to 33' simultaneously or only a single one of the beams 31 'to 33'.
  • FIG. 4 shows a perspective side view of the machine tool 1 from FIGS. 2 and 3 during its use in the machining of a rotating, cylindrical workpiece 4.
  • the tool 1 with its carrier 10 is partially visible.
  • the cutting plate 2 is here a turning plate made of hard metal, which has a total of four cutting edges 20, of which in the machining process shown in Figure 4 of the workpiece 4, two cutting edges 20 are engaged with the workpiece 4.
  • the machine tool 1 is moved to the left in the axial direction of the workpiece 4, while simultaneously rotating the workpiece 4 in the direction of the rotary arrow 40.
  • a chip 41 is lifted from the outer region of the workpiece 4, which slides over the top Spangleit Structure 21 of the cutting plate 2 and then dissipated in a known manner or falls by gravity down.
  • cooling and lubricating medium channels 31 and 32 are visible, which are designed as pipelines on their last section which can be seen in FIG. 4. Over their further course are the cooling and lubricating medium channels 31 and 32 in the interior of the carrier 10 and are therefore not visible.
  • the cooling and lubricating medium channel 31 is aligned in its tubular end region parallel to the pointing in Figure 4 to the left, engaging blade 20 of the cutting plate 2. An emerging from this channel 31 cooling and lubricating medium beam 31 'thus occurs parallel to the associated cutting edge 20 in the forming on the workpiece 4 Rißvoreilung 42 a.
  • a second cooling and lubricating medium jet 32 ' which is discharged from the channel 32, flows parallel to the second, in Figure 4 at the outer end of the tool first lying cutting edge 20 off.
  • third channel 33 is not visible in Figure 4, since it is covered by the carrier 10.
  • FIG. 5 shows the machine tool 1 and the workpiece 4 from FIG. 4 in an enlarged view and in a slightly different viewing direction.
  • the machine tool 1 is shown, which also consists here of the carrier 10 and the Erten Erten cutting 2.
  • the pointing to the left in Figure 5 cutting edge 20 and facing away from the viewer further cutting edge 20 of the cutting plate 2 are in engagement with the workpiece 4 to remove the chip 41 of this.
  • the chip span direction is indicated on the upper side Spangleit Structure 21 of the cutting plate 2.
  • the first cooling and lubricating medium jet 31 ' is introduced in a targeted manner into the crack advancement 42 forming on the workpiece 4 during the machining.
  • the second cooling and lubricating medium jet 32 is discharged, which runs parallel to the cutting edge 20 facing the outer circumference of the workpiece 4 and which here at least in part is introduced into a gap space between the outer periphery of the workpiece 4 and a side surface of the chip 41 facing the outer periphery of the workpiece 4.
  • Figures 6 to 9 show a further embodiment, in which case only one hard metal cutting plate 2 is shown as part of the otherwise not shown machine tool 1.
  • the complete cutting plate 2 which is designed here as an indexable insert, shown in a cross section.
  • the cutting plate 2 here has the known and conventional form of a flat square plate with a central opening 22, which serves to perform a fastening screw.
  • the cutting plate 2 is circumferentially formed with cutting edges 20.
  • the cutting edges 20 are formed on the outer edge of a cutting body made of a particularly hardened material. This cutting body are clamped on the upper side and underside, for which purpose the cutting plate 2 has an upper clamping plate 24, a lower clamping plate 24 'and a filler body 25 arranged therebetween.
  • a cooling and lubricating medium leading cooling and lubricating medium channel 30 for the supply of cooling and lubricating medium to the cutting 20 is provided.
  • This cooling and lubricating medium channel 30 passes radially outward into cooling and lubricating medium channels 31, 33, which are directed from two sides in each case in the direction of the cutting edges 20 of the cutting plate 2.
  • a ring portion 34 within the central aperture 22, which is formed by a free around a screw inserted into the opening 22 around area.
  • Figure 7 shows the carbide cutting plate 2 of Figure 6 now in plan view.
  • the opening 22 for the fastening screw is visible.
  • the upper clamping plate 24 connects to it. This is like- derum surrounded radially outside of the Spangleit Chemistry 21. The outside are the circumferentially formed cutting 20.
  • FIG. 7 shows that the cooling and lubricating medium channel 31, which leads to the chip guiding surface 21 and to the upper side of the upper cutting edges 20, is formed by a multiplicity of small grooves 27 which extend radially from the inside to the outside and which are located shortly before Edges of the cutting edges 20 end. To ensure a smooth and straight course of the cutting edge 20.
  • Figure 8 shows an enlarged view of the circled in Figure 6 and designated by the numeral VIII detail.
  • one of the cutting edges 20 of the cutting plate 2 is located.
  • the chip guiding surface 21 adjoins the cutting edge 20 and merges into the upper side of the upper clamping plate 24.
  • the cooling and lubricating medium channel 30 for the supply of cooling and lubricating medium.
  • These Metallkü- gel 26 are firmly connected to each other, but between them form a coherent cavity for the cooling and lubricating medium is permeable. At the same time, however, this body of the sintered metal beads 26 is mechanically highly resilient.
  • the sintered body consisting of the beads 26 with the clamping plates 24, 24 ', with the filler body 25 and with all cutting bodies with the cutting edges 20 by the sintering firmly connected, so that the hard metal cutting plate 20 behaves mechanically like a one-piece body.
  • the first cooling and lubricating medium channel 31 discharges tangentially to the upper side of the chip guiding surface 21 in the direction of the cutting edge 20 and overflows it with a cooling and lubricating medium jet in the form of a flat jet which flows radially inward to radially outward
  • the lower cooling and lubricating medium channel 33 is designed here as a gap space, which opens upwards tangentially to the free surface 23. Through this cooling and lubricating medium channel 33, a second cooling and lubricating medium jet can be guided as a flat jet from below via the free surface 23 to the cutting edges 20.
  • FIG. 9 shows a detail of the cutting insert 2 according to the section line IX-IX in FIG. 8.
  • the chip guiding surface 21 of the cutting insert 2 lies beneath.
  • the cemented carbide spheres 26 sintered together and with the upper clamping plate 24 and the filling body 25 can be seen , Between these beads 26 lie liquid-permeable and interconnected cavities forming the first cooling and lubricating medium channel 31.
  • Including grooves 27 can be seen in the sectional view, which extend through the cutter 20 having cutting body of the cutting plate 2, preferably both the upper side and the front side.
  • FIG. 10 shows in a perspective view the machine tool 1 from FIGS. 6 to 9 in its use on a workpiece 4 to be machined.
  • the carrier 10 is visible at the bottom in FIG. 10, with which the cutting plate 2 in FIG known manner is connected.
  • the cutting plate 2 stands with its pointing to the cutting edge 20 and facing away from the viewer further cutting edge 20 in machining engagement with the workpiece 4, whereby a chip 41 is lifted from the workpiece 4.
  • the chip-running direction 41 ' the lifted chip 41 slides over the upper-side chip-guiding surface 21 of the cutting plate 2.
  • the workpiece 4 thereby rotates in the direction of the rotary arrow 40 about its longitudinal center axis, while at the same time the machine tool 1 is moved in the axial direction of the workpiece 4 according to Figure 10 to the left.
  • a cooling and lubricating medium is supplied through the interior of the carrier 10 in a manner not visible here.
  • This cooling and lubricating medium exits through the channels 31 and 32 at the outer edge of the cutting plate 2 near their cutting edges 20.
  • the grooves 27 are respectively provided on the upper side in the edge regions of the cutting plate 2, through which the cooling and lubricating medium flows in each case relative to the cutting plate 2 to the outside and to the cutting edges 20.
  • FIG. 10 clearly shows, during the machining of the workpiece 4 between the underside of the chip 41 and the underlying surface 43 of the workpiece 4, a crack lead 42 is formed, which essentially forms a wedge-shaped cavity or free space. Furthermore, FIG. 10 illustrates that the lifted chip 41 impinges on its chip guiding surface 21 in a region of the cutting plate 2, which lies behind the grooves 27 as viewed in the chip span direction 41 '. In this way, the cooling and lubricating medium passes into the crack advancement 42 without hindrance by the lifted chip 41.
  • FIG. 11 likewise shows the machine tool 1 from FIGS. 6 to 9 in its use in the machining of the rotating workpiece 4, but now the machine tool 1 is shown cut in a radial plane of the workpiece 4.
  • a part of the machine tool 1, more precisely its cutting plate 2 is visible.
  • a part of the workpiece 4 which rotates in the direction of the rotary arrow 40 is visible.
  • its cutting edge 20 is visible, which is here in engagement with the workpiece 4.
  • the upper side of the cutting plate 2 also forms here a Spangleit Character 21, over which the lifted chip 41 slides in chip span direction 41 '. Between the underside or rear side of the chip 41 and the surface 43 of the workpiece 4 facing it, the crack lead 42 is formed.
  • the cutting plate 2 is partially formed of a porous material.
  • a main channel 30 in the interior of the cutting plate 2 consists of a body of sintered hard metal beads 26, which have a solid cohesion between them but interconnected cavities and thus a continuous channel 30 form.
  • the main channel 30 is divided into an upwardly extending first cooling and lubricating medium channel 31 and a downwardly extending cooling and lubricating medium channel 33.
  • the upper channel 31 opens into upper grooves 27, which have already been explained in Figures 6 to 10.
  • the lower channel 33 opens into grooves 27, which are arranged in the region of the free surface 23 of the machine tool 1.
  • the chip 41 lifted from the workpiece 4 impinges on the chip guide surface 21 in an area which lies behind the grooves 27 in the chip running direction 41. In this way, the cooling and lubricating medium passed through the channel 31 passes unhindered the chip 41 in the crack advance 42 inside.
  • the cooling and lubricating medium which flows through the lower channel 33, passes from below in the direction of the cutting edge 20 of the cutting plate 2 and cools it in this area.
  • a region of the channel 33 may be formed directly in front of the grooves 27 as a diffuser 35; the same can also be provided on the channel 31.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung und Schmierung eines Maschinenwerkzeugs (1) für eine spanabhebende Bearbeitung eines Werkstücks (4) und zur Kühlung und Schmierung des bearbeiteten Werkstücks (4), wobei das Werkzeug (1) mit mindestens einer Schneidplatte (2) mit wenigstens einer bei der Bearbeitung in das Werkstück (4) eingreifenden Schneide (20) bestückt ist und wobei am oder im Werkzeug (1) mindestens ein Kühl- und Schmiermediumkanal vorgesehen ist, durch den mindestens ein Kühl- und Schmiermediumstrahl unter Druck zur Schneidplatte (2) geführt wird, Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') gezielt in eine sich am spanend bearbeiteten Werkstück (4) bei dessen Bearbeitung ausbildende Rissvoreilung (42) zwischen einem vom Werkstück (4) abgehobenen Span (41) und einer unter dem Span (41) liegenden Werkstückoberfläche (43) hinein ausgebracht wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein Maschinenwerkzeug (1) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung:
Verfahren zur Kühlung und Schmierung eines Maschinenwerkzeugs, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Maschinenwerkzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung und Schmierung eines Maschinenwerkzeugs für eine spanabhebende Bearbeitung eines Werkstücks und zur Kühlung und Schmierung des bearbeiteten Werkstücks, wobei das Werkzeug mit mindestens einer Schneidplatte mit wenigstens einer bei der Bearbeitung in das Werkstück eingreifenden Schneide bestückt ist und wobei am oder im Werkzeug mindestens ein Kühl- und Schmiermediumkanal vorgesehen ist, durch den mindestens ein Kühl- und Schmiermediumstrahl unter Druck zur Schneidplatte geführt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Maschinenwerkzeug.
Aus der DE 40 19 506 A1 ist ein Maschinenwerkzeug bekannt, das auf einem zylindrischen Dorn auswechselbar gehaltert ist. Der Dorn ist mit mindestens einem sich von innen nach außen erstreckenden Kühl- und Schmiermediumkanal versehen, der in einer ringförmigen Verteilernut mündet, an die Kühlmittelbohrungen des Werkzeugs anschließen, die zu Spannuten des Werkzeugs führen. Ein in dieser Schrift als Ausführungsbeispiel gezeigtes Werkzeug ist ein Fräser mit mehreren Wendeschneidplatten. Die Kühl- und Schmiermediumkanäle führen dabei in die jeweils zu einer Schneidplatte gehörende Spannut. Alternativ können die Kühl- und Schmiermediumkanäle auf die Schneidplatten ausgerichtet verlaufen. Weiter besteht bei diesem bekannten Werkzeug die Möglichkeit, dass die Kühl- und Schmiermediumkanäle Verzweigungen im Mündungsbereich aufweisen oder dass eine größere Anzahl von Kühl- und Schmiermediumkanälen vorgesehen ist, welche Kühl- und Schmiermedium allen Schneidplatten zuleiten. Als nachteilig ist bei diesem bekannten Maschinenwerkzeug anzusehen, dass mit der daran vorhandenen Ausgestaltung der Kühl- und Schmiermediumkanäle eine wirksame Kühlung der Schneidplatte nicht gewährleistet ist. Insbesondere liegt dies daran, dass im Einsatz des Werkzeugs die von einem Werkstück abgehobenen Späne das zugeführte Kühl- und Schmiermedium vom Bereich der am stärksten mechanisch und thermisch beanspruchten Schneide der Schneidplatte fernhalten. Damit wird die Kühlung gerade dort, wo sie am meisten benötigt wird, nicht intensiv wirksam. Bei dem bekannten Werkzeug muss die entstehende Wärme zunächst über einen gewissen Weg durch Wärmeleitung innerhalb der Schneidplatte abgeführt werden, bevor die Wärme dann in das Kühl- und Schmiermedium übertreten und von diesem abgeführt werden kann.
Ein weiteres Maschinenwerkzeug ist aus der DE 30 04 166 C2 bekannt. Dieses bekannte Werkzeug umfasst einen Werkzeughalter mit einem Sitz zur Aufnahme eines Schneideinsatzes und mit einer Klemmvorrichtung zum Befestigen des Schneideinsatzes im Sitz. Außerdem hat dieses Schneidwerkzeug einen auf dem Schneideinsatz aufliegenden getrennten Spanregler bzw. Spanbrecher, wobei Schneideinsatz und Schneidregler bzw. Spanbrecher mit gegeneinander offenen, mit einer Bohrung im Werkzeughalter verbundenen Kanälen zur Durchführung eines Kühl- und Schmiermediums versehen sind. Weiter sind dabei die seitlich offenen Kühl- und Schmiermediumkanäle nicht nur zwischen Schneideinsatz und Spanregler bzw. Spanbrecher, sondern zusätzlich auch zwischen Schneideinsatz und einer diesen aufnehmenden Unterlagscheibe vorgesehen. Die zu beiden Seiten des Schneideinsatzes vorgesehenen Kühl- und Schmiermediumkanäle sind durch eine im Schneideinsatz selbst vorgesehene Bohrung miteinander verbunden. Bei diesem Werkzeug wird in Verbesserung gegenüber dem zuvor beschriebenen Stand der Technik eine verbesserte Kühlung des Schneideinsatzes oder der Schneidplatte erreicht, da diese von zwei einander gegenüberliegenden Seiten her gekühlt werden kann. Als nachteilig wird bei diesem bekannten Maschinenwerkzeug angesehen, dass auch hier das Kühl- und Schmiermedium durch den abgehobenen Span von der arbeitenden Schneide der Schneidplatte ferngehalten wird, so dass das Kühl- und Schmiermedium nicht in den Bereich der Schneidplatte gelangt, die am stärksten mechanisch und thermisch beansprucht wird. Deshalb tritt auch bei diesem Werkzeug an der Schneide noch ein relativ großer Verschleiß auf und die Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges bleibt relativ begrenzt. Die Begrenzung der Arbeitsgeschwindigkeit beruht insbesondere darauf, dass sich bei zu großer Geschwindigkeit an der Schneidplatte aus dem Kühl- und Schmiermedium Dampf bildet, der thermisch isolierend wirkt und eine Wärmeabfuhr verhindert, wodurch die Schneide der Schneidplatte schnell zerstört würde. Die Arbeitsgeschwindigkeit muss also im- mer so niedrig bleiben, dass sich keine Dampfblasen in dem Kühl- und Schmiermedium bilden.
Aus der DE 37 40 814 A1 ist ein Klemmwerkzeug zur spanenden Formgebung mit einem Klemmhalter und einem daran fixierten Schneidkörper aus Hartmetall oder Schneidkeramik bekannt. Der Klemmhalter und der Schneidkörper sind zur Kühlmit- telbenetzung des Schneiden- und Spanflächenbereiches des Schneidkörpers mit innerhalb der Anlageflächen dieser beiden Bauteile ineinander mündenden Kühlmittelkanälen versehen. Mindestens ein Kühlmittelkanal des Schneidkörpers mündet in unmittelbarer Nähe der in Schneidstellung befindlichen Schneide in die Spanfläche. Bei diesem bekannten Werkzeug wird also der Kühlmittelstrahl in einer Richtung ausgebracht, die der Laufrichtung des vom Schneidkörper abgehobenen Spans entgegengerichtet ist. Somit ist es hier nicht gewährleistet, dass die Kühlflüssigkeit tatsächlich bis in den Bereich der mechanisch und thermisch am stärksten belasteten Schneidkante des Schneidkörpers gelangt. Außerdem besteht hier die Gefahr, dass die Kühlmittelkanäle aufgrund ihrer relativ großen Querschnitte, wie sie in den Ausführungsbeispielen gezeigt sind, durch Späne verstopft werden, wodurch die gewünschte Kühlwirkung erheblich beeinträchtigt wird. Eine optimale und sichere Kühlung der Schneide des Schneidwerkzeugs und des Werkstücks wird mit diesem Werkzeug nicht erreicht.
Die EP 0 775 031 B1 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks mit einem Schneidwerkzeug. Das Schneidwerkzeug besitzt eine Spanfläche und eine Flankenfläche, einen zur Spanfläche benachbarten Spanbrecher und eine Düse zum Leiten einer Kühlflüssigkeit auf die Spanfläche und unter vom Werkstück abgeschnittene Späne. Dabei ist weiter vorgesehen, dass die Kühlfüs- sigkeit als Tieftemperaturkühlmittel durch eine vakuumummantelte Leitung der Düse zugeführt wird. Gekühlt wird dabei entweder die Spanfläche oder die Flankenfläche oder es werden sowohl die Spanfläche als auch die Flankenfläche gekühlt. Die Strömungsrichtung des Kühlmittel verläuft hier entgegengesetzt zur Laufrichtung des Spans und des Werkstücks, so dass nicht gewährleistet ist, dass tatsächlich Kühlmittel in ausreichender Menge bis zu der thermisch und mechanisch am stärksten belasteten Schneidkante des Schneidwerkzeugs gelangt. Zudem kann der Einsatz eines Tieftemperaturkühlmittels zu temperaturbedingten Spannungen im Werkzeug und im Werkstück führen, die so groß werden können, dass Schäden entstehen. Die EP 0 842 722 B1 zeigt ein Schneidwerkzeug mit einer Schneidplatte, die mit ihrer Unterseite auf einen Stützkörper mit einer porösen Werkstoffstruktur aufgelegt ist. Durch die Poren des Stützkörpers kann ein Kühlmedium fließen. Über eine erste Öffnung wird das Kühlmedium in den Stützkörper eingeleitet; durch eine zweite Öffnung, die nahe einer Schneidkante des Werkzeugs liegt, tritt das Kühlmedium aus dem porösen Stützkörper aus. Mit dieser Funktion kann zwar die Unterseite der Schneidplatte gut gekühlt werden, jedoch kann mit dem porösen Stützkörper eine gezielte Zuführung des Kühlmediums zur mechanisch und thermisch am höchsten belasteten Schneidkante nicht erzielt werden. Vielmehr tritt das Kühlmedium im Abstand von der Schneidkante an der Unterseite der Schneidplatte in den Freiwinkel zwischen Werkstück und Werkzeug aus. Dort wird das Kühlmedium durch die von der Schneidkante weg verlaufende Bewegung des Werkstücks von der Schneidkante der Schneidplatte fern gehalten. Eine gute Kühlung und Schmierung der Schneidkante ist bei diesem Werkzeug somit nicht gewährleistet.
In der WO 02/068142 A1 ist ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks beschrieben. Das Werkzeug besitzt eine Schneidplatte sowie zwei Kühlmitteldüsen, die jeweils einen Kühlmittelstrahl unter hohem Druck ausbringen können. Eine erste Düse ist an der Oberseite des Werkzeugs angeordnet und der aus dieser Düse ausbringbare Kühlmittelstrahl ist unter einem spitzen Winkel zur Spangleitfläche ausgerichtet, um den Kühlmittelstrahl zwischen die Unterseite des abgehobenen Spans und die Spangleitfläche einzubringen. Die zweite Düse ist unterhalb des Werkzeugs vorgesehen und so ausgerichtet, dass aus ihr ein Kühlmittelstrahl parallel zur Freifläche des Werkzeugs in Richtung zur Schneidplatte ausbringbar ist. Dabei können während einer spanenden Bearbeitung entweder ein oder zwei Kühlmittelstrahlen eingesetzt werden. Als nachteilig wird hier angesehen, dass der obere, erste Kühlmittelstrahl gegen die Laufrichtung des abgehobenen Spans ausgebracht wird, wodurch es nicht gewährleistet ist, dass der Kühlmittelstrahl tatsächlich bis zur Schneidkante des Schneidwerkzeugs gelangt. Das gleiche gilt für den unteren Kühlmittelstrahl, der gegen die Bewegungsrichtung des Werkstücks ausgebracht wird, so dass auch hier nicht gewährleistet ist, dass der Kühlmittelstrahl tatsächlich bis in die Nähe der Schneidkante des Werkzeugs gelangt. Somit kann auch dieses bekannte Werkzeug eine optimale Kühlung und Schmierung des Schneidwerkzeugs nicht gewährleisten. Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Maschinenwerkzeug anzugeben, mit denen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und mit denen insbesondere eine Verminderung der mechanischen und thermischen Belastung der Schneidplatte und damit eine längere Standzeit und/oder eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges und einer damit ausgestatteten Werkzeugmaschine erreicht werden, wobei gleichzeitig eine gute Abfuhr der mittels des Werkzeuges von einem Werkstück abgehobenen Späne gewährleistet sein soll.
Die Lösung des das Verfahren betreffenden Teils der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der mindestens eine Kühl- und Schmiermediumstrahl gezielt in eine sich am spanend bearbeiteten Werkstück bei dessen Bearbeitung ausbildende Rissvoreilung zwischen einem vom Werkstück abgehobenen Span und einer unter dem Span liegenden Werkstückoberfläche hinein ausgebracht wird.
Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass gezielt der mindestens eine oder auch ein zusätzlicher Kühl- und Schmiermediumstrahl in eine sich am spanend bearbeiteten Werkstück immer zwangsläufig ausbildende Rissvoreilung hineingebracht wird. An dieser Stelle liegt die größte thermische Belastung von Werkzeug und Werkstück vor, wobei durch das erfindungsgemäße Verfahren sowohl das Werkzeug im Bereich seiner eingreifenden Schneide als auch das Werkstück im Bereich des abgehobenen Spans und der benachbarten Werkstückoberfläche wirksam gekühlt werden. Durch die Erfindung wird gewährleistet, dass das Kühl- und Schmiermedium auch in enge Spalträume, wie sie für die Rissvoreilung typisch sind, hineingelangt und dass auch innerhalb dieser engen Spalträume eine Strömung erhalten bleibt, die in der Lage ist, große Wärmemengen abzuführen.
Der zweite wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die besondere und gezielte Zuführung von Kühl- und Schmiermedium in die Rissvoreilung die Schneide des Werkzeugs wirksam geschmiert wird. Zwischen der Schneide und dem abgehobenen Span bildet sich ein Kühl- und Schmiermediumfilm aus, der schmierend und damit reibungsvermindernd wirkt. Dies reduziert den mechanischen Verschleiß der Schneidplatte auf ein bisher nicht für möglich gehaltenes geringes Maß. Dadurch und durch die verminderte thermische Belas- tung erhält das Werkzeug bei vorgegebener Arbeitsgeschwindigkeit eine wesentlich höhere Standzeit. Alternativ kann mit dem Werkzeug bei vorgegebener Standzeit eine wesentlich höhere Arbeitsgeschwindigkeit und -leistung bei der spanenden Bearbeitung erzielt werden.
Eine erste bevorzugte Möglichkeit, das Kühl- und Schmiermedium in die Rissvorei- lung zu bringen, besteht darin, dass das Kühl- und Schmiermedium durch das Werkzeug hindurchgeleitet und als mindestens ein Kühl- und Schmiermediumstrahl in einem Bereich der Schneidplatte ausgebracht wird, der vom Werkstück aus gesehen hinter der eingreifenden Schneide und vor einer Spangleitfläche, in der bei der Bearbeitung des Werkstücks der von diesem abgehobene Span auf die Schneidplatte trifft, liegt. Das Kühl- und Schmiermedium wird hier also unter dem Span hindurch in die Rissvoreilung gebracht.
Um dabei eine wirksame und gleichmäßige Kühlung und Schmierung zu erzielen, ist weiter vorgesehen, dass der Kühl- und Schmiermediumstrahl in Form mindestens eines Flach- oder Mehrfachstrahls ausgebracht wird.
Eine zweite bevorzugte Möglichkeit, das Kühl- und Schmiermedium in die Rissvoreilung zu bringen, besteht darin, dass der Kühl- und Schmiermediumstrahl als gerichteter Strahl parallel zu und entlang der eingreifenden Schneide des Werkzeugs durch eine offene Seite der Rissvoreilung in diese hinein ausgebracht wird. Das Kühl- und Schmiermedium wird hier also von der Seite her unter den Span und in die Rissvoreilung gebracht.
Sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten vorstehend angegebenen Art der Zuführung des Kühl- und Schmiermittels in die Rissvoreilung wird eine sehr gute Kühlung und Schmierung genau an den thermisch und mechanisch am stärksten belasteten Bereichen von Werkzeug und Werkstück erreicht. Dabei kann in der Praxis entweder die eine Art oder die andere Art der Zuführung des Kühl- und Schmiermittels verwendet werden oder es können beide Arten der Zuführung des Kühl- und Schmiermittels kombiniert und gleichzeitig eingesetzt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der zuvor genannten zweiten bevorzugten Möglichkeit, das Kühl- und Schmiermedium in die Rissvoreilung zu bringen, sieht vor, dass der parallel zu der eingreifenden Schneide ausgebrachte Kühl- und Schmiermedium- strahl zu einem an den freien Querschnitt der offenen Seite der Rissvoreilung zumindest annähernd angepassten Strahl geformt wird. Auf diese Weise wird die maximal mögliche Menge an Kühl- und Schmiermedium in die Rissvoreilung eingebracht, während gleichzeitig ein unnötig großer Kühl- und Schmiermediumaustrag vermieden wird.
Zur weiteren Steigerung der Kühlung und Schmierung von Werkzeug und Werkstück kann zusätzlich ein weiterer Kühl- und Schmiermediumstrahl parallel zu einer dem Werkstück zugewandten Freifläche der Schneidplatte in Richtung zu der eingreifenden Schneide des Werkzeugs hin zwischen Freifläche und Werkstück ausgebracht werden.
Um auch hier eine gleichmäßige Kühl- und Schmierwirkung zu erzielen, wird zweckmäßig der parallel zur Freifläche der Schneidplatte ausgebrachte Kühl- und Schmiermediumstrahl als die Breite der Freifläche überstreichender Flach- oder Mehrfachstrahl geformt.
Alternativ dazu kann, mit dem gleichen Ziel, der parallel zur Freifläche der Schneidplatte ausgebrachte Kühl- und Schmiermediumstrah! durch mehrere in der Freifläche parallel zueinander oder divergierend sowie senkrecht oder unter einem davon bis zu 45° abweichenden Winkel zur Schneide verlaufende Nuten hindurchgeleitet werden.
Eine noch weitere Maßnahme zur Steigerung der Kühlung und Schmierung von Werkzeug und Werkstück besteht darin, dass bevorzugt zusätzlich ein Kühl- und Schmiermediumstrahl entgegen der Spanlaufrichtung in einem Bereich der Schneidplatte ausgebracht wird, der vom Werkstück aus gesehen hinter einer Spangleitfläche, in der bei der Bearbeitung des Werkstücks der von diesem abgehobene Span auf die Schneidplatte trifft, liegt. Dabei bewirkt dieser zusätzliche Kühl- und Schmiermediumstrahl vorteilhaft auch noch eine Verminderung der Reibung des Spans an dem Werkzeug, sodass dieses weniger belastet wird und langsamer verschleißt.
Eine weitere Maßnahme zur Erzielung einer guten Führung des Kühl- und Schmiermediumstrahls besteht darin, dass vorzugsweise vor der Spangleitfläche und/oder der hinter der Spangleitfläche ausgebrachte Kühl- und Schmiermedium- strahl durch mehrere in der Spangleitfläche unter einem spitzen Winkel oder parallel zueinander und zur Spanlaufrichtung verlaufende Nuten hindurchgeleitet wird.
Um ein Entweichen von Kühl- und Schmiermedium nach oben aus den Nuten zu vermeiden, werden während eines Spanvorganges die Nuten an ihrer offenen Nutseite über zumindest einen Teil ihrer Länge durch den abgehobenen, abgleitenden Span abgedeckt. Durch eine geeignete Formgebung der Spangleitfläche des Werkzeuges kann die Abdeckung der Nuten durch den Span über eine ausreichende Länge, die einen nennenswerten Verlust an Kühl- und Schmiermittel verhindert, erreicht werden.
Bevorzugt wird als das/ein Kühl- und Schmiermedium eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder Öl oder eine Öl-Wasser-Emulsion, eingesetzt. Eine Flüssigkeit hat vorteilhaft eine hohe Wärmetransportkapazität, sodass damit eine schnelle und wirksame Wärmeabfuhr erreicht wird. An das flüssige Kühl- und Schmiermedium müssen keine besonderen Anforderungen gestellt werden; z. B. sind auch übliche und marktgängige Bohremulsionen hierfür geeignet.
Alternativ kann als das/ein Kühl- und Schmiermedium eine Mischung aus Gas und Flüssigkeit, insbesondere ein Luft-Öl-Gemisch, oder ein Gas, insbesondere Luft oder ein Inertgas, eingesetzt werden. Da im erfindungsgemäßen Verfahren auch mehrere Kühl- und Schmiermediumstrahlen parallel eingesetzt werden können, können diese auch aus unterschiedlichen Flüssigkeiten und/oder Gasen bestehen.
Um das Kühl-und Schmiermedium wirksam auch in enge Rissvoreilungen oder durch enge Strömungswege zu fördern, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Kühl- und Schmiermedium mit einem Druck von mindestens 100 bar, vorzugsweise mit 250 bar, zugeführt wird und/oder mit einer Austrittsgeschwindigkeit von mindestens 80 m/s ausgebracht wird. Auf diese Weise wird zudem der Vorteil erreicht, dass eine die Wärmeabfuhr störende Dampfblasenbildung vermieden oder zumindest deutlich vermindert wird.
Bei besonders hohen Anforderungen besteht die Möglichkeit, dass das Kühl- und Schmiermedium mit einem Druck von bis zu 1000 bar zugeführt wird. Zur Lösung des die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betreffenden Teils der Aufgabe wird eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 16 genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der mindestens eine Kühl- und Schmiermediumkanal so angeordnet und ausgerichtet ist, dass aus diesem der mindestens eine Kühl- und Schmiermediumstrahl gezielt in eine sich am spanend bearbeiteten Werkstück bei dessen Bearbeitung ausbildende Rissvoreilung zwischen einem vom Werkstück abgehobenen Span und einer unter dem Span liegenden Werkstückoberfläche hinein ausbringbar ist.
Mit einer Vorrichtung mit den vorstehend angegebenen Merkmalen kann das oben beschriebene Verfahren wirksam und zuverlässig ausgeführt werden, wobei sich der im Hinblick auf die Vorrichtung zu treibende technische Aufwand in vertretbaren Grenzen hält. Das Maschinenwerkzeug und die Pumpe für das Kühl- und Schmiermedium sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass das gewünschte Einbringen des Kühl- und Schmiermediums in die Rissvoreilung bewirkt wird.
Um das Kühl- und Schmiermedium sicher in die Rissvoreilung zu bringen, ist vorgesehen, dass ein Kühl- und Schmiermediumkanal für den Kühl- und Schmiermediumstrahl durch das Werkzeug verläuft und in einem Bereich der Schneidplatte ausmündet, der vom Werkstück aus gesehen hinter der eingreifenden Schneide und vor einer Spangleitfläche, in der bei der Bearbeitung des Werkstücks der von diesem abgehobene Span auf die Schneidplatte trifft, liegt.
Zwecks einer über die Fläche gleichmäßigen Kühlung und Schmierung ist bevorzugt der Kühl- und Schmiermediumstrahl in Form mindestens eines Flach- oder Mehrfachstrahls ausbringbar.
Ebenfalls aus dem Grund, das Kühl- und Schmiermedium sicher in die Rissvoreilung zu bringen, ist vorgesehen dass durch einen entsprechend angeordneten und ausgerichteten Kühl- und Schmiermediumkanal der Kühl- und Schmiermediumstrahl parallel zu der eingreifenden Schneide des Werkzeugs durch eine offene Seite der Rissvoreilung in diese hinein ausbringbar ist.
Um das Kühl- und Schmiermedium möglichst zielgenau in die Rissvoreilung zu bringen, ist vorgesehen, dass der parallel zu der eingreifenden Schneide ausbringbare Kühl- und Schmiermediumstrahl zu einem an den freien Querschnitt der Rissvorei- lung zumindest annähernd angepassten Strahl geformt ist.
Eine ergänzende Kühlung und Schmierung kann dadurch erreicht werden, dass durch einen entsprechend angeordneten und ausgerichteten weiteren Kühl- und Schmiermediumkanal zusätzlich ein weiterer Kühl- und Schmiermediumstrahl parallel zu einer dem Werkstück zugewandten Freifläche der Schneidplatte in Richtung zu der eingreifenden Schneide des Werkzeugs hin zwischen Freifläche und Werkstück ausbringbar ist.
Zur Erzielung einer guten Kühlwirkung ist auch hier vorgesehen, dass der parallel zur Freifläche der Schneidplatte ausbringbare Kühl- und Schmiermediumstrahl als die Breite der Freifläche überstreichender Flach- oder Mehrfachstrahl geformt ist.
Zwecks guter und verlustarmer Führung des Kühl- und Schmiermediums sind in der Freifläche mehrere parallel zueinander oder divergierend sowie senkrecht oder unter einem davon bis zu 45° abweichenden Winkel zur Schneide verlaufende Nuten vorgesehen, wobei der auf die Freifläche ausbringbare Kühl- und Schmiermediumstrahl durch die Nuten hindurchleitbar ist.
Für eine ergänzende Kühlung und Schmierung des Werkzeuges wird vorgeschlagen, dass durch einen entsprechend angeordneten und ausgerichteten weiteren Kühl- und Schmiermediumkanal zusätzlich ein weiterer Kühl- und Schmiermediumstrahl entgegen der Spanlaufrichtung in einem Bereich der Schneidplatte ausbringbar ist, der vom Werkstück aus gesehen hinter einer Spangleitfläche, in der bei der Bearbeitung des Werkstücks der von diesem abgehobene Span auf die Schneidplatte trifft, liegt.
Um das Kühl- und Schmiermedium in der gewünschten Strömungsrichtung zu halten und um das Kühl- und Schmiermedium auch gegen die Spanlaufrichtung fördern zu können, sind zweckmäßig in der Spangleitfläche mehrere unter einem spitzen Winkel oder parallel zueinander und zur Spanlaufrichtung verlaufende Nuten vorgesehen, wobei der vor der Spangleitfläche und/oder der hinter der Spangleitfläche ausgebrachte Kühl- und Schmiermediumstrahl durch die Nuten hindurchleitbar ist. Um ein Entweichen von Kühl- und Schmiermedium aus den Nuten durch deren an sich offene Oberseite zu begrenzen, sind während eines Spanvorganges die Nuten an ihrer offenen Nutseite über zumindest einen Teil ihrer Länge durch den abgehobenen, abgleitenden Span abdeckbar. Dabei kann durch geeignete Anpassung zwischen Werkzeug und Span die gewünschte Abdeckung der Nuten in einem ausreichenden Maße und ohne weitere Hilfsmittel erreicht werden
Bevorzugt ist am Ende des/jedes Kühl- und Schmiermediumkanals eine Düse zur Strahlformung und -ausrichtung des Kühl- und Schmiermediumstrahls vorgesehen. Hiermit wird ein sehr genau gezieltes und konzentriertes Zuführen des Kühl- und Schmiermediums an die gewünschten Stellen ermöglicht.
Zur Unterstützung der Funktion der Düse kann ein in Strömungsrichtung unmittelbar vor der Düse liegender Bereich des zugehörigen Kühl- und Schmiermediumkanals als Diffusor ausgebildet sein.
Um ein aufwendiges Anbringen und Ausrichten von externen Leitungen für das Kühl- und Schmiermedium zu vermeiden, ist vorgesehen, dass jeder Kühl- und Schmiermediumkanal als mit dem Werkzeug verbundene Leitung und/oder als in das Werkzeug integrierter Kanal ausgebildet ist.
Damit auch in Werkzeuge aus sehr hartem Material einen oder mehrere Kanäle integrieren zu können, schlägt die Erfindung vor, dass wenigstens einer der in das Werkzeug integrierten Kühl- und Schmiermediumkanäle zumindest abschnittsweise als eingesinterter Kanal ausgeführt ist, der durch untereinander verbundene Hohlräume zwischen miteinander durch einen Sinterprozess verbundenen Hartmetalloder Keramikkügelchen gebildet ist.
Da ein Werkzeug bei der spanenden Bearbeitung eines Werkstücks mit diesem in verschiedenen Ausrichtungen in Eingriff treten kann, ist es zweckmäßig, wenn am oder im Werkzeug verstellbare Absperrmittel zur wahlweisen Absperrung und Freigabe des/jedes Kühl- und Schmiermediumkanals vorgesehen sind. So kann der jeweils passende Kanal ausgewählt werden.
Insbesondere bei relativ kleinen Werkzeugen ist es aus Platzgründen vorteilhaft, wenn die Absperrmittel abhängig von einer Aufspannlage oder -stelle der Schneid- platte an einem Träger des Werkzeugs einen geöffneten Zustand oder einen geschlossenen Zustand einnehmen. Separate Absperrmittel, wie Ventile o. dgl., werden dann nicht benötigt.
Um die Zuführung des Kühl- und Schmiermediums zum Werkzeug einfach zu hatten, schlägt die Erfindung vor, dass am oder im Werkzeug mindestens ein sich in die Kühl- und Schmiermediumkanäle verzweigender Hauptkanal vorgesehen ist. Es genügt dann, eine einzige Kühl- und Schmiermediumzuleitung an den Hauptkanal anzuschließen.
Je nach Art der spanenden Bearbeitung werden die Werkzeuge der Vorrichtung unterschiedlich ausgeführt und eingesetzt. Für einen ersten Fall ist vorgesehen, dass das Werkzeug ein im Einsatz stillstehendes oder ein nicht-rotierend bewegtes Werkzeug ist und dass am Werkzeug mindestens ein mit dem Hauptkanal oder mit dem/jedem Kühl- und Schmiermedium ausbringenden Kühl- und Schmiermediumkanal verbundener Leitungsanschluss zur lösbaren Anbringung einer Kühl- und Schmiermediumzuleitung vorgesehen ist. Hierdurch wird das Anschließen und Trennen der Kühl- und Schmiermediumzuleitung schnell und einfach, was zu einem schnellen Werkzeugwechsel beiträgt.
Alternativ ist das Werkzeug ein im Einsatz rotierendes Werkzeug und es ist am Werkzeug selbst und/oder an einer dieses haltenden Werkzeugaufnahme mindestens ein mit einer Drehdichtung ausgeführter und mit dem Hauptkanal oder mit mit dem/jedem Kühl- und Schmiermedium ausbringenden Kühl- und Schmiermediumkanal verbundener Kühl- und Schmiermediumzufuhrkanal mit einem Leitungsanschluss für eine Kühl- und Schmiermediumzuleitung vorgesehen. Auch hier geht das Anschließen und Trennen der Kühl- und Schmiermediumzuleitung schnell und einfach vor sich.
Es ist insbesondere aus Gründen einer möglichst langen Standzeit und einer möglichst hohen Arbeitsgeschwindigkeit bevorzugt vorgesehen, dass die Schneidplatte eine Hartmetallschneidplatte ist.
Zur Lösung des das Maschinenwerkzeug betreffenden Teils der Aufgabe wird ein Maschinenwerkzeug vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die in einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 36 angegebenen Werkzeugmerkmale aufweist.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung mit einem Maschinenwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und das erfindungsgemäße Verfahrens selbst anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Figur 1 ein in ein rotierendes Werkstück spanend eingreifendes Maschinenwerkzeug, in Seitenansicht,
Figur 2 das Maschinenwerkzeug in einer ersten Ausführung als Drehstahl, in Seitenansicht,
Figur 3 das Maschinenwerkzeug aus Figur 2, in Draufsicht,
Figur 4 das rotierende Werkstück mit dem spanend eingreifenden Drehstahl, in perspektivischer Ansicht,
Figur 5 einen Eingriffsbereich zwischen dem Werkstück und dem Drehstahl aus Figur 4 in vergrößerter Ansicht mit leicht geänderter Blickrichtung,
Figur 6 das Maschinenwerkzeug in einer zweiten Ausführung als Wendeschneidplatte, im Querschnitt,
Figur 7 die Wendeschneidplatte aus Figur 6, in Draufsicht,
Figur 8 das in Figur 6 eingekreiste Detail der Wendeschneidplatte in vergrößerter Darstellung,
Figur 9 den Ausschnitt aus der Wendeschneidplatte gemäß Figur 8 im Schnitt entlang der Linie IX- IX in Figur 8,
Figur 10 das rotierende Werkstück mit der spanend eingreifenden Wendeschneidplatte, in perspektivischer Ansicht, und Figur 11 das rotierende Werkstück mit der spanend eingreifenden Wendeschneidplatte, im Querschnitt.
Figur 1 zeigt ein Maschinenwerkzeug 1 während seines Einsatzes bei einem spanenden Bearbeiten eines Werkstücks 4. Dabei ist in Figur 1 rechts unten nur ein Teil einer Schneidplatte 2 des Maschinenwerkzeuges 1 sichtbar; links in Figur 1 ist ein Teil des Werkstücks 4 dargestellt.
Die Oberseite der Schneidplatte 2 bildet die Spangleitfläche 21. Ganz links oben an der Schneidplatte 2 befindet sich deren Schneide 20, die in das Werkstück 4 eingreift und von diesem einen Span 41 abhebt. Das Werkstück 4 ist ein rotierendes Werkstück, dessen Drehrichtung durch den Drehpfeil 40 angedeutet ist. Der Vorschub erfolgt hier in Axialrichtung des Werkstücks 4, d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene.
Im Werkstück 4 bildet sich bei der spanabhebenden Bearbeitung unmittelbar oberhalb der Schneide 20 der Schneidplatte 2 zwangsläufig eine Rissvoreilung 42 aus, die einen schmalen, im Wesentlichen keilförmigen Spaltraum darstellt. Unterhalb der Schneide 20 liegt die Freifläche 23 der Schneidplatte 2.
Wie im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 noch näher erläutert wird, besitzt das Maschinenwerkzeug 1 mit der Schneidplatte 2 eine Kühlung mit hier insgesamt vier Kühl- und Schmiermediumstrahlen. In Figur 1 verläuft der erste Kühl- und Schmiermediumstrahl 31' von rechts kommend unter dem Span 41 hindurch in Richtung zur Schneide 20. Von unten nach oben verläuft parallel zur Freifläche 23 der dritte Kühl- und Schmiermediumstrahl 33'. Der zweite Kühl- und Schmiermediumstrahl (vergleiche Ziffer 32' in Figur 3) verläuft hier senkrecht zur Zeichnungsebene von oben nach unten in die Zeichnungsebene hinein und ist deshalb in Figur 1 als Punkt dargestellt. Ein vierter Kühl- und Schmiermediumstrahl 34' überstreicht von rechts her die Spangleitfläche 21 in einem hier rechts von einem Auftreffbereich des Spans 41 auf die Spangleitfläche 21 liegenden Bereich.
Das Kühl- und Schmiermedium wird mittels einer geeigneten und entsprechend abgestimmt ausgelegten Pumpe mit sehr hohem Druck von mindestens 100 bar, vorzugsweise von etwa 250 bar, und einer Austrittsgeschwindigkeit von mindestens 80 m/s ausgebracht. Hierdurch ist zumindest ein gewisser Anteil des Kühl- und Schmiermediums in der Lage, in die Rissvoreilung 42 innerhalb des Werkstücks 4 hinein zu gelangen. Dies gilt insbesondere für den senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden zweiten Kühl- und Schmiermediumstrahl 32' , der unmittelbar auf die offene Seite der Rissvoreilung 42 gerichtet ist und somit besonders wirksam in die Rissvoreilung 42 eindringen kann. Dies hat die positive Folge, dass sich zwischen der Unterseite des abgehobenen Spans 41 und der Oberseite der Schneide 20 und der Spangleitfläche 21 ein Kühl- und Schmiermediumfilm ausbilden kann. Dieser Film sorgt für eine besonders geringe Reibung beim Bearbeitungsvorgang, was den Verschleiß der Schneiden 20 der Schneidplatte 2 besonders niedrig hält. Gleichzeitig sorgen die drei Kühl- und Schmiermediumstrahlen 31' bis 33" für eine besonders intensive Kühlung der Schneidplatte 2 und insbesondere ihrer im Eingriff mit dem Werkstück 4 befindlichen Schneide 20, so dass auch die thermische Belastung der Schneidplatte 2 und des Werkstücks 4 gering gehalten wird.
Figur 1 macht die Form der Rissvoreilung 42 deutlich, die sich im Werkstück 4 bei dessen spanabhebender Bearbeitung durch die Schneidplatte 2 zwangsläufig ergibt. Insbesondere durch den senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden zweiten Kühl- und Schmiermediumstrahl 32" wird gezielt und intensiv Kühl- und Schmiermedium in die Rissvoreilung 42 eingeleitet. Hierdurch wird das gesamte Volumen der Rissvoreilung 42 mit in Bewegung befindlichem Kühl- und Schmiermedium gefüllt, wie in Figur 1 durch die Kreuzschraffur in der Rissvoreilung 42 zeichnerisch angedeutet ist.
In den Figuren 2 und 3 ist als erstes Ausführungsbeispiel eines Maschinenwerkzeuges 1 ein Drehstahl dargestellt. Dieses Maschinenwerkzeug 1 besteht aus einem länglichen, im Querschnitt hier quadratischen Träger oder Grundkörper 10, mit dem an dessen einem Ende eine Hartmetallschneidplatte 2 verbunden ist. Die Hartmetallschneidplatte 2 besitzt dazu eine zentrische Durchbrechung 22, durch die eine Befestigungsschraube geführt ist, die in der Zeichnung nicht eigens dargestellt ist.
Weiterhin besitzt die Hartmetallschneidplatte 2 zwei Schneiden 20, mit denen ein hier nicht dargestelltes, eingespanntes und rotierendes Werkstück spanend bearbeitbar ist.
An ihrer Oberseite weist die Schneidplatte 2 eine Spangleitfläche 21 auf, die zur Ableitung des von dem Werkstück abgehobenen Spans dient. Die in Figur 1 nach links sowie die zum Betrachter weisenden Schmalseiten der Schneidplatte 2 bilden jeweils eine Freifläche 23. Die Schneiden 20 liegen jeweils im Eckbereich oder Übergangsbereich von der jeweiligen Freifläche 23 zu der oberseitigen Spangleitfläche 21.
Weiterhin weist das Maschinenwerkzeug 1 gemäß den Figuren 2 und 3 Mittel zur Kühlung und Schmierung der Schneidplatte 2 und des bearbeiteten, hier nicht dargestellten Werkstücks sowie zur Entfernung von Spänen mittels eines Kühl- und Schmiermediums auf. Hierzu ist an der in Figur 2 nach unten weisenden Seite des Trägers 10 ein Leitungsanschluss 36 vorgesehen, an den eine vorzugsweise biegsame Zuführleitung, z.B. ein Panzerschlauch, zur Zuführung des Kühl- und Schmiermediums, z.B. eine flüssige Schneid- oder Bohremulsion, anschließbar ist. Vom Leitungsanschluss 36 geht im Träger 10 ein Kühl- und Schmiermediumkanal 30 aus. Dieser Kanal 30 verzweigt sich hier in insgesamt drei weiterführende Kühl- und Schmiermediumkanäle 31 , 32, 33, die ebenfalls im Wesentlichen innerhalb des Trägers 10 verlaufen.
Der erste weiterführende Kühl- und Schmiermediumkanal 31 verläuft zur Oberseite des Trägers 10 und geht dort in eine parallel zur Oberseite des Trägers 10 verlaufende kurze Rohrleitung über. Wie besonders die Figur 3 deutlich zeigt, verläuft die den letzten Abschnitt des Kühl- und Schmiermediumkanals 31 bildende Rohrleitung zunächst zur Längsseite des Trägers 10 und biegt dort in Richtung zur Schneidplatte 2 hin ab. Unmittelbar vor der in den Figuren 2 und 3 rechten Kante der Schneidplatte 2 endet der Kühl- und Schmiermediumkanal 31. Durch diesen Kanal 31 ist ein erster Kühl- und Schmiermediumstrahl 31' ausbringbar, der die Schneidplatte 2 entlang ihrer in Figur 2 dem Betrachter zugewandten Schneide 20 und Spangleitfläche 21 überströmt.
Ein zweiter weiterführender Kühl- und Schmiermediumkanal 32 führt vom Kanal 30 ebenfalls zur Oberseite des Trägers 10, nun aber in einen Bereich unmittelbar an dessen freiem, in den Figuren 2 und 3 linken Stirnende. Von dort setzt sich der Kühl- und Schmiermediumkanal 32 ebenfalls in einer kurzen Rohrleitung fort, die in Figur 2 senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft und unmittelbar vor der in Figur 2 hinteren, in Figur 3 oberen, Kante der Schneidplatte 2 endet. Durch diesen zweiten Kühl- und Schmiermediumkanal 32 ist ein zweiter Kühl- und Schmiermediumstrahl 32" ausbringbar, der die Schneidplatte 2 entlang ihrer zweiten, in Figur 2 und 3 links liegenden Schneide 20 und des dieser benachbarten Bereichs der Spangleitfläche 21 überströmt.
Ein dritter weiterführender Kühl- und Schmiermediumkanal 33 schließlich geht vom Kanal 30 zunächst schräg nach unten in Richtung zum freien Stirnende des Trägers 10. Kurz vor der Stirnfläche ist der Kühl- und Schmiermediumkanal 33 nach oben hin abgewinkelt. Durch diesen Kühl- und Schmiermediumkanal 33 ist ein dritter Kühl- und Schmiermediumstrahl 33' ausbringbar, der von unten nach oben die Freiflächen 23 der Schneidplatte 2 überströmt.
Bei dem Maschinenwerkzeug 1 gemäß den Figuren 2 und 3 erfolgt also eine Kühlung, Schmierung und Spülung der Schneidplatte 2 mit insgesamt drei Kühl- und Schmiermediumstrahlen 31', 32' und 33'. Die Kühl- und Schmiermediumstrahlen 31' bis 33" haben dabei jeder eine eigene Strahlrichtung. Hierdurch wird eine besonders intensive und wirksame Kühlung der Schneidplatte 2 erreicht. Gleichzeitig erfolgt eine wirksame Abspülung von Spänen aus dem Schneidbereich des Werkzeuges 1.
Weiterhin ist bei dem Maschinenwerkzeug 1 wesentlich, dass unabhängig von der Schnittrichtung, d.h. in Axial- oder Radialrichtung des Werkstücks oder schräg dazu, stets auch zumindest ein Anteil eines der Strahlen 31' bis 33' in die sich im Werkstück 4 bei der spanenden Bearbeitung zwangsläufig ausbildende Rissvoreilung 42 (vgl. Figur 1) hineingeleitet wird. So wird sehr wirksam für eine intensive Kühlung von Werkzeug 1 und Werkstück 4 unmittelbar in ihrem gegenseitigen Eingriffsbereich und für die Schmierung zwischen der Schneide 20 und dem vom Werkstück abgehobenen Span 41 gesorgt. Für eine gute Durchströmung der Rissvoreilung sorgt hier vor allem jeweils der Strahl von den Strahlen 31' bis 33', der auf eine offene Seite der Rissvoreilung gerichtet ist.
Weiterhin ist bei dem Maschinenwerkzeug 1 gemäß den Figuren 2 und 3 wesentlich, dass das Kühl- und Schmiermedium unter einem hohen Druck von mindestens 100 bar und mehr, insbesondere bis 1000 bar, und dementsprechend mit einer sehr hohen Austrittsgeschwindigkeit von mindestens 80 m/s und mehr ausgebracht wird. Hierdurch ist das Kühl- und Schmiermedium in der Lage, auch in eine relativ enge Rissvoreilung in ausreichend großer Menge und mit ausreichend großem Durchsatz zu gelangen und auch sogar entgegen der Bewegungsrichtung von abgehobenen Spänen sehr weite Fließwege zurückzulegen und so die thermisch und mechanisch besonders stark beanspruchten und belasteten Bereiche sowohl des Werkstücks als auch der Schneidplatte 2 und ihrer Schneiden 20 zu erreichen.
Je nach Bearbeitungsvorgang und nach Art des Eingriffs zwischen Schneidplatte 2 und Werkstück können alle drei Strahlen 31' bis 33' gleichzeitig oder zwei von den Strahlen 31' bis 33' gleichzeitig oder auch nur ein einzelner der Strahlen 31' bis 33' eingesetzt werden.
Die Figur 4 zeigt in einer perspektivischen Seitenansicht das Maschinenwerkzeug 1 aus den Figuren 2 und 3 während seines Einsatzes bei der spanenden Bearbeitung eines rotierenden, zylindrischen Werkstücks 4. Im unteren Teil der Figur 4 ist das Werkzeug 1 mit seinem Träger 10 teilweise sichtbar. Mit dem Träger 10 ist in bekannter Weise die Schneidplatte 2 verbunden. Die Schneidplatte 2 ist hier eine Wendeplatte aus Hartmetall, die insgesamt vier Schneiden 20 aufweist, von denen bei dem in Figur 4 dargestellten spanenden Bearbeitungsvorgang des Werkstücks 4 zwei Schneiden 20 mit dem Werkstück 4 in Eingriff stehen. Das Maschinenwerkzeug 1 wird in Axialrichtung des Werkstücks 4 nach links bewegt, während gleichzeitig das Werkstück 4 in Richtung des Drehpfeils 40 rotiert. Hierdurch wird von dem äußeren Bereich des Werkstücks 4 ein Span 41 abgehoben, der über die oberseitige Spangleitfläche 21 der Schneidplatte 2 abgleitet und dann in bekannter Art und Weise abgeführt wird oder durch Schwerkraft nach unten abfällt.
Weiterhin sind in der Figur 4 zwei Kühl- und Schmiermediumkanäle 31 und 32 sichtbar, die auf ihrem in der Figur 4 jeweils erkennbaren letzten Abschnitt als Rohrleitungen ausgeführt sind. Über ihren weiteren Verlauf liegen die Kühl- und Schmiermediumkanäle 31 und 32 im Inneren des Trägers 10 und sind deshalb nicht sichtbar.
Der Kühl- und Schmiermediumkanal 31 ist in seinem rohrförmigen Endbereich parallel zu der in Figur 4 nach links weisenden, in Eingriff befindlichen Schneide 20 der Schneidplatte 2 ausgerichtet. Ein aus diesem Kanal 31 austretender Kühl- und Schmiermediumstrahl 31' tritt damit parallel zu der zugehörigen Schneide 20 in die sich am Werkstück 4 ausbildende Rissvoreilung 42 ein.
Ein zweiter Kühl- und Schmiermediumstrahl 32', der aus dem Kanal 32 ausgebracht wird, strömt parallel zu der zweiten, in Figur 4 am äußeren Ende des Werkzeugs 1 liegenden Schneide 20 aus. Der anhand der Figuren 2 und 3 erläuterte dritte Kanal 33 ist in Figur 4 nicht sichtbar, da er durch den Träger 10 verdeckt ist. Durch die Kühl- und Schmiermediumstrahlen 31' und 32' (und ggf. 33') werden sowohl die Schneidplatte 2 im Bereich der in Eingriff mit dem Werkstück 4 stehenden Schneiden 20 als auch das Werkstück 4 in seinem Eingriffsbereich mit dem Maschinenwerkzeug 1 wirksam gekühlt und geschmiert. Insbesondere ist für die Kühlung und Schmierung wesentlich, dass Kühl- und Schmiermedium in die Rissvoreilung 42 hinein transportiert wird. Dies gelingt bei der in Figur 4 beispielhaft dargestellten Art der spanenden Bearbeitung des Werkstücks 4 insbesondere mit dem Kühl- und Schmiermediumstrahl 31", der auf eine dem Betrachter zugewandte, offene Seite der Rissvoreilung 42 gerichtet ist.
Figur 5 zeigt das Maschinenwerkzeug 1 und das Werkstück 4 aus Figur 4 in vergrößerter Darstellung und in einer leicht geänderten Blickrichtung. Im Hintergrund liegt das rotierende Werkstück 4. Rechts im Vordergrund ist das Maschinenwerkzeug 1 dargestellt, das auch hier aus dem Träger 10 und der daran gehalterten Schneidplatte 2 besteht. Die in Figur 5 nach links weisende Schneide 20 und die vom Betrachter abgewandt liegende weitere Schneide 20 der Schneidplatte 2 stehen in Eingriff mit dem Werkstück 4, um von diesem den Span 41 abzutragen. Mit dem Pfeil 41' ist die Spanlaufrichtung über die oberseitige Spangleitfläche 21 der Schneidplatte 2 angegeben.
Mittels des in Figur 5 im Vordergrund liegenden Kühl- und Schmiermediumkanals 31 wird der erste Kühl- und Schmiermediumstrahl 31' gezielt in die sich am Werkstück 4 bei der spanenden Bearbeitung ausbildende Rissvoreilung 42 eingetragen.
Mittels des zweiten Kühl- und Schmiermittelkanals 32, der in Figur 5 rechts am Maschinenwerkzeug 1 sichtbar ist, wird der zweite Kühl- und Schmiermediumstrahl 32' ausgetragen, der parallel zu der zum Außenumfang des Werkstücks 4 gewandten Schneide 20 verläuft und der hier zumindest zum Teil in einen Spaltraum zwischen dem Außenumfang des Werkstücks 4 und einer zum Außenumfang des Werkstücks 4 gewandten Seitenfläche des Spans 41 eingebracht wird.
Mittels der Kühl- und Schmiermediumstrahlen 31' und 32' und mittels eines ggf. eingesetzten, von unten die Freifläche 23 bestreichenden dritten Kühl- und Schmiermediumstrahls 33' (vgl. Figur 2 und 3) werden die Schneidplatte 2 im Bereich ihrer in Eingriff mit dem Werkstück 4 stehenden Schneiden 20 sowie das Werkstück 4 in seinem Eingriffsbereich mit dem Maschinenwerkzeug 1 wirksam gekühlt und geschmiert.
Die Figuren 6 bis 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei hier nur eine Hartmetallschneidplatte 2 als Teil des im Übrigen nicht dargestellten Maschinenwerkzeugs 1 dargestellt ist.
In Figur 6 ist die vollständige Schneidplatte 2, die hier als Wendeschneidplatte ausgeführt ist, in einem Querschnitt dargestellt. Die Schneidplatte 2 hat hier die an sich bekannte und übliche Form einer flachen quadratischen Platte mit einer zentralen Durchbrechung 22, die zum Durchführen einer Befestigungsschraube dient. Oberseitig und unterseitig ist die Schneidplatte 2 umlaufend mit Schneiden 20 ausgebildet. Die Schneiden 20 sind an der äußeren Kante eines aus einem besonders gehärteten Material bestehenden Schneidenkörpers ausgebildet. Diese Schneidenkörper sind oberseitig und unterseitig eingespannt, wozu die Schneidplatte 2 eine obere Spannplatte 24, eine untere Spannplatte 24' und einen dazwischen angeordneten Füllkörper 25 aufweist.
Zwischen der oberen Spannplatte 24 und dem Füllkörper 25 sowie zwischen dem Füllkörper 25 und der unteren Spannplatte 24' ist jeweils ein Kühl- und Schmiermedium führender Kühl- und Schmiermediumkanal 30 für die Zuführung von Kühl- und Schmiermedium zu den Schneiden 20 vorgesehen. Dieser Kühl- und Schmiermediumkanal 30 geht radial außen in Kühl- und Schmiermediumkanäle 31 , 33 über, die von jeweils zwei Seiten her in Richtung zu den Schneiden 20 der Schneidplatte 2 gerichtet sind.
Zur Zuführung des Kühl- und Schmiermediums in die Kühl- und Schmiermediumkanäle 30 dient ein Ringbereich 34 innerhalb der zentralen Durchbrechung 22, der durch einen um eine in die Durchbrechung 22 eingesetzte Schraube herum frei bleibenden Bereich gebildet wird.
Figur 7 zeigt die Hartmetallschneidplatte 2 aus Figur 6 nun in Draufsicht. Im Zentrum der Figur 7 ist die Durchbrechung 22 für die Befestigungsschraube sichtbar. Radial nach außen schließt sich daran die obere Spannplatte 24 an. Diese ist wie- derum radial außen von der Spangleitfläche 21 umgeben. Ganz außen liegen die umlaufend ausgebildeten Schneiden 20.
Weiterhin zeigt die Figur 7, dass der Kühl- und Schmiermediumkanal 31 , der zur Spangleitfläche 21 und zur Oberseite der oberen Schneiden 20 führt, durch eine Vielzahl von kleinen Nuten 27 gebildet ist, die in Radialrichtung von innen nach außen verlaufen und die kurz vor den Kanten der Schneiden 20 enden., um einen glatte und geradlinigen Verlauf der Schneide 20 zu gewährleisten.
Figur 8 zeigt in vergrößerter Darstellung das in Figur 6 eingekreiste und mit der Ziffer VIII bezeichnete Detail. Links oben in Figur 8 liegt eine der Schneiden 20 der Schneidplatte 2. Nach rechts hin schließt sich an die Schneide 20 die Spangleitfläche 21 an, die in die Oberseite der oberen Spannplatte 24 übergeht.
Links unterhalb der Schneide 20 liegt die Freifläche 23, an die sich nach unten hin der Füllkörper 25 anschließt.
Zwischen der oberen Spannplatte 24 und dem Füllkörper 25 liegt der Kühl- und Schmiermediumkanal 30 für die Zuführung von Kühl- und Schmiermedium. Dieser Kühl- und Schmiermediumkanal 30 sowie der aus diesem hervorgehende, zur Oberseite der Schneidplatte 2 weiterführende Kühl- und Schmiermediumkanal 31 bestehen hier aus zusammengesinterten Hartmetallkügelchen 26. Diese Metallkü- gelchen 26 sind miteinander fest verbunden, bilden aber zwischen sich einen zusammenhängenden Hohlraum, der für das Kühl- und Schmiermedium durchlässig ist. Zugleich ist aber dieser Körper aus den gesinterten Metallkügelchen 26 mechanisch hoch belastbar. Weiterhin ist der aus den Kügelchen 26 bestehende Sinterkörper mit den Spannplatten 24, 24', mit dem Füllkörper 25 sowie mit allen Schneidenkörpern mit den Schneiden 20 durch die Sinterung fest verbunden, so dass sich die Hartmetallschneidplatte 20 mechanisch wie ein einstückiger Körper verhält.
Wie die Figur 8 weiter verdeutlicht, mündet der erste Kühl- und Schmiermediumkanal 31 tangential zur Oberseite der Spangleitfläche 21 in Richtung zur Schneide 20 hin aus und überspült diese mit einem Kühl- und Schmiermediumstrahl in Form eines Flachstrahls, der von radial innen nach radial außen fließt. Der untere Kühl- und Schmiermediumkanal 33 ist hier als Spaltraum ausgebildet, der nach oben hin tangential zur Freifläche 23 ausmündet. Durch diesen Kühl- und Schmiermediumkanal 33 ist ein zweiter Kühl- und Schmiermediumstrahl als Flachstrahl von unten her über die Freifläche 23 zu den Schneiden 20 führbar. Durch den zuvor schon erwähnten und angegebenen hohen Druck und die hohe Ausströmgeschwindigkeit der Kühl- und Schmiermedium wird auch hier eine wirksame Kühlung der Schneiden 20 und ein Fördern von Kühl- und Schmiermedium in die sich am Werkstück ausbildende Rissvoreilung hinein erreicht. Die Kanäle für die Zuführung, Verteilung und Ausbringung der Kühl- und Schmiermedium sind komplett in die Schneidplatte 2 integriert. Durch die Ausführung der Kanäle als gesinterte Körper ist eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet, so dass der angegebene hohe Druck des Kühl- und Schmiermediums schadlos aufgenommen werden kann und die Schneidplatte wie üblich über eine Schraubverbindung gegen einen Träger verspannt werden kann, ohne Schaden zu nehmen.
Figur 9 zeigt einen Ausschnitt aus der Schneidplatte 2 gemäß der Schnittlinie IX- IX in Figur 8. Ganz oben in Figur 9 liegt die Spangleitfläche 21 der Schneidplatte 2. Darunter sind die miteinander sowie mit der oberen Spannplatte 24 und dem Füllkörper 25 versinterten Hartmetallkügelchen 26 erkennbar. Zwischen diesen Kügel- chen 26 liegen flüssigkeitsdurchlässige und miteinander verbundene Hohlräume, die den ersten Kühl- und Schmiermediumkanal 31 bilden. Darunter sind in der Schnittdarstellung Nuten 27 erkennbar, die durch den die Schneide 20 aufweisende Schneidenkörper der Schneidplatte 2 verlaufen, vorzugsweise sowohl oberseitig als auch stirnseitig. Hierdurch wird eine Strömung des Kühl- und Schmiermediums in Richtung zur Schneide 20 hin gefördert, ohne dass abgehobene Späne eine wesentliche Sperrwirkung auf den Kühl- und Schmiermediumstrom haben können. Vielmehr kann der über die Spangleitfläche 21 gleitende Span sogar eine obere Abdeckung der oberseitigen Nuten 27 bilden, wodurch das Kühl- und Schmiermedium in den Nuten 27 gehalten und geführt wird.
Weiter nach unten hin sind im Schnitt gemäß Figur 9 noch der Kühl- und Schmiermediumkanal 33 sowie darunter der Füllkörper 25 erkennbar.
Figur 10 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Maschinenwerkzeug 1 aus den Figuren 6 bis 9 in seinem Einsatz an einem spanend zu bearbeitenden Werkstück 4. Rechts unten in Figur 10 ist der Träger 10 sichtbar, mit dem die Schneidplatte 2 in bekannter Weise verbunden ist. Die Schneidplatte 2 steht mit ihrer nach links weisenden Schneide 20 und ihrer vom Betrachter abgewandt liegenden weiteren Schneide 20 in spanendem Eingriff mit dem Werkstück 4, wodurch ein Span 41 von dem Werkstück 4 abgehoben wird. Gemäß der Spanlaufrichtung 41' gleitet der abgehobene Span 41 über die oberseitige Spangleitfläche 21 der Schneidplatte 2 ab. Das Werkstück 4 dreht sich dabei in Richtung des Drehpfeils 40 um seine Längsmittelachse, während gleichzeitig das Maschinenwerkzeug 1 in Axialrichtung des Werkstücks 4 gemäß Figur 10 nach links bewegt wird.
Zur Kühlung und Schmierung der Schneiden 20 der Schneidplatte 2 wird durch das Innere des Trägers 10 in hier nicht sichtbarer Art und Weise ein Kühl- und Schmiermedium zugeführt. Diese Kühl- und Schmiermedium tritt durch die Kanäle 31 und 32 am äußeren Rand der Schneidplatte 2 nahe deren Schneiden 20 aus. Zur Führung des Kühl- und Schmiermediums sind oberseitig in den Randbereichen der Schneidplatte 2 jeweils die Nuten 27 vorgesehen, durch die das Kühl- und Schmiermedium jeweils relativ zu der Schneidplatte 2 nach außen und zu den Schneiden 20 strömt.
Wie auch die Figur 10 anschaulich zeigt, bildet sich bei der spanenden Bearbeitung des Werkstücks 4 zwischen der Unterseite des Spans 41 und der darunter liegenden Oberfläche 43 des Werkstücks 4 eine Rissvoreilung 42 aus, die im Wesentlichen einen keilförmigen Hohlraum oder Freiraum bildet. Weiter veranschaulicht die Figur 10, dass der abgehobene Span 41 in einem Bereich der Schneidplatte 2 auf deren Spangleitfläche 21 auftrifft, der in Spanlaufrichtung 41' gesehen hinter den Nuten 27 liegt. Auf diese Weise gelangt das Kühl- und Schmiermedium ohne Behinderung durch den abgehobenen Span 41 in die Rissvoreilung 42 hinein. So wird auch bei dieser alternativen Ausgestaltung des Maschinenwerkzeugs 1 ein wirksames Einleiten von Kühl- und Schmiermedium in die Rissvoreilung 42 hinein erzielt, was auch hier für eine sehr wirksame Kühlung und Schmierung der mit dem Werkstück 4 in Eingriff stehenden Schneiden 20 und auch der in Eingriff mit dem Maschinenwerkzeug 1 stehenden Bereiche des Werkstücks 4 sorgt.
Figur 11 schließlich zeigt ebenfalls das Maschinenwerkzeug 1 aus den Figuren 6 bis 9 in seinem Einsatz bei der spanenden Bearbeitung des rotierenden Werkstücks 4, wobei nun aber das Maschinenwerkzeug 1 in einer radialen Ebene des Werkstücks 4 geschnitten dargestellt ist. Rechts unten in Figur 11 ist ein Teil des Maschinenwerkzeugs 1 , genauer von dessen Schneidplatte 2 sichtbar. Lins in Figur 11 ist ein Teil des Werkstücks 4 sichtbar, das in Richtung des Drehpfeils 40 rotiert. Links oben an dem Maschinenwerkzeug 1 ist dessen Schneide 20 sichtbar, die sich hier in Eingriff mit dem Werkstück 4 befindet. Die Oberseite der Schneidplatte 2 bildet auch hier eine Spangleitfläche 21 , über die der abgehobene Span 41 in Spanlaufrichtung 41 'abgleitet. Zwischen der Unterseite oder Rückseite des Spans 41 und der dieser zugewandten Oberfläche 43 des Werkstücks 4 bildet sich dabei die Rissvoreilung 42 aus.
Zur Zuführung von Kühl- und Schmiermedium ist hier die Schneidplatte 2 teilweise aus einem porösen Material gebildet. Ein Hauptkanal 30 im Inneren der Schneidplatte 2 besteht aus einem Körper aus gesinterten Hartmetallkügelchen 26, die einen festen Zusammenhalt aufweisen, zwischen sich aber miteinander verbundene Hohlräume und damit einen durchgehenden Kanal 30 ausbilden. Im Bereich der Schneide 20 teilt sich der Hauptkanal 30 in einen nach oben verlaufenden ersten Kühl- und Schmiermediumkanal 31 und einen nach unten verlaufenden Kühl- und Schmiermediumkanal 33 auf.
Der obere Kanal 31 mündet in obere Nuten 27, die schon in den Figuren 6 bis 10 erläutert wurden. Der untere Kanal 33 mündet in Nuten 27, die im Bereich der Freifläche 23 des Maschinenwerkzeugs 1 angeordnet sind.
Wie Figur 11 veranschaulicht, trifft der vom Werkstück 4 abgehobene Span 41 in einem Bereich auf die Spangleitfläche 21 auf, die in Spanlaufrichtung 41" gesehen hinter den Nuten 27 liegt. Auf diese Weise gelangt das durch den Kanal 31 geführt Kühl- und Schmiermedium ungehindert von dem Span 41 in die Rissvoreilung 42 hinein.
Das Kühl- und Schmiermedium, das durch den unteren Kanal 33 strömt, gelangt von unten her in Richtung zur Schneide 20 der Schneidplatte 2 und kühlt diese in diesem Bereich. Zur Strahlformung des Kühl- und Schmiermediums kann ein Bereich des Kanals 33 unmittelbar vor den Nuten 27 als Diffusor 35 ausgebildet sein; das Gleiche kann auch an dem Kanal 31 vorgesehen sein.
Auch hier wird durch das unmittelbare Einleiten von Kühl- und Schmiermedium in die Rissvoreilung 42 hinein eine sehr gute Kühlung und Schmierung der Schneide 20 der Schneidplatte 2 und des im Eingriff mit dem Maschinenwerkzeug 1 stehenden Bereichs des Werkstücks 4 erzielt.
Bezugszeichenliste:
Zeichen Bezeichnung
1 Maschinenwerkzeug
10 Träger
11 Gewindebohrung
12 Befestigungsschraube
2 Schneidplatte
20 Schneiden
21 Spangleitfläche
22 Durchbrechung für 12
23 Freifläche
24, 24' obere, untere Spannplatte
25 Füllkörper
26 gesinterte Hartmetallkügelchen
27 Nuten
30 Hauptkanal
31 - 33 Kühl- und Schmiermediumkanäle
31' - 33" Kühl- und Schmiermediumstrahlen
34 Ringbereich
35 Diffusor
36 Leitungsanschluss
4 Werkstück
40 Drehrichtung von 4
41 Span
411 Spanlaufrichtung
42 Rissvoreilung
43 Werkstückoberfläche

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Kühlung und Schmierung eines Maschinenwerkzeugs (1 ) für eine spanabhebende Bearbeitung eines Werkstücks (4) und zur Kühlung und Schmierung des bearbeiteten Werkstücks (4), wobei das Werkzeug (1) mit mindestens einer Schneidplatte (2) mit wenigstens einer bei der Bearbeitung in das Werkstück (4) eingreifenden Schneide (20) bestückt ist und wobei am oder im Werkzeug (1) mindestens ein Kühl- und Schmiermediumkanal vorgesehen ist, durch den mindestens ein Kühl- und Schmiermediumstrahl unter Druck zur Schneidplatte (2) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') gezielt in eine sich am spanend bearbeiteten Werkstück (4) bei dessen Bearbeitung ausbildende Rissvoreilung (42) zwischen einem vom Werkstück (4) abgehobenen Span (41) und einer unter dem Span (41) liegenden Werkstückoberfläche (43) hinein ausgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und Schmiermedium durch das Werkzeug (1) hindurchgeleitet und als mindestens ein Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33") in einem Bereich der Schneidplatte (2) ausgebracht wird, der vom Werkstück (4) aus gesehen hinter der eingreifenden Schneide (20) und vor einer Spangleitfläche (21), in der bei der Bearbeitung des Werkstücks (4) der von diesem abgehobene Span (41) auf die Schneidplatte (2) trifft, liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') in Form mindestens eines Flach- oder Mehrfachstrahls ausgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') als gerichteter Strahl parallel zu und ent- lang der eingreifenden Schneide (20) des Werkzeugs (2) durch eine offene Seite der Rissvoreilung (42) in diese hinein ausgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der parallel zu der eingreifenden Schneide (20) ausgebrachte Kühl- und Schmiermediumstrahl (31 ', 32', 33') zu einem an den freien Querschnitt der offenen Seite der Rissvoreilung (42) zumindest annähernd angepassten Strahl geformt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein weiterer Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') parallel zu einer dem Werkstück (4) zugewandten Freifläche (23) der Schneidplatte (2) in Richtung zu der eingreifenden Schneide (20) des Werkzeugs (1) hin zwischen Freifläche (23) und Werkstück (4) ausgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der parallel zur Freifläche (23) der Schneidplatte (2) ausgebrachte Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32", 33") als die Breite der Freifläche (23) überstreichender Flach- oder Mehrfachstrahl geformt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der parallel zur Freifläche (23) der Schneidplatte (2) ausgebrachte Kühl- und Schmiermediumstrahl (31", 32', 33') durch mehrere in der Freifläche (23) parallel zueinander oder divergierend sowie senkrecht oder unter einem davon bis zu 45° abweichenden Winkel zur Schneide (20) verlaufende Nuten hindurchgeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Kühl- und Schmiermediumstrahl (341) entgegen der Spanlaufrichtung (41') in einem Bereich der Schneidplatte (2) ausgebracht wird, der vom Werkstück (4) aus gesehen hinter einer Spangleitfläche (21), in der bei der Bearbeitung des Werkstücks (4) der von diesem abgehobene Span (41) auf die Schneidplatte (2) trifft, liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Spangleitfläche (21) und/oder der hinter der Span- gleitfläche (21) ausgebrachte Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33', 34") durch mehrere in der Spangleitfläche (21) unter einem spitzen Winkel oder parallel zueinander und zur Spanlaufrichtung (41') verlaufende Nuten (27) hindurchgeleitet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass während eines Spanvorganges die Nuten (27) an ihrer offenen Nutseite über zumindest einen Teil ihrer Länge durch den abgehobenen, abgleitenden Span (41) abgedeckt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das/ein Kühl- und Schmiermedium eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder Öl oder eine Öl-Wasser-Emulsion, eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das/ein Kühl- und Schmiermedium eine Mischung aus Gas und Flüssigkeit, insbesondere ein Luft-Öl-Gemisch, oder ein Gas, insbesondere Luft oder ein Inertgas, eingesetzt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und Schmiermedium mit einem Druck von mindestens 100 bar, vorzugsweise mit 250 bar, zugeführt wird und/oder mit einer Austrittsgeschwindigkeit von mindestens 80 m/s ausgebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und Schmiermedium mit einem Druck von bis zu 1000 bar zugeführt wird.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit einem Maschinenwerkzeug (1) und einer Pumpe, wobei das Werkzeug (1) für eine spanabhebende Bearbeitung eines Werkstücks (4) vorgesehen ist, wobei das Werkzeug (1) mit mindestens einer Schneidplatte (2) mit wenigstens einer Schneide (20) bestückt ist, wobei am oder im Werkzeug (1) mindestens ein Kühl- und Schmiermediumkanal vorgesehen ist, durch den ein Kühl- und Schmiermedium unter Druck zur Schneidplatte (2) führbar ist, und wobei mit der Pumpe das Kühl- und Schmiermedium unter Druck in den Kühl- und Schmiermediumkanal förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühl- und Schmiermediumkanal (31 , 32, 33) so angeordnet und ausgerichtet ist, dass aus diesem der mindestens eine Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33") gezielt in eine sich am spanend bearbeiteten Werkstück (4) bei dessen Bearbeitung ausbildende Rissvoreilung (42) zwischen einem vom Werkstück (4) abgehobenen Span (41) und einer unter dem Span (41) liegenden Werkstückoberfläche (43) hinein ausbringbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühl- und Schmiermediumkanal (31 , 32, 33) für den Kühl- und Schmiermediumstrahl (31", 32", 33') durch das Werkzeug (1) verläuft und in einem Bereich der Schneidplatte (2) ausmündet, der vom Werkstück (4) aus gesehen hinter der eingreifenden Schneide (20) und vor einer Spangleitfläche (21), in der bei der Bearbeitung des Werkstücks (4) der von diesem abgehobene Span (41) auf die Schneidplatte (2) trifft, liegt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') in Form mindestens eines Flach- oder Mehrfachstrahls ausbringbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen entsprechend angeordneten und ausgerichteten Kühl- und Schmiermediumkanal (31 , 32, 33) der Kühl- und Schmiermediumstrahl (311, 32', 33') parallel zu und entlang der eingreifenden Schneide (20) des Werkzeugs (2) durch eine offene Seite der Rissvoreilung (42) in diese hinein ausbringbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der parallel zu der eingreifenden Schneide (20) ausbringbare Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') zu einem an den freien Querschnitt der Rissvoreilung (42) zumindest annähernd angepassten Strahl geformt ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen entsprechend angeordneten und ausgerichteten weiteren Kühl- und Schmiermediumkanal (31 , 32, 33) zusätzlich ein weiterer Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') parallel zu einer dem Werkstück (4) zugewandten Freifläche (23) der Schneidplatte (2) in Richtung zu der eingreifenden Schneide (20) des Werkzeugs (1) hin zwischen Freifläche (23) und Werkstück (4) ausbringbar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der parallel zur Freifläche (23) der Schneidplatte (2) ausbringbare Kühl- und Schmiermediumstrahl (31 ', 32', 33") als die Breite der Freifläche (23) überstreichender Flach- oder Mehrfachstrahl geformt ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Freifläche (23) mehrere parallel zueinander oder divergierend sowie senkrecht o- der unter einem davon bis zu 45° abweichenden Winkel zur Schneide (20) verlaufende Nuten (27) vorgesehen sind und dass der auf die Freifläche (23) ausbringbare Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33') durch die Nuten (27) hindurchleitbar ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen entsprechend angeordneten und ausgerichteten weiteren Kühl- und Schmiermediumkanal (34) zusätzlich ein weiterer Kühl- und Schmiermediumstrahl (34') entgegen der Spanlaufrichtung (41') in einem Bereich der Schneidplatte (2) ausbringbar ist, der vom Werkstück (4) aus gesehen hinter einer Spangleitfläche (21), in der bei der Bearbeitung des Werkstücks (4) der von diesem abgehobene Span (41) auf die Schneidplatte (2) trifft, liegt.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18 und 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spangleitfläche (21) mehrere unter einem spitzen Winkel oder parallel zueinander und zur Spanlaufrichtung verlaufende Nuten (27) vorgesehen sind und dass der vor der Spangleitfläche (21) und/oder der hinter der Spangleitfläche (21) ausgebrachte Kühl- und Schmiermediumstrahl (31', 32', 33", 34") durch die Nuten (27) hindurchleitbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Spanvorganges die Nuten (27) an ihrer offenen Nutseite über zumindest einen Teil ihrer Länge durch den abgehobenen, abgleitenden Span (41) abdeckbar sind.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des/jedes Kühl- und Schmiermediumkanals (31 , 32, 33, 34) eine Düse zur Strahlformung und -aυsrichtυng des Kühl- und Schmiermediumstrahls (31 ', 32', 33", 34') vorgesehen ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Strömungsrichtung unmittelbar vor der Düse liegender Bereich des zugehörigen Kühl- und Schmiermediumkanals (31 bis 34) als Diffusor (35) ausgebildet ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kühl- und Schmiermediumkanal (31 bis 34) als mit dem Werkzeug (1) verbundene Leitung und/oder als in das Werkzeug (1) integrierter Kanal ausgebildet ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der in das Werkzeug (1) integrierten Kühl- und Schmiermediumkanäle (31 bis 34) zumindest abschnittsweise als eingesinterter Kanal ausgeführt ist, der durch untereinander verbundene Hohlräume zwischen miteinander durch einen Sinterprozess verbundenen Hartmetall- oder Keramikkügelchen (26) gebildet ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Werkzeug (1) verstellbare Absperrmittel zur wahlweisen Absperrung und Freigabe des/jedes Kühl- und Schmiermediumkanals (31 bis 34) vorgesehen sind.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrmittel abhängig von einer Aufspannlage oder -stelle der Schneidplatte (2) an einem Träger (10) des Werkzeugs (1) einen geöffneten Zustand oder einen geschlossenen Zustand einnehmen.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Werkzeug (1) mindestens ein sich in die Kühl- und Schmiermediumkanäle (31 bis 34) verzweigender Hauptkanal (30) vorgesehen ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) ein im Einsatz stillstehendes oder ein nicht-rotierend bewegtes Werkzeug ist und dass am Werkzeug (1 ) mindestens ein mit dem Hauptkanal (30) oder mit dem/jedem Kühl- und Schmiermedium ausbringenden Kühl- und Schmiermediumkanal (31 bis 34) verbundener Leitungsan- schluss (36) zur lösbaren Anbringung einer Kühl- und Schmiermediumzuleitung vorgesehen ist.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) ein im Einsatz rotierendes Werkzeug ist und dass am Werkzeug (1) selbst und/oder an einer dieses haltenden Werkzeugaufnahme mindestens ein mit einer Drehdichtung ausgeführter und mit dem Hauptkanal (30) oder mit mit dem/jedem Kühl- und Schmiermedium ausbringenden Kühl- und Schmiermediumkanal (31 bis 34) verbundener Kühl- und Schmiermedi- umzufuhrkanal mit einem Leitungsanschluss für eine Kühl- und Schmiermediumzuleitung vorgesehen ist.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (2) eine Hartmetallschneidplatte ist.
37. Maschinenwerkzeug (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es die in einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 36 angegebenen Werkzeugmerkmale aufweist.
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