WO2011110159A1 - Drehantreibbares spanabhebendes werkzeug - Google Patents

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WO2011110159A1
WO2011110159A1 PCT/DE2011/000228 DE2011000228W WO2011110159A1 WO 2011110159 A1 WO2011110159 A1 WO 2011110159A1 DE 2011000228 W DE2011000228 W DE 2011000228W WO 2011110159 A1 WO2011110159 A1 WO 2011110159A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coolant
lubricant
cutting part
cutting
tool
Prior art date
Application number
PCT/DE2011/000228
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Hotz
Original Assignee
Gühring Ohg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gühring Ohg filed Critical Gühring Ohg
Publication of WO2011110159A1 publication Critical patent/WO2011110159A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/06—Drills with lubricating or cooling equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
    • B23B2222/28—Details of hard metal, i.e. cemented carbide

Definitions

  • the invention relates to a rotary drivable cutting tool with integrated coolant / lubricant supply according to the preamble of patent claim 1.
  • Such tools are known, for example, from WO 2008/141605 A2 or WO 2008/141606 A2 and have a cutting part, on which a plurality of cutting edges or cutting edges and flutes are formed, and a shaft, which faces away from the cutting part forms a clamping section.
  • the tools described in these documents are each the task of ensuring a high blade life with a simplified tool design.
  • a coolant / lubricant should be able to be brought to the heavily loaded cutting edges of the cutting tool with little effort, but reliably and in sufficient quantity both in conventional wet machining and in the more recently encountered dry machining (MQL technology).
  • WO 2008/41605 A2 proposes that the coolant / lubricant channels formed in the shaft each have an axial outlet opening and lead along the shaft to an associated flute of the cutting part.
  • WO 2008/141606 A2 proposes forming the coolant / lubricant channels in the shaft in such a way that the coolant / lubricant exiting from the front-side outlet openings of the clamping section can be fed in a free jet along the shaft into respectively one associated flute of the cutting part .
  • the tools specified in the aforementioned publications thus provide that a coolant / lubricant jet emerging from a coolant / lubricant channel in the shaft is fed into an associated flute on the cutting part.
  • the alignment of the coolant / lubricant channels in the shaft with the flutes can reach its limits, especially with tools having a relatively small nominal diameter.
  • a built-in tool coolant / lubricant supply always means a weakening of the tool.
  • the flow cross-section of the coolant / lubricant channels can not be proportionally reduced in proportion to the nominal diameter of the tool.
  • the formation of the coolant / lubricant channels in the shaft can therefore be at the expense of tool stability, resulting in reduced service life.
  • increases in tools with very small nominal diameters of the manufacturing effort in terms of the design of the coolant / lubricant channels in the shaft increases in tools with very small nominal diameters of the manufacturing effort in terms of the design of the coolant / lubricant channels in the shaft.
  • the invention has the object to provide a drivable driveable cutting tool of the type described above, on the one hand ensures the required life in a simplified tool design even with very small nominal diameter tooling and on the other for both wet and dry machining suitable is.
  • the tool according to the invention can have a wide variety of fields of application.
  • it can be designed as a drilling tool, in particular a twist drill, as a reamer, as a milling tool or as a thread cutting tool, or with multiple cutting edges.
  • the shank of the tool has a relation to FIG.
  • Cutting part in the diameter enlarged clamping section reduces the tool diameter. from the (maximum) diameter of the clamping section of the shaft to the diameter of the cutting part at the interface between the shaft and the cutting part.
  • At least one coolant / lubricant channel is formed in the shaft with an outlet opening arranged on the cutting part-side shaft end, which, viewed in an axial projection, d. H. when the tool is viewed axially from the cutting part tip in the direction of the shank, is located radially outside the outer circumference of the cutting part, and is aligned such that an exiting coolant / lubricant jet is sprayed in the direction of the cutting head.
  • the geometric shape of the cross section of the at least one coolant / lubricant channel can be selected according to the specific field of application.
  • the at least one coolant / lubricant channel has the shape of a bore with a circular cylindrical cross-section that remains constant over its length.
  • the cross-sectional area of the at least one coolant / lubricant channel may, for example, also taper in the direction of the outlet opening formed on the cutting part-side shaft end in order to be able to determine the outlet pressure of the coolant / lubricant in accordance with the respective conditions.
  • the tool design according to the invention ensures both in the conventional wet processing, ie when using liquid coolants / lubricants, as well as in dry processing according to the MQL technology, in which the coolant / lubricant in contrast to wet processing in extremely low concentration in a compressed air flow to the cutting edge or parts formed on the cutting part is guided, an adequate supply of the cutting part with coolant / lubricant.
  • the coolant / lubricant jet projecting towards the cutting head forms a more pronounced spray cone around its core with increasing distance from the outlet opening at the cutting-part-side shank end, it is ensured in particular that the area of the cutting head of the cutting part supplies a sufficient quantity of coolant / lubricant can be. On the working pressure or the amount of coolant / lubricant supply can therefore be ensured that the cutting part is effectively cooled or lubricated in particular in the area near the cutting head, whereby it is possible to keep the service life of the tool at a high level.
  • the inventive concept is suitable not only for wet machining, but with appropriate arrangement and dimensioning of the coolant / lubricant flow paths in the shaft, which include the at least one Küh (- / lubricant channel, including for dry machining according to the MMS technology.
  • the coolant / lubricant jet extends along the outer circumference of the cutting part in the direction of the cutting head, there is the further advantage that the coolant / lubricant jet, in particular during the machining of through holes, is particularly effective for transporting away the cutting head Chips can be used.
  • the integrated into the shaft coolant / lubricant supply are completely laid out of the near-axis, central region of the cross-sectional area of the shaft to the outside in the area, which lies in the axial projection radially outside the outer periphery of the cutting part.
  • the near-axis, central region of the shaft can therefore be held unattenuated, which can be produced tools with integrated coolant / lubricant supply and long service life without major manufacturing effort even in the case of very small nominal diameter.
  • the shank can be designed as a cylindrical shank.
  • the maximum diameter of the chucking portion corresponds to the cylinder diameter.
  • the shaft can also be designed, for example, as a Morse taper.
  • the maximum diameter of the clamping section corresponds to the maximum cone diameter.
  • the cutting part can, such as. As in a twist drill, just a length of a defined nominal diameter or, such as. B. have a stepped reamer, several lengths with different nominal diameters.
  • the minimum diameter of the cutter-part-side shank end is preferably greater than or equal to a maximum diameter of the cutting part, so that the tool according to the invention has no length section between the shank and the cutting part with a reduced diameter compared to the cutting part. This design contributes to a long tool life.
  • the shaft end located between the cutting part and the clamping portion of the shaft may be formed as a cone or as a radial step.
  • the outlet opening of the at least one coolant / lubricant channel lies in a conical surface
  • the outlet opening of the at least one coolant / lubricant channel viewed in an axial projection, lies in the end face of the radial step.
  • the tool according to the invention in addition to the at least one coolant / lubricant channel, which opens into an outlet opening, which, viewed in an axial projection, radially outside the outer periphery of the cutting part, have one or more further cooling / lubricant channels, the or at the initially discussed tools according to WO 2008/141606 A2 or WO
  • the one or more cooling / lubricant channels can each open into an associated flute and / or exit at the cutting head, for example an open-sided flank face or in front of a frontal cutting edge.
  • the manufacturing outlay is reduced considerably.
  • the at least one coolant / lubricant channel can then be produced, for example, as a bore. Furthermore, a rectilinear design of the at least one coolant / lubricant channel ensures the best possible resistance-free guidance of the coolant / lubricant through the shaft.
  • the at least one coolant / lubricant channel runs parallel to the tool axis.
  • the formation of the at least one coolant / lubricant channel parallel to the tool axis does not cause any major manufacturing difficulties.
  • the center axis of the at least one coolant / lubricant channel may be arranged at a predetermined angle to the tool axis.
  • the predetermined angle By appropriately dimensioning the predetermined angle, it is possible to ensure that a coolant / lubricant jet emerging via the associated outlet opening or its core strikes the outer circumference of the cutting part at a defined axial point after it leaves the associated outlet opening.
  • the formation of the at least one coolant / lubricant channel at a defined angle to the tool axis allows the point of intersection between a notional center axis of the leaked coolant / lubricant channel and the tool axis to lie at a defined axial location of the cutting part. This defined axial location may be the cutting tip.
  • the defined axial point can generally lie at any distance (X> 0) from the outlet opening.
  • This defined distance may depend on the geometry and the concrete application of the tool, for example se depending on the tool length and the drilling depth of a twist drill, be set.
  • the concrete application of the tool defining this defined distance can be ensured that primarily the area of the cutting part withâ- / or. Lubricant is supplied in the expected as the largest machining work is done.
  • the center axis of the at least one coolant / lubricant passage and the tool axis define a plane.
  • the at least one coolant / lubricant channel can be designed so that it runs skewed to the tool axis.
  • the at least one coolant / lubricant channel can be designed such that the central axis of the coolant / lubricant jet exiting via the associated outlet opening leads in the cutting direction of an associated main or secondary cutting edge at a defined distance from the outlet opening, viewed in an axial projection.
  • the at least one coolant / lubricant channel runs helically around the tool axis, a spin can be imparted to the coolant / lubricant jet emerging via the associated outlet opening at the cutting-side end of the shaft end. Similar to the aforementioned skewed arrangement of the at least one coolant / lubricant channel, the swirl allows the center axis of the coolant / lubricant jet emerging via the associated outlet opening to be viewed in the cutting direction at a defined distance from the outlet opening, viewed in an axial projection an associated main or minor cutting edge leads.
  • the pitch of the helical shape of the at least one coolant / lubricant channel expediently corresponds to the pitch of the flute or flutes formed in the cutting part.
  • the pitch of the helical shape of the at least one coolant / lubricant channel can also be different from the pitch of the flute or flutes formed in the cutting part.
  • the at least one coolant / lubricant channel is rectilinear and / or paraxial, at an angle to the tool axis or coiled
  • the position of the outlet opening of the at least one coolant / lubricant channel on cutting-side shaft end in the circumferential direction around the tool axis as well as their radial distance to the tool axis advantageously matched with respect to the tool requirements.
  • the radial distance of the outlet opening of the at least one coolant / lubricant channel can be set so that the outlet opening, viewed in an axial projection, is guided to the outer circumference of the cutting part or adjoins it.
  • the at least one coolant / lubricant channel can already be produced in a sintered blank of the tool, provided that it is produced monolithically, or in a sintered blank of the shaft, provided the shank and cutting part are initially separate, as far as possible with final gauge in the primary molding process. Processing of the at least one coolant / lubricant channel in the shaft is then no longer necessary.
  • the tool according to the invention may have one or more coolant / lubricant channels integrated into the shaft, depending on the number of cutting edges on the cutting head.
  • these are advantageously arranged equidistantly around the tool axis in the circumferential direction and open into an associated outlet opening in each case.
  • the tool according to the invention can be a single or multi-bladed
  • the number of cooling / lubricant channels integrated in the shaft preferably corresponds to the number of cutting edges.
  • the outlet opening of the at least one coolant / lubricant channel can be arranged so that the center axis of the exiting coolant / lubricant jet leads in the axial direction of an associated main or secondary cutting edge at a defined axial distance from the outlet opening, viewed in an axial projection.
  • the central axis of the coolant / lubricant jet at a defined axial point, for example in a region in which larger cutting forces occur to place in the radial direction in the region of a flute defining the associated main or minor cutting edge.
  • the at least one coolant / lubricant channel can guide the shaft over its entire length, d. H. from the cutting part remote shaft end to the cutting part side shaft end penetrate.
  • the shaft may have a coolant / lubricant main channel accessible via the cutting-distance remote shaft end, and the at least one coolant / lubricant channel may open at its end remote from the cutting part into the central coolant / lubricant main channel.
  • the cross-section and the shape of the geometry of the coolant / lubricant main channel can be adapted such that the amount of coolant / lubricant fed into the shaft flows more or less without backflows or excessive deflections into the at least one coolant / lubricant channel.
  • the flow cross-section of this main coolant / lubricant channel can increasingly decrease in the direction of the at least one coolant / lubricant channel, whereby the flow pressure in the direction of the at least one coolant / lubricant channel is increasingly increased. In this way, demixing processes in the coolant / lubricant can be carried out during dry machining using the MQL technology.
  • the tool according to the invention can be constructed in one piece, ie monolithic.
  • the shaft and the cutting part can initially be formed separately and then assembled in one piece.
  • the shaft may be formed in the manner of a sleeve with a central receiving bore, in which a cylindrical end portion of the cutting part rotatably and axially fixed received, for example, soldered is.
  • This development has the advantage that over the sleeve of any tool, such as a twist drill, with cylindrical shank without an integrateddeVSchmierstoffmakers problems and economically to a tool with Reconfigure coolant / lubricant supply.
  • the sleeve-like shaft can be formed from a different material from the tool material.
  • a tool made of a comparatively expensive and difficult-to-machine carbide can be combined with a sleeve-like shaft made of a less expensive and easier-to-machine steel material.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a rotatably drivable machining tool according to the invention
  • FIG. 2 shows the tool of Figure 1 with a partially longitudinally cut shaft.
  • Fig. 3 is a plan view of the cutting head of the tool according to Figures 1 and 2.
  • FIGS. 1 and 2 shows a plan view of the cutting part remote shaft end of the tool according to FIGS. 1 and 2; and show
  • FIGS. 1 to 4 an embodiment of a tool according to the invention will first be illustrated.
  • Various examples of a modification of the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 to 4 will be explained with reference to FIGS. 5 to 17.
  • the tool according to the invention is shown using the example of a twist drill.
  • the tool according to the invention can also be embodied as a reamer, as a milling tool or as a thread cutting tool with one or more cutting edges.
  • the tool 10 shown in FIG. 1, which has an entire length L1, can be functionally subdivided into a shaft 12 of length L3 and a cutting part 20 of length L2 connected to the shaft 12.
  • the shaft 12 has a relation to the
  • Cutting part 20 in diameter enlarged clamping portion 14 and a diameter-reducing shaft end 16, to which the cutting part 20 connects.
  • the shank end 16 is formed as a radial step, which is followed by the cutting part 20.
  • the cutting part 20 has a maximum diameter (nominal diameter) D1 (D1 ⁇ D2).
  • the tool 10 is monolithic of a suitable material, in particular a sintered material, e.g. Solid carbide or a cermet material, i. a sintered material, which has the carbides and nitrides of titanium (TiC, TIN) as an essential hardness carrier and in which nickel is used predominantly as binder.
  • a sintered material e.g. Solid carbide or a cermet material, i. a sintered material, which has the carbides and nitrides of titanium (TiC, TIN) as an essential hardness carrier and in which nickel is used predominantly as binder.
  • two straight and parallel to the tool axis 11 extending ühl- / Schmierstoffkanäle 18 are each formed in the shaft 20, each with a cutting piece remote shaft end 16b inlet opening 18b and arranged on the cutting side shaft end 16 outlet opening 18a.
  • the inlet and outlet openings 18a, 18b respectively radially outside the outer periphery of the cutting member 20.
  • the two coolant / lubricant channels 18 are thus in an axially parallel arrangement over the entire length L3 of the shaft 12 formed therethrough.
  • the outlet openings 18a are in particular aligned so that a respective emerging coolant / lubricant jet whose central axis is indicated in the figures by a dashed line, injected in the direction of the cutting head 22.
  • the central axes of the two coolant / lubricant grooves 18 are in the embodiment shown on a circle around the tool axis 11, which has a diameter D3, where D2>D3> D1 applies.
  • the two coolant / lubricant channels 18 have the shape of a bore with a constant over its entire length circular cylindrical cross-section. Alternatively, the cross-sectional area of the coolant / lubricant passages may taper in the direction of the respective outlet opening 18a formed on the cutting part-side shaft end 16a.
  • the cutting part remote shaft end 16b is formed in the embodiment shown by a radial surface, which merges to the outer periphery of the clamping portion 14 into a chamfer.
  • the cutting-part-side shank end 16a is formed in the exemplary embodiment shown by a radial surface, which surrounds the outer circumference of an adjacent to the shaft 12 Nutenauslaufabêts 21 of the cutting member 20 annular.
  • the cutting-part-side shank end 16a thus forms a radial step, in whose end face the two outlet openings 18a lie.
  • the cutting part 20 is formed in the embodiment shown with two main cutting edges 24, two minor cutting edges 25 and two flutes 26 two-edged, as shown in FIG. 3 reveals.
  • the diameter D3 of the shaft 12 is selected as a function of the diameter D1 of the cutting part 20 so that the two outlet openings 18a at the cutting part side shaft end 16a, viewed in an axial projection, brought to the outer periphery of the cutting part 20 are adjacent to the outer periphery of the cutting member 20 and.
  • FIGS. 3 and 4 furthermore show that the inlet and outlet openings 18a, 18b of the two coolant / lubricant channels 18 formed in the shaft 12 are arranged diametrically opposite one another with respect to the tool axis 11.
  • the outlet openings 18a are in particular arranged so that their central axes, as viewed in an axial projection, respectively in the cutting direction slightly behind the associated main and minor cutting edge 24, 25 of the cutting head 22 exits.
  • FIGS. 5 to 17 Various examples of a modification of the tool shown in FIGS. 1 to 4 will be explained below with reference to FIGS. 5 to 17.
  • the features of the examples according to FIGS. 5 to 17 can be cumulatively or arbitrarily combined with those of the exemplary embodiment according to FIG. 1 within the limits of what is technically feasible.
  • each opening into an outlet opening 18a which, as viewed in an axial projection, lies radially outside the outer circumference of the cutting part 20, one or more have a plurality of other coolant / lubricant channels, the or as in the initially discussed tools according to WO
  • the one or more cooling / lubricant channels each open into an associated flute 26, and / or, as shown in FIGS. 9 and 10, on the cutting head 22, for example a frontal flank 27 or (not shown) in front of a front-side main cutting edge 24, exit.
  • the outlet openings 31 of the two other coolant / lubricant channels 30 lie on a circle around the tool axis 1 1 with diameter D 4, where D 4 ( ⁇ D 1) ⁇ D 3 applies.
  • the outlet openings 34 of the two further cooling / lubricant channels 33 lie on a circle around the tool axis 1 1 with diameter D5, wherein D5 ( ⁇ D1) ⁇ D3.
  • the coolant / lubricant channels 18 formed in the shank 12, as shown in FIGS. 11a, 12 and 11b, can be cut at a distance from their cutting part into a common one from the cutting element - NEN shaft end 6b from accessible main coolant / lubricant channel 40 and 42 open. While in the example according to FIGS.
  • a central coolant / lubricant main channel 40 is designed as a bore with a constant flow cross section at least until the end of the two coolant / lubricant channels 8 is cut away, the flow cross section in the example according to FIG of the coolant / lubricant main channel 42 up to the cutting part remote end of the two coolant / lubricant channels 18 increasingly.
  • Fig. 13 shows an example in which the shaft 12 is formed in the manner of a cylinder sleeve with a central receiving bore 50 in which a cylindrical end portion 52 of the cutting member 20 rotatably and axially fixed received, for example, soldered.
  • the cutting part 20 corresponds to a conventional tool in this example.
  • the sleeve-like shaft 12 is pushed onto the cylindrical end portion 52 and soldered.
  • the cutting part 20 and the shaft 12 may be made of different materials in this case.
  • the two coolant / lubricant channels 18 open at their end 18b remote from cutting end into a diametrically extending slot 60 formed on the shaft end 16b remote from the cutting part.
  • the coolant / lubricant flow into the two coolant / lubricant channels 18 takes place that is, in a manner known per se, via the diametric slot 60.
  • the tool shown in FIG. 16 differs from the tool shown in FIGS. 1 to 4 only in that the two coolant / lubricant channels 18 are inclined at an angle ⁇ or ⁇ to the tool axis 11.
  • the angles ⁇ and ⁇ can be the same size.
  • the angular position of the two coolant / lubricant channels 8 with respect to the tool axis 1 1 ensures that the coolant / lubricant jet exiting via the respective associated outlet opening 18a at a defined axial point after exiting the associated outlet opening 8a on the outer circumference of the cutting part 20th meets.
  • the distance X.sub.2 between the respective outlet opening 18a and the point of contact of the central axis of the respective coolant / lubricant jet with the outer circumference of the cutting part 20 can be set as desired. Due to a different angle measurement, the distance X2 of one coolant / lubricant jet can be determined independently of the distance of the other coolant / lubricant jet.
  • the two coolant / lubricant channels 18 can be designed such that they run askew to the tool axis 11.
  • the two cooling / lubricant channels may be formed such that the central axis of the coolant / lubricant jet exiting via the associated outlet opening 18 is viewed at a defined distance X2 from the outlet opening 18a in an axial projection, in the cutting direction of an associated main or secondary cutting edge leads.
  • FIG. 17 shows an example in which the cutting-part-side shank end 16 a is formed as a cone, which gradually reduces the diameter from the clamping section 1 of the shank 12 to the maximum nominal diameter of the cutting part 20.
  • the two outlet openings 18a lie in this example in the Konustflä- surface.
  • the number of coolant / lubricant channels 18 formed in the shaft 12 is two.
  • the two coolant / lubricant channels 18 are arranged diametrically opposite one another in relation to the tool axis 11 corresponding to the two flutes 26.
  • the number of coolant / lubricant channels 18 preferably corresponds to the number of cutting edges 24, 26, it is as well as the relative arrangement of the coolant / lubricant channels 18 to each other (in the case of multiple coolant / lubricant channels) in no way to those discussed above limited to examples shown in Figs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug (10) mit integrierter Kühl-/Schmiermittelversorgung, das einen Schaft (12) und einen mit dem Schaft (12) verbundenen Schneidteil (20) aufweist. Der Schaft (12) hat einen gegenüber dem Schneidteil (20) im Durchmesser vergrößerten Einspannabschnitt (14). Erfindungsgemäß weist der Schaft (12) zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanal (18) mit einer am schneidteilseitigen Schaftende (16a) angeordneten Austrittsöffnung (18a) auf, die in einer axialen Projektion betrachtet radial außerhalb des Außenumfangs des Schneidteils (20) liegt und so ausgerichtet ist, dass ein austretender Kühl-/Schmiermittelstrahl in Richtung Schneidteilkopf (22) spritzt.

Description

Beschreibung
Drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug
Die Erfindung betrifft ein drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug mit integrierter Kühl-/Schmiermittelversorgung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Werkzeuge sind beispielsweise aus der WO 2008/141605 A2 oder der WO 2008/141606 A2 bekannt und weisen einen Schneidteil, an dem eine Vielzahl von Schneiden bzw. Schneidkanten und Spannuten ausgebildet sind, und einen Schaft auf, der auf einer dem Schneidteil abgewandten Seite einen Einspannabschnitt ausbildet. Den in diesen Druckschriften beschriebenen Werkzeugen liegt jeweils die Aufgabe zugrunde, eine hohe Schneidenstandzeit bei einem vereinfachten Werkzeugaufbau zu gewährleisten. Des Weiteren soll ein Kühl-/Schmiermittel sowohl bei der herkömmlichen Nassbearbeitung als auch bei der in jüngerer Zeit zunehmend anzutreffenden Trockenbearbeitung (MMS-Technologie) mit geringem Aufwand, jedoch prozesssicher und in ausreichender Menge an die hoch belasteten Schneiden des Spanabhebendes Werkzeugs herangebracht werden können.
Zu diesem Zweck wird in beiden Druckschriften zunächst vorgeschlagen, im Einspannabschnitt des Schafts eine der Anzahl der Spannuten entsprechende Anzahl von Kühl-/Schmiermittelkanälen auszubilden. Darüber hinaus schlägt die WO 2008/ 41605 A2 vor, dass die im Schaft ausgebildeten Kühl-/Schmiermittelkanäle jeweils eine axiale Austrittsöffnung haben und entlang des Schafts zu einer zugeordneten Spannut des Schneidteils führen. Im Unterschied dazu schlägt die WO 2008/141606 A2 vor, die Kühl-/Schmiermittelkanäle im Schaft derart auszubilden, dass das aus stirnseitigen Austrittsöffnungen des Einspannabschnitts austretende Kühl-/Schmiermittel in einem freien Strahl entlang des Schafts in jeweils eine zugeordnete Spannut des Schneidteils einspeisbar ist. Die in den vorgenannten Druckschriften angegebenen Werkzeuge sehen somit vor, dass ein aus einem Kühl-/Schmiermittelkanal im Schaft austretender Kühl- /Schmiermittelstrahl in eine zugeordnete Spannut am Schneidteil eingespeist wird.
Obwohl sich die in den vorgenannten Druckschriften angegebene Ausbildung der Kühl-/Schmiermittelkanäle grundsätzlich als vorteilhaft herausgestellt hat, kann die mit den Spannuten fluchtende Anordnung der Kühl-/Schmiermittelkanäle im Schaft gerade bei Werkzeugen mit einem relativ kleinen Nenndurchmesser an ihre Grenzen stoßen. Eine in das Werkzeug integrierte Kühl-/Schmiermittelversorgung bedeutet stets eine Schwächung des Werkzeugs. Der Strömungsquerschnitt der Kühl-/Schmiermittelkanäle lässt sich jedoch nicht proportional mit dem Nenndurchmesser des Werkzeugs beliebig verkleinern. Bei Werkzeugen mit sehr kleinen Nenndurchmessern kann die Ausbildung der Kühl-/Schmiermittelkanäle im Schaft daher zu Lasten der Werkzeugstabilität gehen mit der Folge reduzierter Standzeiten. Zudem erhöht sich bei Werkzeugen mit sehr kleinen Nenndurchmessern der fertigungstechnische Aufwand im Hinblick auf die Ausbildung der Kühl-/Schmiermittelkanäle im Schaft.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein dre- hantreibbares spanabhebendes Werkzeug der oben beschriebenen Art zu schaffen, das zum Einen die geforderte Standzeit bei einem vereinfachten Werkzeugaufbau auch bei sehr kleinen Werkzeugnenndurchmessern sicherstellt und zum Anderen sowohl für die Nass- als auch Trockenbearbeitung geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann verschiedenste Anwendungsgebiete haben. Es kann beispielsweise als ein Bohrwerkzeug, insbesondere ein Spiralbohrer, als eine Reibahle, als ein Fräswerkzeug oder als ein Gewindeschneidwerkzeug ein- oder mehrschneidig ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß weist der Schaft des Werkzeugs einen gegenüber dem
Schneidteil im Durchmesser vergrößerten Einspannabschnitt auf. Das schneidteilseitige Schaftende, mit dem der Schneidteil verbunden ist, reduziert den Werkzeugdurchmes- ser vom (maximalen) Durchmesser des Einspannabschnitts des Schafts auf den Durchmesser des Schneidteils an der Schnittstelle zwischen Schaft und Schneidteil.
Im Schaft ist des Weiteren zumindest ein Kühl-/Schmiermittelkanal mit einer am schneidteilseitigen Schaftende angeordneten Austrittsöffnung ausgebildet, die, in einer axialen Projektion betrachtet, d. h. bei einer axialen Betrachtung des Werkzeugs von der Schneidteilspitze in Richtung Schaft, radial außerhalb des Außenumfangs des Schneidteils liegt und ausgerichtet ist, dass ein austretender Kühl-/Schmiermittelstrahl in Richtung Schneidkopf spritzt.
Die geometrische Form des Querschnitts des zumindest einen Kühl- /Schmiermittelkanals kann dem konkreten Anwendungsgebiet entsprechend gewählt sein. Im einfachsten Fall hat der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal die Form einer Bohrung mit einem über dessen Länge gleichbleibenden kreiszylindrischen Querschnitt. Die Querschnittsfläche des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals kann sich in Richtung zu der am schneidteilseitigen Schaftende ausgebildeten Austrittsöffnung beispielsweise aber auch verjüngen, um den Austrittsdruck des Kühl- /Schmiermittels den jeweiligen Bedingungen entsprechend bestimmen zu können.
Die erfindungsgemäße Werkzeuggestaltung gewährleistet sowohl bei der herkömmlichen Nassbearbeitung, d.h. bei Verwendung von flüssigen Kühl- /Schmiermitteln, als auch bei der Trockenbearbeitung gemäß der MMS-Technologie, bei der das Kühl-/Schmiermittel im Gegensatz zur Nassbearbeitung in extrem geringer Konzentration in einer Druckluftströmung zu der oder den am Schneidteil ausgebildeten Schneiden geführt wird, eine ausreichende Versorgung des Schneidteils mit Kühl- /Schmiermittel. Untersuchungen haben überraschend gezeigt, dass ein aus einer Austrittsöffnung am schneidteilseitigen Schaftende austretender Kühl-/Schmiermittelstrahl selbst dann, wenn er unter Einwirkung der im Werkzeugbetrieb auftretenden Zentrifugalkräfte und Luftreibung eine beträchtliche axiale Länge in Richtung Schneidkopf ohne eine radial außen liegende Begrenzung zurücklegen muss, einen ausreichend großen Kern mit hoher Strömungsgeschwindigkeit besitzt, um eine erforderliche Kühl- /Schmiermittelversorgung des Schneidteils zu gewährleisten. Durch die Drehung des Werkzeugs ergeben sich zudem dynamische Strömungsverhältnisse am Außenumfang des Schneidteils, die bewirken, dass das über die Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals austretende Kühl-/Schmiermittel von dem am und um den Schneidteil herum entstehenden Sog mitgerissen wird und in Richtung Schneidkopf transportiert wird. Weil der in Richtung Schneidkopf spritzende Kühl- /Schmiermittelstrahl um seinen Kern einen mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung am schneidteilseitigen Schaftende ausgeprägteren Spritzkegel bildet, ist darüber hinaus sichergestellt, dass insbesondere der Bereich des Schneidkopfs des Schneidteils mit einer ausreichenden Menge an Kühl-/Schmiermittel versorgt werden kann. Über den Arbeitsdruck bzw. die Menge der Kühl-/Schmiermittelzuführung kann daher insgesamt sichergestellt werden, dass der Schneidteil insbesondere im Bereich nahe des Schneidkopfs wirksam gekühlt bzw. geschmiert wird, wodurch es gelingt, die Standzeit des Werkzeugs auf hohem Niveau zu halten.
Da das in Richtung des Schneidkopfs gespritzte Kühl-/Schmiermittel im Anschluss an den Schaft, d. h. entlang des Außenumfangs des Schneidteils, ungeführt erfolgt, ergeben sich verglichen mit den eingangs diskutierten Werkzeugen, bei denen des Kühl- /Schmiermittel in den im Schneidteil ausgebildeten Spannuten geführt wird, geringere Strömungswiderstände und damit weniger Strömungsverluste. Damit eignet sich das erfindungsgemäße Konzept nicht nur für die Nassbearbeitung, sondern bei entsprechender Anordnung und Dimensionierung der Kühl-/Schmiermittelströmungswege im Schaft, welche den zumindest einen Küh(-/Schmiermittelkanal mit umfassen, auch für die Trockenbearbeitung gemäß der MMS-Technologie.
Durch die erfindungsgemäße Werkzeuggestaltung, gemäß der der Kühl- /Schmiermittelstrahl entlang des Außenumfangs des Schneidteils in Richtung Schneidkopf erstreckt, ergibt sich der weitere Vorteil, dass der Kühl-/Schmiermittelstrahl, insbesondere bei der Bearbeitung von Durchgangslöchern, besonders wirksam zum Abtransport der am Schneidkopf entstehenden Späne herangezogen werden kann.
Dank der erfindungsgemäßen Werkzeuggestaltung kann darüber hinaus bei Werkzeugen mit sehr kleinen Nenndurchmessern, z. B. Spiralbohrern, die in den Schaft integrierte Kühl-/Schmiermittelversorgung vollständig aus dem achsnahen, zentralen Bereich der Querschnittsfläche des Schafts nach außen in den Bereich verlegt werden, der in der axialen Projektion radial außerhalb des Außenumfangs des Schneidteils liegt. Der achsnahe, zentrale Bereich des Schafts kann daher ungeschwächt gehalten werden, wodurch sich auch im Falle sehr kleiner Nenndurchmesser Werkzeuge mit integrierter Kühl-/Schmiermittelversorgung und hohen Standzeiten ohne größeren fertigungstechnischen Aufwand herstellen lassen.
Der Schaft kann als ein Zylinderschaft ausgebildet sein. In diesem Fall entspricht der maximale Durchmesser des Einspannabschnitts dem Zylinderdurchmesser. Der Schaft kann aber auch beispielsweise als ein Morsekegel ausgebildet sein. In diesem Fall entspricht der maximale Durchmesser des Einspannabschnitts dem maximalen Kegeldurchmesser. Der Schneidteil kann, wie z. B. bei einem Spiralbohrer, genau einen Längenabschnitt mit einem definierten Nenndurchmesser oder, wie z. B. bei einer Stufenreibahle, mehrere Längenabschnitte mit verschiedenen Nenndurchmessern aufweisen. In jedem Fall ist der minimale Durchmesser des schneidteilseitigen Schaftendes vorzugsweise größer-gleich einem maximalen Durchmesser des Schneidteils, so dass das erfindungsgemäße Werkzeug zwischen dem Schaft und dem Schneidteil keinen Längenabschnitt mit einem gegenüber dem Schneidteil verringerten Durchmesser aufweist. Diese Gestaltung trägt zu einer hohen Standzeit des Werkzeugs bei.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Das zwischen dem Schneidteil und dem Einspannabschnitt des Schafts befindliche Schaftende kann als ein Konus oder als eine radiale Stufte ausgebildet sein. In ers- terem Fall liegt die Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals in einer Konusfläche, während in letzterem Fall die Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals, in einer axialen Projektion betrachtet, in der Stirnfläche der radialen Stufe liegt.
Das erfindungsgemäße Werkzeug kann neben dem zumindest einen Kühl- /Schmiermittelkanal, der in einer Austrittsöffnung mündet, die, in einer axialen Projektion betrachtet, radial außerhalb des Außenumfangs des Schneidteils liegt, einen oder mehrere weitere Kühl-/Schmiermittelkanäle aufweisen, der bzw. die wie bei den ein- gangs diskutierten Werkzeugen gemäß der WO 2008/141606 A2 oder der WO
2008/14 605 A2 zumindest teilweise radial innerhalb des Außenumfangs des Schneidteils austreten können. Beispielsweise kann der oder können die weiteren Kühl- /Schmiermittelkanäle jeweils in eine zugeordnete Spannut münden und/oder am Schneidkopf, beispielsweise einer stirnseitigen Freifläche oder vor einer stirnseitigen Schneidkante, austreten.
Wenn der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal geradlinig ausgebildet ist, verringert sich der fertigungstechnische Aufwand erheblich. Der zumindest eine Kühl- /Schmiermittelkanal lässt sich dann beispielsweise als eine Bohrung herstellen. Des Weiteren gewährleistet eine geradlinige Ausbildung des zumindest einen Kühl- /Schmiermittelkanals eine möglichst widerstandsfreie Führung des Kühl-/Schmiermittels durch den Schaft.
Im einfachsten Fall verläuft der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal parallel zur Werkzeugachse. Die Ausbildung des zumindest einen KühlVSchmiermittelkanals parallel zur Werkzeugachse bereitet keinerlei größere fertigungstechnische Schwierigkeiten.
Alternativ dazu kann die Mittelachse des zumindest eine Kühl- /Schmiermittelkanals unter einem vorgegebenen Winkel zur Werkzeugachse angeordnet sein. Durch eine zweckmäßige Bemessung des vorgegebenen Winkels kann erreicht werden, dass ein über die zugeordnete Austrittsöffnung austretender Kühl- /Schmiermittelstrahl bzw. dessen Kern an einer definierten axialen Stelle nach dem Austritt aus der zugeordneten Austrittsöffnung auf den Außenumfang des Schneidteils trifft. Anders ausgedrückt gestattet die Ausbildung des zumindest einen Kühl- /Schmiermittelkanals unter einem definierten Winkel zur Werkzeugachse, dass der Schnittpunkt zwischen einer fiktiven Mittelachse des ausgetretenen Kühl- /Schmiermittelkanals und der Werkzeugachse an einer definierten axialen Stelle des Schneidteils liegt. Bei dieser definierten axialen Stelle kann es sich um die Schneidteilspitze handeln. Die definierte axiale Stelle kann allgemein aber in einem beliebigen Abstand (X > 0) von der Austrittsöffnung liegen. Dieser definierte Abstand kann in Abhängigkeit von der Geometrie und der konkreten Anwendung des Werkzeugs, beispielswei- se in Abhängigkeit von Werkzeuglänge und der Bohrtiefe eines Spiralbohrers, festgelegt sein. Durch eine die konkrete Anwendung des Werkzeugs berücksichtigende Festlegung dieses definierten Abstands kann sichergestellt werden, dass vorrangig der Bereich des Schneidteils mit Kühl-/bzw. Schmiermittel versorgt wird, in dem erwartungsgemäß die größte Zerspanungsarbeit geleistet wird.
Bei der vorstehend erwähnten Gestaltung definieren die Mittelachse des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals und die Werkzeugachse eine Ebene. Alternativ dazu kann der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal so ausgebildet sein, dass er windschief zur Werkzeugachse verläuft. Beispielsweise kann der zumindest eine Kühl- /Schmiermittelkanal so ausgebildet sein, dass die Mittelachse des über die zugeordnete Austrittsöffnung austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahls in einem definierten Abstand von der Austrittsöffnung, in einer axialen Projektion betrachtet, in Schnittrichtung einer zugeordneten Haupt- oder Nebenschneidkante voreilt.
Wenn der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal wendeiförmig um die Werkzeugachse verläuft, kann dem über die zugeordnete Austrittsöffnung am schneidteilsei- tigen Schaftende austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahl ein Drall verliehen werden. Ähnlich wie bei der vorstehend erwähnten windschiefen Anordnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals ermöglicht der Drall, dass die Mittelachse des über die zugeordnete Austrittsöffnung austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahls in einem definierten Abstand von der Austrittsöffnung, in einer axialen Projektion betrachtet, in Schnitt- richtung einer zugeordneten Haupt- oder Nebenschneidekante voreilt.
Handelt es sich bei dem Werkzeug um einen Spiralbohrer entspricht die Steigung der Wendelform des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals zweckmäßig der Steigung der im Schneidteil ausgebildeten Spannut oder Spannuten. Die Steigung der Wendelform des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals kann aber auch von der Steigung der im Schneidteil ausgebildeten Spannut oder Spannuten verschieden sein.
Unabhängig davon, ob der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal geradlinig und/oder achsparallel, unter einem Winkel zur Werkzeugachse oder gewendelt verläuft, ist die Lage der Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals am schneidteilseitigen Schaftende in Umfangsrichtung um die Werkzeugachse wie auch deren radialer Abstand zur Werkzeugachse vorteilhaft im Hinblick auf die Werkzeuganforderungen abgestimmt. Beispielsweise kann der radiale Abstand der Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals so festgelegt sein, dass die Austrittsöffnung, in einer axialen Projektion betrachtet, an den Außenumfang des Schneidteils herangeführt ist bzw. an diesen angrenzt. Durch die Verlegung der Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals in die Nähe des Außenumfangs des Schneidteils wird sichergestellt, dass der Abstand zwischen dem Kern des jeweils austretenden Kühl-/Schmiermittelkanals und dem Außenumfang des Schneidteils klein gehalten wird. Dadurch kann eine ausreichende Versorgung des Schneidteils mit Kühl- /Schmiermittel unabhängig vom der Werkzeuglänge bzw. dem Spritzweg des Kühl- /Schmiermittels sichergestellt werden.
Der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal kann bereits in einem Sinterrohling des Werkzeugs, sofern dieses monolithisch hergestellt wird, oder in einem Sinterrohling des Schafts, sofern Schaft und Schneidteil zunächst getrennt hergestellt werden, weitestgehend mit Endmaß im Urformprozess hergestellt werden. Eine Bearbeitung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals im Schaft ist dann nicht mehr erforderlich.
Das erfindungsgemäße Werkzeug kann in Abhängigkeit von der Zahl der Werkzeugschneiden am Schneidkopf einen oder mehrere in den Schaft integrierte Kühl- /Schmiermittelkanäle haben. Im Fall einer Vielzahl von in den Schaft integrierten Kühl- /Schmiermittelkanälen sind diese vorteilhaft in Umfangsrichtung um die Werkzeugachse äquidistant angeordnet und münden jeweils in eine zugeordnete Austrittsöffnung.
Das erfindungsgemäße Werkzeug kann einen ein- oder mehrschneidigen
Schneidteil mit einer oder mehreren geradlinig (achsparallel, schief oder windschief) oder wendeiförmig verlaufenden Spannuten haben. Vorzugsweise entspricht die Zahl der in den Schaft integrierten Kühl-/Schmiermittelkanälen der Zahl der Schneidkanten. Die Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals kann dabei so angeordnet sein, dass die Mittelachse des austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahl in einem definierten axialen Abstand von der Austrittsöffnung, in einer axialen Projektion betrachtet, in Schnittrichtung einer zugeordneten Haupt- oder Nebenschneidkante voreilt. Durch eine geeignete Anordnung der Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl- /Schmiermittelkanals an dem schneidteilseitigen Schaftende in Umfangsrichtung um die Werkzeug gelingt es daher, die Mittelachse des Kühl-/Schmiermittelstrahls an einer definierten axialen Stelle, beispielsweise in einem Bereich, in dem größere Zerspanungskräfte auftreten, in radialer Richtung in den Bereich einer die zugeordnete Hauptoder Nebenschneidkante definierenden Spannut zu legen.
Unabhängig davon, ob der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal achsparallel, schief oder windschief zur Werkzeugachse oder gewendelt um die Werkzeugachse verläuft, kann der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal den Schaft über dessen gesamte Länge, d. h. von dem schneidteilfernen Schaftende bis zu dem schneidteilseitigen Schaftende, durchdringen. Alternativ dazu kann der Schaft einen über das schneid- teilferne Schaftende zugänglichen Kühl-/Schmiermittelhauptkanal haben und der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal an seinem schneidteilfernen Ende in den zentralen Kühl-/Schmiermittelhauptkanal münden. Der Querschnitt und die Form der Geometrie des Kühl-/Schmiermittelhauptkanals können derart angepasst sein, dass die in den Schaft eingespeiste Kühl-/Schmiermittelmenge mehr oder weniger ohne Rückstauun- gen oder allzu starke Umlenkungen in den zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanal strömt. Beispielsweise kann sich der Strömungsquerschnitt dieses Kühl- /Schmiermittelhauptkanals in Richtung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals zunehmend verringern, wodurch der Strömungsdruck in Richtung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals zunehmend erhöht wird. Auf diese Weise lassen sich bei einer Trockenbearbeitung nach der MMS-Technologie Entmischungsvorgänge im Kühl- /Schmiermittel rduzieren.
Das erfindungsgemäße Werkzeug kann einstückig, d. h. monolithisch, aufgebaut sein. Der Schaft und der Schneidteil können zunächst aber auch separat ausgebildet und dann einstückig zusammengefügt werden. In letzterem Fall kann der Schaft in der Art einer Hülse mit einer zentrischen Aufnahmebohrung ausgebildet sein, in der ein zylindrischer Endabschnitt des Schneidteils dreh- und axialfest aufgenommen, beispielsweise eingelötet, ist. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass sich über die Hülse ein beliebiges Werkzeug, z.B. ein Spiralbohrer, mit Zylinderschaft ohne eine integrierte KühlVSchmiermittelversorgung problemlos und wirtschaftlich zu einem Werkzeug mit Kühl-/Schmiermittelversorgung umgestalten lässt. Der hülsenartige Schaft kann aus einem vom Werkzeugmaterial verschiedenen Material ausgebildet sein. So lässt sich beispielsweise ein Werkzeug aus einem vergleichsweise teurer und schwer zu bearbeitenden Hartmetall mit einem hülsenartigen Schaft aus einem kostengünstigeren und leichter zu bearbeitenden Stahlmaterial kombinieren.
Die oben beschriebenen, in den Ansprüchen angegebenen und in der nachfolgenden Beschreibung diskutierten Merkmale sind in den Grenzen des technisch Machbaren kumulativ oder beliebig miteinander kombinierbar, so dass sich neben den anhand der Zeichnungen nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen weitere, im Einzelnen nicht ausdrücklich angegebene aber erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele ergeben können.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen drehantreibba- ren spanabhebenden Werkzeugs;
Fig. 2 das Werkzeug aus Fig. 1 mit einem teilweise längs geschnittenen Schaft;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schneidkopf des Werkzeugs gemäß Fig. 1 und 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf das schneidteilferne Schaftende des Werkzeugs gemäß Fig. 1 und 2; und zeigen
Fig. 5 bis 17 verschiedene Beispiele für eine Abwandlung des Werkzeugs aus Fig. 1 und 2.
Anhand der Fig. 1 bis 4 wird zunächst ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs dargestellt. Anhand der Fig. 5 bis 17 werden dann verschiedene Beispiele für eine Abwandlung des in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels er¬ läutert. In Fig. 1 bis 17 ist das erfindungsgemäße Werkzeug am Beispiel eines Spiralbohrers gezeigt. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann alternativ dazu aber auch als eine Reibahle, als ein Fräswerkzeug oder als ein Gewindeschneidwerkzeug ein- oder mehrschneidig ausgebildet sein.
Das Fig. 1 dargestellte Werkzeug 10, das eine gesamte Länge L1 hat, lässt sich funktional unterteilen in einen Schaft 12 der Länge L3 und einen mit dem Schaft 12 verbundenen Schneidteil 20 der Länge L2. Der Schaft 12 hat einen gegenüber dem
Schneidteil 20 im Durchmesser vergrößerten Einspannabschnitt 14 und ein durchmesserreduzierendes Schaftende 16, an das der Schneidteil 20 anschließt. Das Schaftende 16 ist als eine radiale Stufe ausgebildet, an die der Schneidteil 20 anschließt. Der Schneidteil 20 hat einen maximalen Durchmesser (Nenndurchmesser) D1 (D1 < D2).
In dem in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug 10 monolithisch aus einem geeigneten Werkstoff, insbesondere einem Sinterwerkstoff, wie z.B. Vollhartmetall oder einem Cermet-Werkstoff, d.h. einem Sinterwerkstoff, der als wesentlichen Härteträger die Carbide und Nitride des Titans (TiC, TIN) besitzt und bei dem als Bindephäse überwiegend Nickel zum Einsatz kommt, hergestellt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind im Schaft 20 zwei geradlinig und parallel zur Werkzeugachse 11 verlaufende ühl-/Schmiermittelkanäle 18 mit jeweils einer am schneidteilfernen Schaftende 16b angeordneten Eintrittsöffnung 18b und einer am schneidteilseitigen Schaftende 16 angeordneten Austrittsöffnung 18a ausgebildet. In einer axialen Projektion betrachtet (vgl. Fig. 3), liegen die Ein- und Austrittsöffnungen 18a, 18b jeweils radial außerhalb des Außenumfangs des Schneidteils 20. Die beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 sind damit in achsparalleler Anordnung über die gesamte Länge L3 des Schafts 12 durch diesen hindurch ausgebildet. Die Austrittsöffnungen-18a sind im Besonderen so ausgerichtet sind, dass ein jeweils austretender Kühl- /Schmiermittelstrahl, dessen Mittelachse in den Figuren durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, in Richtung Schneidkopf 22 spritzt. Die Mittelachsen der beiden Kühl- /Schmiermittelnuten 18 liegen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf einem Kreis um die Werkzeugachse 11 , der einen Durchmesser D3 hat, wobei D2 > D3 > D1 gilt. Die beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 haben die Form einer Bohrung mit einem über deren gesamte Länge gleichbleibenden kreiszylindrischen Querschnitt. Alternativ dazu kann sich die Querschnittsfläche der Kühl-/Schmiermittelkanäle in Richtung zu der jeweiligen am schneidteilseitigen Schaftende 16a ausgebildeten Austrittsöffnung 18a verjüngen.
Das schneidteilferne Schaftende 16b ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel von einer Radialfläche gebildet, die zum Außenumfang des Einspannabschnitts 14 hin in eine Fase übergeht. Das schneidteilseitige Schaftende 16a ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel von einer Radialfläche gebildet, die den Außenumfang eines an den Schaft 12 angrenzenden Nutenauslaufabschnitts 21 des Schneidteils 20 ringartig umgibt. Das schneidteilseitige Schaftende 16a bildet damit eine radiale Stufe, in deren Stirnfläche die beiden Austrittsöffnungen 18a liegen.
Der Schneidteil 20 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei Hauptschneiden 24, zwei Nebenschneiden 25 und zwei Spannuten 26 zweischneidig ausgebildet, wie Fig. 3 erkennen lässt. Wie Fig. 2 und 3 weiter zeigen, ist der Durchmesser D3 des Schafts 12 in Abhängigkeit vom Durchmesser D1 des Schneidteils 20 so gewählt, dass die beiden Austrittsöffnungen 18a am schneidteilseitigen Schaftende 16a, in einer axialen Projektion betrachtet, an den Außenumfang des Schneidteils 20 herangeführt sind bzw. an den Außenumfang des Schneidteils 20 angrenzen.
Fig. 3 und 4 zeigen des Weiteren, dass die Ein- und Austrittsöffnungen 18a, 18b der beiden im Schaft 12 ausgebildeten Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 bezüglich der Werkzeugachse 11 diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Die Austrittsöffnungen 18a sind im Besonderen so angeordnet, dass deren Mittelachsen, in einer axialen Projektion betrachtet, jeweils in Schnittrichtung etwas hinter der zugeordneten Haupt- und Nebenschneide 24, 25 des Schneidkopfs 22 austritt.
Anhand der Fig. 5 bis 17 werden im Folgenden verschiedene Beispiele für eine Abwandlung des in Fig. 1 bis 4 gezeigten Werkzeugs erläutert. Die Merkmale der Beispiele gemäß Fig. 5 bis 17 sind in den Grenzen des technisch Machbaren kumulativ oder beliebig mit denen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 kombinierbar. In der Abwandlung gemäß Fig. 5 und 6 sind die beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18, deren Mittelachsen nach wie vor auf einem Kreis mit Durchmesser D3 liegen, gegenüber dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel in Schnittrichtung soweit nach vorne gelegt, dass ein jeweils austretender Kühl-/Schmiermittelstrahl in einem definierten Abstand X1 (vgl. Fig. 5) von der zugeordneten Austrittsöffnung 18a einer zugeordneten Haupt- und Nebenschneide 24, 25 voreilt bzw. radial im Bereich einer zugeordneten Spannut 26 liegt.
Nach dem Vorbild der Fig. 7 bis 10 kann das Werkzeug 10 zusätzlich zu den beiden Kühl-/Schmiermittelkanälen 18, die jeweils in eine Austrittsöffnung 18a münden, die, in einer axialen Projektion betrachtet, radial außerhalb des Außenumfangs des Schneidteils 20 liegt, einen oder mehrere weitere Kühl-/Schmiermittelkanäle aufweisen, der bzw. die wie bei den eingangs diskutierten Werkzeugen gemäß der WO
2008/444606 A2 oder-der-WO-2008A14-1€05-A2-zumindest teilweise radial-innerhalb des. Außenumfangs des Schneidteils austreten können. Beispielsweise kann der oder können die weiteren Kühl-/Schmiermittelkanäle, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, jeweils in eine zugeordnete Spannut 26 münden, und/oder, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, am Schneidkopf 22, beispielsweise einer stirnseitigen Freifläche 27 oder (nicht gezeigt) vor einer stirnseitigen Hauptschneidkante 24, austreten. Im Beispiel der Fig. 7 und 8 liegen die Austrittsöffnungen 31 der beiden weiteren Kühl-/Schmiermittelkanäle 30 auf einem Kreis um die Werkzeugachse 1 1 mit Durchmesser D4, wobei gilt D4 (< D1) < D3. Im Beispiel der Fig. 9 und 10 liegen die Austrittsöffnungen 34 der beiden weiteren Kühl- /Schmiermittelkanäle 33 auf einem Kreis um die Werkzeugachse 1 1 mit Durchmesser D5, wobei gilt D5 (< D1) < D3.
Die auf den Schaft 12 beschränkten Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 und die weiteren Kühl-/Schmiermittelkanälen 30 bzw. 33 sind, bei axialer Projektion betrachtet, in Umfangsrichtung um die Werkzeugachse 11 zweckmäßig abwechselnd angeordnet.
Abweichend von den Gestaltungen gemäß Fig. 1 bis 10 können die im Schaft 12 ausgebildeten Kühl-/Schmiermittelkanäle 18, wie es in den Fig. 1 1 a und 12 bzw. 11 b gezeigt ist, an ihrem schneidteilfernen Ende in einen gemeinsamen, vom schneidteilfer- nen Schaftende 6b aus zugänglichen Kühl-/Schmiermittelhauptkanal 40 bzw. 42 münden. Während in dem Beispiel gemäß Fig. 11a, 12 ein zentraler Kühl- /Schmiermittelhauptkanal 40 als eine Bohrung mit zumindest bis zum schneidteilfernen Ende der beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 8 gleichbleibendem Strömungsquerschnitt ausgebildet ist, nimmt in dem Beispiel gemäß Fig. 1 1 b der Strömungsquerschnitt des Kühl-/Schmiermittelhauptkanals 42 bis zum dem schneidteilfernen Ende der beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 zunehmend ab.
Fig. 13 zeigt ein Beispiel, in dem der Schaft 12 in der Art einer Zylinderhülse mit einer zentrischen Aufnahmebohrung 50 ausgebildet ist, in der ein zylindrischer Endabschnitt 52 des Schneidteils 20 dreh- und axialfest aufgenommen, beispielsweise eingelötet, ist. Der Schneidteil 20 entspricht in diesem Beispiel einem herkömmlichen Werkzeug. Der hülsenartige Schaft 12 wird auf den zylindrischen Endabschnitt 52 aufgeschoben und angelötet. Der Schneidteil 20 und der Schaft 12 können in diesem Fall aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein.
In dem in Fig. 14, 15 gezeigten Beispiel münden die beiden Kühl- /Schmiermittelkanäle 18 an ihrem schneidteilfernen Ende 18b in einen am schneidteilfernen Schaftende 16b ausgebildeten, diametral verlaufenden Schlitz 60. Die Kühl- /Schmiermittelströmung in die beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 erfolgt also in an sich bekannter Weise über den diametralen Schlitz 60.
Das in Fig. 16 gezeigte Werkzeug unterscheidet sich von dem in Fig. 1 bis 4 gezeigten Werkzeug lediglich darin, dass die beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 unter einem Winkel α bzw. ß zur Werkzeugachse 11 geneigt sind. Die Winkel α und ß können gleich groß sein. Durch die Winkellage der beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 8 bezüglich der Werkzeugachse 1 1 wird erreicht, dass der über die jeweils zugeordnete Austrittsöffnung 18a austretende Kühl-/Schmiermittelstrahl an einer definierten axialen Stelle nach dem Austritt aus der zugeordneten Austrittsöffnung 8a auf den Außenumfang des Schneidteils 20 trifft. Über eine entsprechende Bemessung der Winkel α bzw. ß lässt sich der Abstand X2 zwischen der jeweiligen Austrittsöffnung 18a und dem Berührungspunkt der Mittelachse des jeweiligen Kühl-/Schmiermittelstrahls mit dem Außenumfang des Schneidteils 20 beliebig festlegen. Durch eine unterschiedliche Winkelbe- messung lässt sich der Abstand X2 des einen Kühl-/Schmiermittelstrahls unabhängig vom Abstand des anderen Kühl-/Schmiermittelstrahls festlegen.
Alternativ zum Gestaltungsbeispiel gemäß Fig. 16, in dem Mittelachsen der beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 und die Werkzeugachse 11 eine Ebene definieren, können die beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 so ausgebildet sein, dass sie windschief zur Werkzeugachse 11 verlaufen. Beispielsweise können die beiden Kühl- /Schmiermittelkanäle so ausgebildet sein, dass die Mittelachse des über die zugeordnete Austrittsöffnung 18 austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahls in einem definierten Abstand X2 von der Austrittsöffnung 18a, in einer axialen Projektion betrachtet, in Schnittrichtung einer zugeordneten Haupt- oder Nebenschneidkante voreilt.
Fig. 17 zeigt schließlich ein Beispiel, in dem das schneidteilseitige Schaftende 16a als ein Konus ausgebildet ist, der den Durchmesser vom Einspannabschnitt 1 des Schafts 12 nach und nach auf den maximalen Nenndurchmesser des Schneidteils 20 reduziert. Die beiden Austrittsöffnungen 18a liegen in diesem Beispiel in der Konustflä- che.
In den anhand der Figuren 1 bis 17 diskutierten Werkzeuggestaltungen beträgt die Zahl der im Schaft 12 ausgebildeten Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 zwei. Darüber hinaus sind die beiden Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 in Bezug auf die Werkzeugachse 11 entsprechend den beiden Spannuten 26 diametral gegenüberliegend angeordnet. Wenngleich die Zahl Kühl-/Schmiermittelkanäle 18 vorzugsweise der Zahl der Schneidkanten 24, 26 entspricht, ist sie ebenso wie auch die relative Anordnung der Kühl- /Schmiermittelkanäle 18 zueinander (im Falle mehrerer Kühl-/Schmiermittelkanäle) in keine Weise auf die oben diskutierten oder in den Fig. 1 bis 17 gezeigten Beispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug mit integrierter Kühl- /Schmiermittelversorgung, das einen Schaft und einen mit dem Schaft verbundenen Schneidteil aufweist, wobei der Schaft einen gegenüber dem Schneidteil im Durchmesser vergrößerten Einspannabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaft zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanal mit einer am schneidteilsei- tigen Schaftende angeordneten Austrittsöffnung aufweist, die in einer axialen Projektion betrachtet radial außerhalb des Außenumfangs des Schneidteils liegt und so ausgerichtet ist, dass ein austretender Kühl-/Schmiermittelstrahl in Richtung Schneidteilkopf spritzt.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das schneidteilseiti- ge Schaftende als ein Konus ausgebildet ist und die Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals in einer axialen Projektion betrachtet in der Konusfläche liegt.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das schneidteilseiti- ge Schaftende als eine radiale Stufe ausgebildet ist und die Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals in einer axialen Projektion betrachtet in der radialen Stirnfläche der Stufe liegt.
4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal parallel zur Werkzeugachse verläuft.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal wendeiförmig um die Werkzeugachse verläuft.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal unter einem vorgegebenen Winkel zur Werkzeugachse verläuft.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals in einer axialen Projektion betrachtet radial bis an den Außenumfang des Schneidteils herangeführt ist.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von in den Schaft integrierten Kühl-/Schmiermittelkanälen, die jeweils in eine zugeordnete Austrittsöffnung münden, die an dem schneidteilseitigen Schaftende in Um- fangsrichtung um die Werkzeugachse äquidistant angeordnet sind.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen ein- oder mehrschneidigen Schneidteil mit einer oder mehreren geradlinig oder wendeiförmig verlaufenden Spannuten.
10. Werkzeug nach einem der Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung des zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanals so angeordnet ist, dass die Mittelachse des austretenden Kühl-/Schmiermittelstrahls in einem definierten axialen Abstand von der Austrittsöffnung, in einer axialen Projektion betrachtet, in Schnittrichtung einer zugeordneten Haupt- oder Nebenschneidkante voreilt.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kühl-/Schmiermittelkanal den Schaft von dessen schneidteilfernem Schaftende bis zu dessen schneidteilseitigem Schaftende durchdringt.
12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen über das schneidteilferne Schaftende zugänglichen Kühl-/Schmiermittelhauptkanal, in den der zumindest einen Kühl-/Schmiermittelkanal an seinem schneidteilfernen Ende mündet.
13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft in der Art einer Hülse mit einer zentrischen Aufnahmebohrung ausgebildet ist, in der ein zylindrischer Endabschnitt des Schneidteils dreh- und axialfest aufgenommen ist.
14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es monolithisch ausgebildet ist.
15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch zumindest einen weiteren Kühl-/Schmiermittelkanal mit einer am Schneidteil angeordneten Austrittsöffnung, die in einer axialen Projektion betrachtet zumindest teilweise radial innerhalb des Außenumfangs des Schneidteils liegt.
PCT/DE2011/000228 2010-03-08 2011-03-07 Drehantreibbares spanabhebendes werkzeug WO2011110159A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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