WO2015166068A1 - Mittels eines lasersinterverfahrens hergestelltes werkzeug - Google Patents

Mittels eines lasersinterverfahrens hergestelltes werkzeug Download PDF

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WO2015166068A1
WO2015166068A1 PCT/EP2015/059553 EP2015059553W WO2015166068A1 WO 2015166068 A1 WO2015166068 A1 WO 2015166068A1 EP 2015059553 W EP2015059553 W EP 2015059553W WO 2015166068 A1 WO2015166068 A1 WO 2015166068A1
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tool
channel
tool according
receptacle
coolant
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Application number
PCT/EP2015/059553
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Inventor
Dieter Kress
Original Assignee
MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG
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Publication date
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • B23Q11/1015—Arrangements for cooling or lubricating tools or work by supplying a cutting liquid through the spindle
    • B23Q11/1023—Tool holders, or tools in general specially adapted for receiving the cutting liquid from the spindle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
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    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a tool according to the preamble of claim 1.
  • Tools of the type mentioned here are known. They have a base body, which comprises a receptacle for another tool and / or a shaft for attachment to another tool or a machine tool, and which is provided with at least one channel, which is flowed through by a coolant.
  • a coolant and a lubricant can be used, which is often used in the machining of workpieces.
  • cooling is required in order to extend the service life of the tool or even damage a tool to avoid. In many cases, it is complicated to realize such a cooling. Often it is not possible to reach just the location of a tool where cooling is desirable.
  • the object of the invention is therefore to provide a tool of the type mentioned, which avoids the disadvantages mentioned.
  • an aforementioned tool which has the features of claim 1 and characterized in that it is produced by means of a laser sintering process.
  • This method also referred to as selective laser sintering (SLS)
  • SLS selective laser sintering
  • the at least one channel has at least one spiral, sch Siemenslinienformig and / or zigzag shaped portion to ensure a particularly good cooling of the tool.
  • a further preferred embodiment is characterized in that the at least one channel extends to or into the shaft and / or up to or into the region of the receptacle in order to optimally dissipate heat arising here.
  • the figure shows an embodiment of - also referred to as a tool holder - tool 1 with a base 3, which - in the orientation of the tool 1 shown here - above a receptacle 5 for another tool.
  • a shaft 7th be provided, which serves to attach the tool to another tool, be it an adapter, adapter, extension piece or the like, or on a machine tool that holds the tool 1 stationary or rotated.
  • the tool 1 shown here has a base body 3 with both a receptacle 5 and a shaft 7. This is designed here as a hollow shaft. This type of design is known, so it will not be discussed further here.
  • a shaft 7 but also a flange can be provided on the tool 1, by means of which it can be attached to another tool, an adapter, spacer, extension area or the like, or on a machine tool.
  • the receptacle 5 has in the embodiment shown here, a central recess 9 with an internal thread 1 1, in which another tool, such as a drill, milling cutter, a reamer or a grinding tool, is screwed.
  • another tool such as a drill, milling cutter, a reamer or a grinding tool
  • a central region 13 is provided between the receptacle 5 and the shaft 7, here at least one channel, here a channel 15, which passes through the central region 13, in which case a spiral portion 19 of the at least one Channel 15 is realized.
  • the present illustration shows that the base body 3, the receptacle 5, the shaft 7, the central region 13 and the spiral-shaped portion 19 are arranged concentrically to the central axis 17.
  • the at least one channel can be configured as desired in a wide range.
  • the central region 13 is formed starting from the shaft 7 is substantially conical in the direction of the receptacle 5, and that also the portion 19 of the channel 15 extends on an imaginary conical surface within the base body 3.
  • the central region 13 tapers from bottom to top.
  • the channel 15 has a feed section 21, which runs here concentrically to the central axis 17 between the cavity 7 enclosed by the shaft 7 vertically upwards into a region immediately in front of the receptacle 5 and then merges into the spiral section 19.
  • a provided at the bottom of the central region 13 peripheral surface 25 of the central region 13 of the body 3 intersecting channel portion 27 is provided, via which a discharged into the feed section 21 coolant can escape.
  • the escaping coolant is released without further action to the environment, what then it is conceivable if the tool 1 is used in a closed working space of a machine tool.
  • the peripheral surface 25 is surrounded by a ring, not shown here, which is slidably applied to the base body 3 and sealed against this.
  • coolant exiting through the channel section 27 can be collected and discharged from this stationary ring without it being released to the environment. It follows without further ado that the flow direction within the channel 15 can be reversed, that is to say that via the channel section 27 a medium can be fed into the channel 15 and removed via the feed section 21 so that it enters the cavity 23.
  • a concentric to the central axis extending, not shown here tube can be provided which sealingly abuts the upper boundary surface of the cavity 23, and via which a coolant can be fed into the feed section 21. It then runs through the spiral section 19 of the channel and finally reaches the channel section 27. Dashed lines indicate that a channel section 27 'can also be provided which does not open into the peripheral surface 25 but into a preferably annular planar surface 29 which is in FIG lying on a plane on which the central axis 17 is perpendicular, and which serves to securely apply the tool 1 during insertion of the shaft 7, for example in the receptacle of a machine tool.
  • the machine tool has a corresponding plane surface on which the plane surface 29 of the tool 1 rests.
  • the Dashed line indicated channel portion 27 ' which opens into the flat surface 29, then can serve to dissipate the coolant over the flat surface of the tool holder.
  • the coolant can also be fed via the planar surface 29 into the channel 15 and removed again via the cavity 23.
  • the tool 1 shown in Figure 1 designed as a tool holder. It is inserted with its shaft 7, for example, in the receptacle of a machine tool to rotatably hold a further tool introduced into the receptacle 5, for example when a turning tool is to be realized, or to set in rotation, for example, if a Schleiftechnik- tool, a drill , a reamer or the like to be realized, so a chip removal tool serving with at least one cutting edge.
  • abrasive grains are provided in the outer surface of the inserted into the receptacle 5 further tool as at least one cutting edge.
  • heat is generated when using a tool with at least one cutting edge in the region of the cutting edge.
  • a coolant / lubricant which is applied directly to the at least one cutting edge having area. It can, for example, flow through channels which run in the main body of the tool 1 and also in the main body of the additional tool introduced into the receptacle 5 and have an orifice opening in the region of the at least one cutting edge via which the coolant can escape, as is known.
  • very hard materials are used that are sensitive to high temperature differences, ie a thermal shock: they can crack if they are heated to a high degree during machining of a workpiece and then be charged with a coolant.
  • the additional tool introduced into the receptacle 5 is not exposed to a coolant from the outside, but that it is cooled by the base body 3 of the tool 1 and by heat dissipation via the Recording 5 is cooled.
  • the channel 15 is brought up directly to the receptacle 5. But it is just when using the laser sintering very well possible, even into the recess 9 surrounding wall of the 5 channels to guide also to cool the area of the other tool that is inserted into the receptacle.
  • the receptacle 5 of the tool 1 can also be designed as a shrink chuck, which has a recess with smooth walls and which is heated to receive a further tool, so that the recess widens.
  • the inserted into the recess further tool is tightened upon cooling of the tool 1, wherein the inner diameter of the recess is reduced.
  • the cooling of the base body 3 of the tool 1, which can preferably also extend into the region of the receptacle 5, as illustrated in FIG. 1, this is certainly avoided.
  • a Hydrodehnspannfutter realizing cavity are provided, which is not shown in the figure. This is limited on its central axis 17 side facing by an elastic wall which is urged by introducing an overpressure in the cavity in the direction of the central axis 17.
  • the wall can be soldered or welded to the receptacle 5. At particularly high pressure values, it is possible that the soldering or welding of the elastic wall bursts with the receptacle 5, in particular if, in the case of Working a workpiece with another inserted into the receptacle 5 tool is given a high heat load.
  • the main body 3 of the tool 1 is cooled via the channel 15, which can extend into the wall of the receptacle 5.
  • the elastic wall can also be produced during the production of the tool 1 by means of the laser sintering method, so that soldering or welding connections are dispensed with and an increased resistance to pressure loads results.
  • a further tool with at least one cutting edge can be used.
  • the other tool may be formed as a grinding tool and have abrasive particles in its peripheral surface or end face, with which material is removed from a workpiece.
  • the further tool may also have at least one cutting edge, which is formed on the front and / or peripheral surface of this further tool. It can be worked out of the main body of the other tool or be realized on a blade plate which is attached to the main body of the other tool. In this case, geometrically defined cutting edges are provided in such tools.
  • the tool 1 can be adapted to the desired cooling in a wide range, because the at least one channel 15 need not be limited to the central region 13, but also into further regions of the main body 3 and also introduced into the receptacle 5 further tools may extend to realize a cooling. This can also be effected if, instead of the receptacle 5 at the central region 13 of the tool 1 immediately followed by a tool area with at least one cutting edge.
  • the at least one channel 15 in the tool 1 can have different or variable diameters and / or cross sections over its course in order to thereby influence the quantity of coolant passed through and also its flow velocity. As a result, the cooling capacity of the at least one channel can be adapted to different quantities of heat input.
  • two-dimensional channels ie those with a significantly greater width than height
  • Such channels can be provided for example in the shaft 7 or in the receptacle 5.
  • at least one branch in the course of the at least one channel in order to improve the cooling capacity through a plurality of channels or at least a plurality of channel sections and to adapt them to different heat load cases.
  • the tool 1 has at least one channel 15 which realizes a self-contained cooling system in which the injected coolant is not released to the environment.
  • the tool 1 it is possible, as described above, to dissipate a ring which is rotatable relative to the base body 3 but sealingly abutting against the peripheral surface 25, or via a channel section 27 'which projects into the plane surface 29 of the tool 1 opens and continues in a plane surface of a further tool receiving the shaft 7.
  • the coolant which can also serve as a lubricant, does not get into the environment, so it can not escape from the tool 1. It is preferably conveyed in a closed circuit, so that contamination of the environment of the tool by the coolant can be excluded. Also, the coolant does not come into contact with a cutting edge of the tool, which may be very hot when machining a workpiece and may be damaged by contact with the coolant due to a sudden temperature change. It is also excluded that the coolant comes in contact with the machined material, which are affected by the coolant or damaged, or can suffer damage from a sudden change in temperature.
  • the cooling of the tool 1 in a decided cycle thus allows a dry machining of workpieces, which can be disposed of chips resulting readily because they are just not contaminated by the coolant.
  • the coolant is cooled by a suitable cooling device in order to ensure a particularly effective cooling of the tool 1 and an introduced into the receptacle 5 other tool.
  • a cryogenic cooling in which, for example, liquid nitrogen at a temperature of -196 ° C. or, for example, CO 2 in a liquid state is passed through the at least one channel 15 at a temperature of -50 ° C.
  • Such cryogenic cooling permits particularly effective cooling both of areas of the tool which are exposed to a high temperature are exposed to stress or are sensitive to high temperatures, as well as at least one cutting edge of a further tool used in the receptacle 5.
  • the tool 1 described here can be produced, at least in some areas, in a laser sintering process in which metallic substances are used as the powder, which are subjected to a sintering process by means of the laser. It creates a metallic body. If steel powder is used as the starting material, the result of the laser sintering process is a steel body which realizes the tool 1.
  • the middle region 13 is produced by way of the laser sintering method, but not the shaft 7, which may be formed as a hollow shaft.
  • a starting body made of conventional steel may be used, which is subjected to a machining process for the realization of the shaft 7.
  • a hollow shaft is subjected during clamping of the tool 1 by internal forces, which could lead to cracks in a sintered shaft. Therefore, for this area of the base body 3 of the tool 1 often made of conventional steel shaft 7 is produced, which is connected to the rest of the main body of the tool 1 in a suitable manner, namely by soldering, welding or by a sintering process, wherein the remaining main body is sintered to the shaft 7.

Abstract

Es wird ein Werkzeug (1) mit einem Grundkörper (3), der eine Aufnahme (5) für ein anderes Werkzeug und/oder einen Schaft (7) zur Anbringung an einem anderen Werkzeug oder an einer Werkzeugmaschine aufweist, und der mit mindestens einem Kanal (15) versehen ist, welcher von einem Kühlmittel durchströmbar ist, vorgeschlagen. Das Werkzeug (1) zeichnet sich dadurch aus, dass es mittels eines Lasersinterverfahrens hergestellt ist.

Description

MITTELS EINES LASERSINTERVERFAHRENS HERGESTELLTES WERKZEUG
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 . Werkzeuge der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie weisen einen Grundkörper auf, der eine Aufnahme für ein anderes Werkzeug und/oder einen Schaft zur Anbringung an einem anderen Werkzeug oder einer Werkzeugmaschine umfasst, und der mit mindestens einem Kanal versehen ist, welcher von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Dabei kann als Kühlmittel auch ein Schmiermittel verwendet werden, welches bei der spanenden Bearbeitung von Werkstücken häufig eingesetzt wird. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Vielzahl von Werkzeugen, sei es bei Werkzeughaltern, Spannfuttern, oder aber bei mit mindestens einer Schneide versehe- nen Schneidwerkzeugen, eine Kühlung erforderlich ist, um die Standzeit des Werkzeugs zu verlängern oder aber auch Schäden an einem Werkzeug zu vermeiden. In vielen Fällen ist es aufwändig, eine derartige Kühlung zu realisieren. Oft ist es nicht möglich, gerade die Stellen eines Werkzeugs zu erreichen, bei denen eine Kühlung wünschenswert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Werkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die genannten Nachteile vermeidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein eingangs genanntes Werkzeug geschaffen, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist und sich dadurch auszeichnet, dass es mittels eines Lasersinterverfahrens hergestellt ist. Dieses auch als Selektives Laser Sintern (SLS) bezeichnete Verfahren erlaubt es, in einem Grundkörper eines Werkzeugs mindestens einen Kanal vorzusehen, welcher von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Dabei ist es aufgrund des Herstellungsverfahrens möglich, den mindestens einen Kanal individuell so auszulegen, dass er eine optimale Kühlung des Werkzeugs sicherstellt.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel eines Werk- zeugs, das sich dadurch auszeichnet, dass der mindestens eine Kanal wenigstens einen spiralförmig, schlangenlinienformig und/oder zickzackformig ausgebildeten Abschnitt aufweist, um eine besonders gute Kühlung des Werkzeugs zu gewährleisten.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Kanal sich bis an oder in den Schaft und/oder sich bis an oder in den Bereich der Aufnahme erstreckt, um hier entstehende Wärme optimal abzuführen.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine Prinzipskizze des Werkzeugs.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel des - auch als Werkzeughalter bezeichneten - Werkzeugs 1 mit einem Grundkörper 3, der - bei der hier dargestellten Ausrichtung des Werkzeugs 1 - oben eine Aufnahme 5 für ein anderes Werkzeug umfasst. Zusätzlich oder stattdessen kann auf der Unterseite des Grundkörpers 3 ein Schaft 7 vorgesehen werden, der dazu dient, das Werkzeug an einem anderen Werkzeug, sei es an einem Adapter, Zwischenstück, Verlängerungsstück oder dergleichen, anzubringen oder aber an einer Werkzeugmaschine, die das Werkzeug 1 stationär hält oder in Rotation versetzt. Das hier dargestellte Werkzeug 1 weist einen Grundkörper 3 mit sowohl einer Aufnahme 5 als auch einem Schaft 7 auf. Dieser ist hier als Hohlschaft ausgebildet. Diese Ausgestaltungsart ist bekannt, sodass hier nicht näher darauf eingegangen wird. Anstelle eines Schafts 7 kann an dem Werkzeug 1 aber auch ein Flansch vorgesehen werden, mittels dessen es an einem anderen Werkzeug, einem Adapter, Zwischenstück, Verlängerungsbereich oder dergleichen angebracht werden kann, oder an einer Werkzeugmaschine.
Die Aufnahme 5 weist bei dem hier wiedergegebenen Ausführungsbeispiel eine zentrale Ausnehmung 9 mit einem Innengewinde 1 1 auf, in welches ein anderes Werkzeug, beispielsweise ein Bohrer, Fräser, eine Reibahle oder ein Schleifwerkzeug, einschraubbar ist. Für die hier vorliegende Erfindung ist es belanglos, auf welche Weise ein weiteres Werkzeug in dem Aufnahmebereich 5 an dem hier vorliegenden Werkzeug 1 eingebracht und dort gehalten wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 1 ist zwischen der Aufnahme 5 und dem Schaft 7 ein Mittelbereich 13 vorgesehen, der hier mindestens einen Kanal, hier einen Kanal 15, aufweist, der den Mittelbereich 13 durchläuft, wobei hier ein spiralförmiger Abschnitt 19 des mindestens einen Kanals 15 realisiert ist. Die hier vorliegende Darstellung zeigt, dass der Grundkörper 3, die Aufnahme 5, der Schaft 7, der Mittelbereich 13 und der spiralförmige Abschnitt 19 konzentrisch zur Mittelachse 17 angeordnet sind. Vor- teil ist allerdings, dass der mindestens eine Kanal in einem weiten Rahmen beliebig ausgestaltet werden kann. Beispielsweise ist es möglich, statt des spiralförmigen Abschnitts 19 mindestens einen schlangenlinienförmigen und/oder zickzackförmig ausgebildeten Ab- schnitt vorzusehen, wobei diese Ausgestaltung dazu dient, möglichst viel Wärme aus dem Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 ableiten zu können.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass der Mittelbereich 13 ausgehend vom Schaft 7 im Wesentlichen konisch in Richtung auf die Aufnahme 5 ausgebildet ist, und dass auch der Abschnitt 19 des Kanals 15 auf einer gedachten konischen Fläche innerhalb des Grundkörpers 3 verläuft. Hier verjüngt sich also der Mittelbereich 13 von unten nach oben.
Der Kanal 15 weist einen Zufuhrabschnitt 21 auf, der hier konzent- risch zur Mittelachse 17 zwischen dem von dem Schaft 7 eingeschlossenen Hohlraum 23 senkrecht nach oben bis in einen Bereich unmittelbar vor der Aufnahme 5 verläuft und dann in den spiralförmigen Abschnitt 19 übergeht. Ein von unten in den Zufuhrabschnitt 21 eingespeistes Kühlmittel strömt also innerhalb des Mittelbereichs 13 von dem Hohlraum 23 bis unmittelbar unter die Aufnahme 5 und tritt dann in den spiralförmigen Abschnitt 19 des Kanals 15 ein, der spiralförmig von oben nach unten verläuft. An dem gegenüberliegenden unteren Ende des Abschnitts 19 ist ein die unten am mittleren Bereich 13 vorgesehene Umfangsfläche 25 des Mittelbereichs 13 des Grundkörpers 3 schneidender Kanalabschnitt 27 vorgesehen, über den ein in den Zufuhrabschnitt 21 eingeleitetes Kühlmittel austreten kann. Dabei ist es möglich, dass das austretende Kühlmittel ohne weitere Maßnahmen an die Umgebung abgegeben wird, was dann denkbar ist, wenn das Werkzeug 1 in einem geschlossenen Arbeits- raum einer Werkzeugmaschine eingesetzt wird. Vorzugsweise ist aber, wie bekannt, vorgesehen, dass die Umfangsfläche 25 von einem hier nicht dargestellten Ring umgeben ist, der gleitend an dem Grundkörper 3 anliegt und gegenüber diesem abgedichtet ist. Wird also das Werkzeug 1 bei Benutzung in Rotation versetzt, kann über den Kanalabschnitt 27 austretendes Kühlmittel von diesem stillstehenden Ring aufgefangen und abgeleitet werden, ohne dass es an die Umgebung abgegeben wird. Es ergibt sich ohne weiteres, dass die Strömungsrichtung innerhalb des Kanals 15 umgekehrt werden kann, dass also über den Kanalabschnitt 27 ein Medium in den Kanal 15 eingespeist und über den Zufuhrabschnitt 21 abgeführt werden kann, sodass es in den Hohlraum 23 gelangt. In dem Hohlraum 23 kann ein konzentrisch zur Mittelachse verlaufendes, hier nicht dargestelltes Rohr vorgesehen werden, welches dichtend an der oberen Begrenzungsfläche des Hohlraums 23 anliegt, und über welches ein Kühlmittel in den Zufuhrabschnitt 21 eingespeist werden kann. Es verläuft dann durch den spiralförmigen Abschnitt 19 des Kanals und gelangt schließlich zu dem Kanalabschnitt 27. Gestrichelt ist angedeutet, dass auch ein Kanalabschnitt 27' vorgesehen werden kann, der nicht in die Umfangsfläche 25 mündet, sondern in eine vorzugsweise ringförmige Planfläche 29, die in einer Ebene liegt, auf der die Mittelachse 17 senkrecht steht, und die dazu dient, das Werkzeug 1 beim Einführen des Schafts 7, beispielsweise in die Aufnahme einer Werkzeugmaschine, sicher anzulegen. Dazu weist die Werkzeugmaschine eine entsprechende Planfläche auf, an der die Planfläche 29 des Werkzeugs 1 anliegt. Der gestrichelt angedeutete Kanalabschnitt 27', der in die Planfläche 29 mündet, kann dann dazu dienen, das Kühlmittel über die Planfläche der Werkzeugaufnahme abzuführen. Das Kühlmittel kann schließlich auch über die Planfläche 29 in den Kanal 15 eingespeist und über den Hohlraum 23 wieder abgeführt werden.
Aus den Erläuterungen wird deutlich, dass es für die Funktion des Kanals 15, der dazu dient, ein Kühlmittel durch das Werkzeug 1 zu leiten, belanglos ist, wo und wie das Kühlmittel in den Kanal 15 eingeleitet und von dort wieder abgeführt wird. Auch ist es in das Belie- ben eines Fachmanns gestellt, den Kanal so zu führen, dass besonders dort Wärme abgeführt wird, wo eine Kühlung erforderlich ist. Dazu ist es sehr wohl auch denkbar, paarweise nebeneinander verlaufende Abschnitte des Kanals 15 zu realisieren.
Das in Figur 1 dargestellte Werkzeug 1 ist, wie oben erläutert, als Werkzeughalter ausgelegt. Es wird mit seinem Schaft 7 beispielsweise in die Aufnahme einer Werkzeugmaschine eingesteckt, um ein in die Aufnahme 5 eingebrachtes weiteres Werkzeug drehfest zu halten, beispielsweise wenn ein Drehwerkzeug realisiert werden soll, oder in Rotation zu versetzen, beispielsweise wenn ein Schleifwerk- zeug, ein Bohrer, eine Reibahle oder dergleichen realisiert werden soll, also ein der Spanabtragung dienendes Werkzeug mit mindestens einer Schneide. Bei der Auslegung als Schleifwerkzeug sind als mindestens eine Schneide Schleifkörner in die Außenfläche des in die Aufnahme 5 eingesteckten weiteren Werkzeugs vorgesehen. Bei der Auslegung als Bohrer, Reibahle oder dergleichen können Schneiden unmittelbar in den Grundkörper des weiteren Werkzeugs ausgebildet werden oder aber an Messerplatten, die an dem Grundkörper des weiteren Werkzeugs befestigt sind. In diesen Fällen wer- den langgestreckte Schneiden vorgesehen, die entlang einer Schnittebene zweier Flächen liegen und damit geometrisch bestimmt sind.
Es ist bekannt, dass bei Einsatz eines Werkzeugs mit mindestens einer Schneide im Bereich der Schneide Wärme entsteht. Diese wird bei bekannten Werkzeugen durch ein Kühl-/Schmiermittel abgeführt, welches unmittelbar auf den die mindestens eine Schneide aufweisenden Bereich aufgebracht wird. Es kann beispielsweise Kanäle durchströmen, die im Grundkörper des Werkzeugs 1 und auch im Grundkörper des in die Aufnahme 5 eingebrachten weiteren Werkzeugs verlaufen und im Bereich der mindestens einen Schneide eine Mündungsöffnung aufweisen, über die das Kühlmittel - wie bekannt - austreten kann. Gerade in den Fällen, in denen Messerplatten mit geometrisch definierten Schneiden verwendet werden, werden häu- fig sehr harte Materialien eingesetzt, die empfindlich gegenüber hohen Temperaturunterschieden, also einem Thermoschock, sind: Sie können reißen, wenn sie bei Bearbeitung eines Werkstücks stark erhitzt und dann mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden.
Bevorzugt ist daher vorgesehen, wie aus der hier vorliegenden Dar- Stellung ersichtlich, dass nicht das in die Aufnahme 5 eingebrachte weitere Werkzeug mit einem Kühlmittel von außen beaufschlagt wird, sondern dass dieses durch eine Kühlung des Grundkörpers 3 des Werkzeugs 1 und durch Wärmeableitung über die Aufnahme 5 gekühlt wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Kanal 15 bis unmittelbar an die Aufnahme 5 herangeführt. Es ist aber gerade bei Einsatz des Lasersinterverfahrens sehr wohl möglich, auch bis in die die Ausnehmung 9 umgebende Wandung der Aufnahme 5 Kanäle zu führen, um auch den Bereich des weiteren Werkzeugs zu kühlen, der in die Aufnahme eingesteckt ist.
Die Aufnahme 5 des Werkzeugs 1 kann auch als Schrumpffutter ausgelegt werden, welches eine Ausnehmung mit glatten Wänden aufweist und welches zur Aufnahme eines weiteren Werkzeugs erhitzt wird, sodass sich die Ausnehmung aufweitet. Das in die Ausnehmung eingesteckte weitere Werkzeug wird bei Abkühlung des Werkzeugs 1 , wobei sich der Innendurchmesser der Ausnehmung reduziert, festgespannt. Bei der Bearbeitung eines Werkstücks ist es möglich, dass sich das in die Aufnahme 5 des Werkzeugs 1 eingesteckte Werkzeug sehr stark erwärmt, sodass die Einspannung im Bereich des Schrumpffutters sich unter Umständen lösen könnte. Durch die in Figur 1 dargestellte Kühlung des Grundkörpers 3 des Werkzeugs 1 , die sich vor- zugsweise auch bis in den Bereich der Aufnahme 5 erstrecken kann, wird dies sicher vermieden.
In die die Ausnehmung 9 umgebende Wandung der Aufnahme 5 kann auch mindestens ein beispielsweise konzentrisch zur Mittelachse 17 verlaufender, ein Hydrodehnspannfutter realisierender Hohlraum vorgesehen werden, der in der Figur nicht dargestellt ist. Dieser wird auf seiner der Mittelachse 17 zugewandten Seite durch eine elastische Wandung begrenzt, die durch Einleitung eines Überdrucks in dem Hohlraum in Richtung auf die Mittelachse 17 gedrängt wird. Die Wandung kann mit der Aufnahme 5 verlötet oder ver- schweißt sein. Bei besonders hohen Druckwerten ist es möglich, dass die Verlötung oder Verschweißung der elastischen Wandung mit der Aufnahme 5 aufplatzt, insbesondere dann, wenn bei der Be- arbeitung eines Werkstücks mit einem weiteren in die Aufnahme 5 eingesteckten Werkzeugs eine hohe Wärmebelastung gegeben ist. Auch hier ist es vorteilhaft, dass der Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 über den Kanal 15, der sich bis in die Wandung der Aufnahme 5 er- strecken kann, gekühlt wird. Die elastische Wandung kann auch bei der Herstellung des Werkzeugs 1 mittels des Lasersinterverfahrens hergestellt werden, sodass Löt- oder Schweißverbindungen entfallen und sich eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Druckbelastungen ergibt. In die Aufnahme 5 des Werkzeugs 1 kann auch ein weiteres Werkzeug mit mindestens einer Schneide eingesetzt werden. Dabei kann das andere Werkzeug als Schleifwerkzeug ausgebildet sein und in seiner Umfangsfläche beziehungsweise Stirnseite Schleifpartikel aufweisen, mit denen von einem Werkstück Material abgetragen wird.
Das weitere Werkzeug kann auch mindestens eine Schneide aufweisen, die an der Stirn- und/oder Umfangsfläche dieses weiteren Werkzeugs ausgebildet ist. Sie kann aus dem Grundkörper des weiteren Werkzeugs herausgearbeitet oder aber an einer Messerplatte realisiert sein, die an dem Grundkörper des weiteren Werkzeugs befestigt wird. Dabei sind bei derartigen Werkzeugen geometrisch definierte Schneiden vorgesehen.
Bei all diesen Werkzeugen, die mindestens eine Schneide aufweisen, entsteht bei der Bearbeitung eines Werkstücks in dem Bereich mit der mindestens einen Schneide Wärme. Diese kann über den Grundkörper des weiteren Werkzeugs in die Aufnahme 5 und in den Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 abgeleitet werden, der über den mindestens einen Kanal 15 gekühlt wird.
Denkbar ist es, die die Ausnehmung 9 umgebende Wandung der Aufnahme 5 auch mit mindestens einem Kanal zu versehen, um den gekühlten Bereich weiter an die Stelle heranzuführen, an der die Wärme bei Bearbeitung eines Werkstücks entsteht.
Schließlich ist es möglich, den mindestens einen Kanal 15 des Werkzeugs 1 in die Aufnahme 5 fortzuführen und auch in dem in die Aufnahme 5 eingesteckten Werkzeug zu realisieren, um dessen Kühlung unmittelbar in der Nähe des Bereichs zu realisieren, in dem bei der Bearbeitung eines Werkstücks Wärme entsteht.
Schließlich ist es möglich, an dem Grundkörper 3 anstelle der hier dargestellten konzentrisch zur Mittelachse 17 verlaufenden Aufnahme 5 einen Werkzeugbereich mit mindestens einer Schneide zu rea- lisieren, der durch die Kühlung des Mittelbereichs 13 des Grundkörpers 3 gekühlt wird, oder aber dadurch, dass der mindestens eine Kanal 15 sich bis in den an den Mittelbereich 13 anschließenden Werkzeugbereich erstreckt.
Es zeigt sich, dass aufgrund des hier gewählten Herstellungsverfah- rens das Werkzeug 1 in einem weiten Rahmen an die gewünschte Kühlung anpassbar ist, weil der mindestens eine Kanal 15 sich nicht auf den Mittelbereich 13 zu beschränken braucht, sondern sich auch in weitere Bereiche des Grundkörpers 3 und auch in die Aufnahme 5 eingebrachte weitere Werkzeuge erstrecken kann, um eine Kühlung zu realisieren. Diese kann auch dann bewirkt werden, wenn anstelle der Aufnahme 5 an dem Mittelbereich 13 des Werkzeugs 1 unmittelbar ein Werkzeugbereich mit mindestens einer Schneide anschließt. Der mindestens eine Kanal 15 in dem Werkzeug 1 kann einen über seinen Verlauf verschiedene oder variable Durchmesser und/oder Querschnitte aufweisen, um damit die Menge des durchgeleiteten Kühlmittels und auch dessen Strömungsgeschwindigkeit zu beein- Aussen. Dadurch kann die Kühlleistung des mindestens einen Kanals an verschiedene eingetragene Wärmemengen angepasst werden. Beispielsweise ist es möglich, flächige Kanäle, also solche mit einer deutlich größeren Breite als Höhe auszubilden, um eine effektive Kühlung zu realisieren. Derartige Kanäle können beispielsweise in dem Schaft 7 oder aber in der Aufnahme 5 vorgesehen werden. Schließlich ist es möglich, im Verlauf des mindestens einen Kanals wenigstens eine Verzweigung vorzusehen, um die Kühlleistung durch mehrere Kanäle oder zumindest mehrere Kanalabschnitte zu verbessern und an verschiedene Wärmebelastungsfälle anzupas- sen.
Vorzugsweise ist nach allem vorgesehen, dass das Werkzeug 1 mindestens einen Kanal 15 aufweist, der ein in sich geschlossenes Kühlsystem realisiert, bei dem das eingespeiste Kühlmittel nicht an die Umgebung abgegeben wird. Dabei ist es möglich, wie oben be- schrieben, an einer Umfangsfläche 25 des Grundkörpers 3 einen gegenüber dem Grundkörper 3 drehbaren, aber dichtend an der Umfangsfläche 25 anliegenden Ring abzuführen, oder über einen Kanalabschnitt 27', der in die Planfläche 29 des Werkzeugs 1 mündet und sich in einer Planfläche eines den Schaft 7 aufnehmenden wei- teren Werkzeugs fortsetzt. Schließlich ist es möglich, die Kühlmittel- zu- und -abfuhr über geeignete Anschlüsse, die über den Hohlraum 23 bis an dessen obere Begrenzungsfläche reichen, zu realisieren. Für die hier vorliegende Erfindung ist es letztlich gleichgültig, wie der mindestens eine Kanal 15 ein in sich geschlossenes Kühlsystem realisiert. Entscheidend ist, dass das Kühlmittel, welches auch als Schmiermittel dienen kann, nicht in die Umgebung gelangt, also nicht aus dem Werkzeug 1 austreten kann. Es wird vorzugsweise in einem geschlossenen Kreislauf gefördert, sodass eine Kontamination der Umgebung des Werkzeugs durch das Kühlmittel ausgeschlossen werden kann. Auch kommt das Kühlmittel nicht mit einer Schneide des Werkzeugs in Berührung, die bei der Bearbeitung ei- nes Werkstücks sehr heiß sein und durch Kontakt mit dem Kühlmittel durch einen plötzlichen Temperaturwechsel Schaden nehmen kann. Auch wird ausgeschlossen, dass das Kühlmittel mit dem bearbeiteten Werkstoff in Kontakt kommt, der durch das Kühlmittel beeinträchtig oder beschädigt werden, oder aber durch einen plötzlichen Temperaturwechsel Schaden erleiden kann. Die Kühlung des Werkzeugs 1 in einem beschlossenen Kreislauf ermöglicht also eine Trockenbearbeitung von Werkstücken, wobei sich dabei ergebende Späne ohne weiteres entsorgt werden können, weil sie eben nicht durch das Kühlmittel kontaminiert sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Kühlmittel durch eine geeignete Kühleinrichtung gekühlt wird, um eine besonders effektive Kühlung des Werkzeugs 1 und eines in die Aufnahme 5 eingebrachten anderen Werkzeugs zu gewährleisten. Dabei ist es vorzugsweise auch möglich, eine kryogene Kühlung zu realisieren, bei der bei- spielsweise flüssiger Stickstoff mit einer Temperatur von -196°C oder beispielsweise CO2 in flüssigem Zustand durch den mindestens einen Kanal 15 mit einer Temperatur von -50°C geführt wird. Eine derartige kryogene Kühlung erlaubt eine besonders effektive Kühlung sowohl von Bereichen des Werkzeugs, die einer hohen Temperatur- belastung ausgesetzt sind oder gegen hohe Temperaturen empfindlich sind, als auch von mindestens einer Schneide eines in die Aufnahme 5 eingesetzten weiteren Werkzeugs.
Nach allem zeigt sich, dass das hier beschriebene Werkzeug 1 zu- mindest bereichsweise in einem Lasersinterverfahren herstellbar ist, bei dem als Pulver metallische Substanzen verwendet werden, die mittels des Lasers einem Sinterverfahren unterzogen werden. Es entsteht damit ein metallischer Körper. Wird als Ausgangsmaterial Stahlpulver verwendet, so entsteht durch das Lasersinterverfahren ein Stahlkörper, der das Werkzeug 1 realisiert.
Dabei ist es möglich, insbesondere den Mittelbereich 13 im Wege des Lasersinterverfahrens herzustellen, nicht jedoch den Schaft 7, der als Hohlschaft ausgebildet sein kann. Hier kann bevorzugt ein Ausgangskörper aus herkömmlichem Stahl verwendet werden, der zur Realisierung des Schafts 7 einem spanenden Bearbeitungsverfahren unterworfen wird. Insbesondere ein Hohlschaft wird beim Einspannen des Werkzeugs 1 von innen wirkenden Kräften unterworfen, die bei einem gesinterten Schaft zu Rissen führen könnten. Deshalb wird für diesen Bereich des Grundkörpers 3 des Werkzeugs 1 häufig ein aus herkömmlichem Stahl bestehender Schaft 7 hergestellt, der mit dem übrigen Grundkörper des Werkzeugs 1 auf geeignete Weise, nämlich durch Löten, Schweißen oder aber auch durch einen Sinterprozess verbunden wird, bei dem der übrige Grundkörper an den Schaft 7 angesintert wird.

Claims

Ansprüche
1 . Werkzeug, mit
- einem Grundkörper (3), der
- eine Aufnahme (5) für ein anderes Werkzeug und/oder - einen Schaft (7) zur Anbringung an einem anderen Werkzeug oder an einer Werkzeugmaschine aufweist, und der
- mit mindestens einem Kanal (15) versehen ist, welcher von einem Kühlmittel durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - es mittels eines Lasersinterverfahrens hergestellt ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (15) wenigstens einen spiralförmig, schlan- genlinienförmig und/oder zickzackförmig ausgebildeten Abschnitt (19) aufweist.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (15) sich bis an oder bis in den Schaft (7) und/oder in den Bereich der Aufnahme (5) erstreckt.
4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (15) paarweise nebeneinander verlaufende Abschnitte aufweist.
5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (15) ein in sich geschlossenes Kühlsystem realisiert, bei dem das eingespeiste Kühlmittel nicht an die Umgebung abgegeben wird.
6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel gekühlt wird.
7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine kryogene Kühlung realisiert wird.
8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Werkzeughalter ausgelegt ist.
9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein anderes Werkzeug aufnehmendes Schrumpffutter ausgelegt ist.
10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (15) bis an den Bereich des Schrumpffutters geführt ist, welcher das andere Werkzeug aufnimmt.
1 1 . Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (5) für ein anderes Werkzeug als Hyd- rodehnspannfutter ausgebildet ist, welches einen mit einem Druck beaufschlagbaren Hohlraum aufweist, der durch einen elastisch federnden Wandabschnitt abgeschlossen ist.
12. Werkzeug nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wandabschnitt am Grundkörper des Werkzeugs (1 ) angelötet oder angeschweißt ist, und dass der mindestens eine Kanal (15) dazu dient, die Löt- oder Schweißstelle zu kühlen.
13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Schneide aufweist.
14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (15) bis in den oder an den Bereich geführt ist, der die mindestens eine Schneide aufweist.
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