WO2021151407A1 - Tool holder - Google Patents

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Publication number
WO2021151407A1
WO2021151407A1 PCT/DE2020/101017 DE2020101017W WO2021151407A1 WO 2021151407 A1 WO2021151407 A1 WO 2021151407A1 DE 2020101017 W DE2020101017 W DE 2020101017W WO 2021151407 A1 WO2021151407 A1 WO 2021151407A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tool holder
coolant
cross
section
cutting insert
Prior art date
Application number
PCT/DE2020/101017
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jose AGUSTIN-PAYA
Jan Weißschnur
Original Assignee
Zcc Cutting Tools Europe Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zcc Cutting Tools Europe Gmbh filed Critical Zcc Cutting Tools Europe Gmbh
Priority to CN202080064281.0A priority Critical patent/CN114364477A/en
Priority to EP20829794.5A priority patent/EP4010138A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/10—Cutting tools with special provision for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/16—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • B23B27/1625—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped with plate-like cutting inserts of special shape clamped by a clamping member acting almost perpendicularly on the chip-forming plane

Definitions

  • the invention relates to a tool holder with a releasably attached cutting insert and a coolant supply in a clamping cover, which has at least one outlet opening through which a coolant jet is directed at the active cutting edge of the cutting insert under a pressure of at least 3x10 5 Pa.
  • Such a tool holder is known, for example, from WO 2019/149309 A1.
  • Coolants and cooling lubricants are of great importance in machining processes.
  • the active cutting edge which lifts the chip from the workpiece, is subject to high temperatures, which accelerate the wear of the cutting insert.
  • the reason for the temperature increase on the cutting insert cutting edge is that the specific heat and the thermal conductivity of the cutting insert material are not sufficient to dissipate the resulting frictional heat to a sufficient extent.
  • titanium workpieces there is also the fact that titanium tends to weld to the tool. Such a tendency to stick can also be minimized with a cooling lubricant in order to bring a coolant in sufficient quantity to the machining location.
  • DE 3740814 A1 proposes a clamping tool with a clamping holder and a cutting body fixed to it, in which the clamping holder and the cutting body are provided with coolant channels opening into one another within the contact surfaces of these two components. At least one coolant channel of the cutting body should open in the immediate vicinity of the active cutting edge.
  • the disadvantage of such a configuration is that bores in the cutting insert weaken the cutting insert body, which increases the risk of breakage. In addition, the amount of coolant supplied via such bores is often insufficient.
  • EP 1 073535 B1 proposes using a coolant-fluid jet not only for pure cooling of the cutting insert, but also to mechanically influence chips that are cut free from the workpiece, in particular with the aim of removing the chips breaking into the smallest possible pieces.
  • the coolant should be directed at the interface (cutting edge) with a high pressure, which is above 10 7 Pa.
  • the tool holder has a seat for a cutting insert and a screwed-on plate which has at least one nozzle that is part of a nozzle insert that can be rotated about its own central axis and should be able to be fixed in a position such that the coolant fluid Beam is directed from this nozzle on the rake faces of the cutting insert.
  • Outlet openings are known from the prior art which have a circular cross section.
  • Such a circular cross-sectional opening or also an oval opening has the disadvantage that the coolant jet exiting under a high pressure of up to 10 7 Pa or more experiences considerable friction, which has a disruptive effect with regard to the desired concentration of the jet.
  • triangular exit cross-sections are used, which, although they provide an improvement, are nonetheless inadequate.
  • the object of the present invention is to further develop the tool holder by designing the outlet opening in such a way that the beam bundling is improved and the friction in the coolant channel towards the outlet end is reduced.
  • the tool holder according to claim 1 is proposed, which is characterized in that the cross section of the outlet opening has several constrictions. Further developments of the invention are described in claims 2 to 6.
  • the main idea is to use the high-pressure coolant jet to break the chip flowing off the cutting edge during machining.
  • the cooling of the cutting edge which also reduces wear, is only a side effect.
  • the constrictions have the effect that the friction of the exiting high-pressure jet on the coolant wall is reduced because the coolant jet essentially only occurs at the constriction points that are present or those formed along the longitudinal axis Lines is slowed down.
  • the cross-sectional shape is preferably uniform, that is to say mirror-symmetrical or rotationally symmetrical, but can also be non-uniform, for example in order to make the exiting jet approximately oval-shaped, that is to say with a greater width than height. Due to the inwardly directed notches, the coolant jet is optimally and largely unrestrained until the coolant liquid emerges, so that the intended jet direction and the impact target of the jet, namely the active cutting edge, are optimally preserved.
  • the active cutting edge is understood to mean the area in which a chip is generated during machining.
  • the coolant pressure which can be 10 7 Pa or more, the liquid volume per minute is decisive for chip breaking.
  • the star or flower shape at the outlet cross-section leads to an enlargement of the jet cross-section and thus a higher liquid volume compared to the triangular shape that is mainly used with the same outer circle.
  • the diameter of the inner circle through the points of constriction is preferably 0.2 mm to 3 mm and the outer circle diameter through the outer points of the cross section is 0.5 mm to 5 mm, the inner circle diameter being at least 0.2 mm smaller than the outer circle diameter .
  • the outer circle diameter can be 2 to 5 times as large as the inner circle diameter.
  • the corners and / or tips of a star-shaped or volume-shaped cross section are rounded and have a radius of 0.05 mm to 1.5 mm.
  • the outlet opening can also have a depression that is preferably conical or parabolic. This countersink increases the diameter towards the edge of the relevant tool holder part with the outlet opening, so that the outlet opening formed according to the invention is protected in the depression.
  • a clamping claw for fixing the cutting insert can be used as the clamping cover.
  • Fig. 1 is a perspective view of a clamping claw
  • FIGS. 3 to 6 exemplary embodiments of the possible cross-sectional shapes according to the invention of the coolant outlet openings.
  • Basic tool holders and tool holders for receiving and fixing a cutting insert including the coolant line guides through the basic tool holder and the tool holder are known in principle from the prior art.
  • the basic tool holder can, for example, a Have a receiving bore that is suitable for introducing and fixing a hollow taper shank of a tool holder.
  • the tool holder can also have the form of an exchangeable cassette shown in WO 2019/149309 A1.
  • the back of the basic tool holder has connection options for high-pressure lines for supplying coolant, which are designed in particular for high pressures greater than 10 7 PA.
  • clamping claws or clamping claws are, as described, for example, in WO 2019/149309 A1, releasably fixed on the base holder by means of a screw. Another screw that extends through a bore 11 of the clamping claw is anchored in a correspondingly designed bore of a tool holder. Due to the elasticity of the clamping claw 10, it is possible to press the clamping claw head onto a cutting insert so that it is adequately fixed during machining.
  • the clamping claw has at least one coolant outlet or at least one coolant outlet opening. In the present case, five outlet openings 12 to 16 are provided, of which the two outer outlet openings have a conical countersink 17 through which the star-shaped outlet openings are offset slightly behind the clamping claw front surface.
  • the outlet openings 14, 15, 16 show a star shape with six points, which is shown enlarged in FIG. 3.
  • the nozzle cross-section according to FIG. 3 is mirror-symmetrical, with two opposite tips 19 and two opposite constrictions 20 (as inwardly directed tips) each serving as a reflection axis.
  • 4 shows an example of a star-shaped cross section with five points or five constrictions, on each of which an inner circle 21 and an outer circle 22 are shown.
  • the outer circle 22 serves as a common geometric location on which each of the five tips 19 lies; the same applies to the inner circle 21 on which all of the constrictions 20 lie. In the example chosen, the outer circle 22 is approximately 3 times as large as the inner circle 21.
  • FIG. 5 shows a star with seven points 19 and seven constrictions 20
  • FIG. 6 shows a star with four points 19
  • FIG. 7 shows a non-uniform star configuration 24, all of which can serve as cross sections of the outlet openings for the coolant liquid.
  • the adhesive forces between the outlet channel wall and the coolant liquid are reduced by reducing the contact areas.
  • the contact areas are essentially determined by the constrictions 20.
  • the design of the star-shaped or flower-shaped cross-sections essentially maintains the jet pressure; in particular, turbulence in the edge areas of the jet, which lead to a weakening of the coolant jet, is largely avoided. Due to the selected star shape, the exit cross-section can be enlarged compared to a triangular shape known from the prior art with the same outer circle and thus the liquid volume can be increased at the same pressure, so that the effectiveness of the coolant jet for the purpose of chip breaking is improved.
  • non-uniform star shapes 24 shown in FIG. 7 as well as mixed shapes from the embodiment shown in FIG. 8 and one or more of the embodiments shown in FIGS. 3 to 6 are possible as long as the aim of the present invention is retained respective constriction to minimize the friction of the coolant jet in the coolant outlet up to the outlet opening.

Abstract

The invention relates to a tool holder having a detachably fastened cutting insert and a coolant supply in a clamping cover (10), which has at least one outlet opening (12, 13, 14, 15, 16), through which a coolant jet is directed under a pressure of at least 3 x 105 to the active cutting edge of the cutting insert. According to the invention, the cross-section of the outlet opening (12, 13, 14, 15, 16) has a plurality of constrictions.

Description

Werkzeughalter Tool holder
Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit einem lösbar befestigten Schneideinsatz sowie einer Kühlmittelzufuhr in einem Klemmdeckel, der mindestens eine Auslassöffnung besitzt, durch die ein Kühlmittelstrahl unter einem Druck von mindestens 3x105 Pa auf die aktive Schneidkante des Schneideinsatzes gerichtet ist. The invention relates to a tool holder with a releasably attached cutting insert and a coolant supply in a clamping cover, which has at least one outlet opening through which a coolant jet is directed at the active cutting edge of the cutting insert under a pressure of at least 3x10 5 Pa.
Ein solcher Werkzeughalter ist beispielsweise aus der WO 2019/149309 A1 bekannt. Such a tool holder is known, for example, from WO 2019/149309 A1.
Kühlmitteln bzw. Kühlschmiermitteln kommt bei Zerspanungsprozessen eine erhebliche Bedeutung zu. Beim Zerspanen, zu dem Drehen, Fräsen und Bohren zählen, kommt es an der aktiven Schneidkante, welche den Span von dem Werkstück abhebt, zu hohen Temperaturen, die den Verschleiß des Schneideinsatzes beschleunigen. Der Grund für die Temperaturerhöhung an der Schneideinsatzschneide liegt darin, dass die spezifische Wärme sowie die Wärmeleitfähigkeit des Schneideinsatzwerkstoffes nicht ausreichen, um die entstehende Reibungswärme in hinreichendem Maß abzuführen. Bei der Zerspanung von Titanwerkstücken kommt noch hinzu, dass Titan dazu neigt, sich mit dem Werkzeug zu verschweißen. Eine solche Klebeneigung kann ebenfalls mit einem Kühlschmierstoff minimiert werden, um ein Kühlmittel in ausreichender Menge an dem Zerspanungsort zu bringen. So schlägt die DE 3740814 A1 ein Klemmwerkzeug mit einem Klemmhalter und einem daran fixierten Schneidkörper vor, bei dem der Klemmhalter und der Schneidkörper mit innerhalb der Anlageflächen dieser beiden Bauteile ineinander mündenden Kühlmittelkanälen versehen sind. Mindestens ein Kühlmittelkanal des Schneidkörpers soll in unmittelbarer Nähe der aktiven Schneidkante münden. Der Nachteil einer solchen Ausgestaltung liegt darin, dass Bohrungen im Schneideinsatz den Schneideinsatzkörper schwächen, womit die Bruchgefahr erhöht wird. Im Übrigen ist die über solche Bohrungen zugeführte Kühlmittelmenge häufig nicht ausreichend. Coolants and cooling lubricants are of great importance in machining processes. During machining, which includes turning, milling and drilling, the active cutting edge, which lifts the chip from the workpiece, is subject to high temperatures, which accelerate the wear of the cutting insert. The reason for the temperature increase on the cutting insert cutting edge is that the specific heat and the thermal conductivity of the cutting insert material are not sufficient to dissipate the resulting frictional heat to a sufficient extent. When machining titanium workpieces, there is also the fact that titanium tends to weld to the tool. Such a tendency to stick can also be minimized with a cooling lubricant in order to bring a coolant in sufficient quantity to the machining location. For example, DE 3740814 A1 proposes a clamping tool with a clamping holder and a cutting body fixed to it, in which the clamping holder and the cutting body are provided with coolant channels opening into one another within the contact surfaces of these two components. At least one coolant channel of the cutting body should open in the immediate vicinity of the active cutting edge. The disadvantage of such a configuration is that bores in the cutting insert weaken the cutting insert body, which increases the risk of breakage. In addition, the amount of coolant supplied via such bores is often insufficient.
In der DE 930790 C2 wird beschrieben, dass der Kühlmittelstrahl aus einem Düsenmundstück unter Druck und hoher Geschwindigkeit in den Raum zwischen der Freifläche des Werkzeuges und dem Werkstück an die Schneidkante gespritzt wird. Abgesehen davon, dass hiermit im Wesentlichen nur die Freifläche des Werkzeugs, nicht jedoch die Spanfläche sowie die abgehobenen Späne mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden, besteht noch der Nachteil, dass die verwendete Düse an einer separaten Flaltevorrichtung angeordnet ist, die ohne Verbindung zum Werkzeug bzw. Werkzeughalter steht und somit schwer justierbar ist. DE 930790 C2 describes that the coolant jet from a nozzle mouthpiece under pressure and high speed into the space between the The free area of the tool and the workpiece is injected onto the cutting edge. Apart from the fact that essentially only the free surface of the tool, but not the rake face and the removed chips, are exposed to a coolant, there is also the disadvantage that the nozzle used is arranged on a separate folding device, which is not connected to the tool or the chip. Tool holder stands and is therefore difficult to adjust.
Unter anderem in der EP 1 073535 B1 wird vorgeschlagen, einen Kühlmittel-Fluid- Strahl nicht nur für die reine Kühlung des Schneideinsatzes auszunutzen, sondern zusätzlich um Späne, die von dem Werkstück freigeschnitten werden, mechanisch zu beeinflussen, insbesondere mit dem Ziel, die Späne in kleinstmögliche Teile zu brechen. Das Kühlmittel soll mit einem hohen Druck auf die Schnittstelle (Schneidkante) gerichtet werden, der oberhalb von 107 Pa liegt. Flierzu besitzt der Werkzeughalter einen Sitz für einen Schneideinsatz sowie eine angeschraubte Platte, die mindestens eine Düse aufweist, die Teil eines Düseneinsatzes ist, der um seine eigene Mittelachse gedreht werden kann und derart in einer Position fixierbar sein soll, dass der Kühlm ittel-Fluid-Strahl von dieser Düse ausgehend auf die Spanflächen des Schneideinsatzes gerichtet wird. Among other things, EP 1 073535 B1 proposes using a coolant-fluid jet not only for pure cooling of the cutting insert, but also to mechanically influence chips that are cut free from the workpiece, in particular with the aim of removing the chips breaking into the smallest possible pieces. The coolant should be directed at the interface (cutting edge) with a high pressure, which is above 10 7 Pa. In addition, the tool holder has a seat for a cutting insert and a screwed-on plate which has at least one nozzle that is part of a nozzle insert that can be rotated about its own central axis and should be able to be fixed in a position such that the coolant fluid Beam is directed from this nozzle on the rake faces of the cutting insert.
Aus dem Stand der Technik sind Auslassöffnungen bekannt, die einen kreisrunden Querschnitt besitzen. Eine solche kreisrunde Querschnittsöffnung oder auch eine ovale Öffnung hat den Nachteil, dass der unter einem hohen Druck von bis zu 107 Pa oder mehr austretende Kühlmittelstrahl eine erhebliche Reibung erfährt, die sich im Hinblick auf die gewünschte Strahlbündelung störend auswirkt. In vielen Fällen werden daher dreieckige Austrittsquerschnitte verwendet, die zwar eine Verbesserung liefern, aber dennoch unzureichend sind. Outlet openings are known from the prior art which have a circular cross section. Such a circular cross-sectional opening or also an oval opening has the disadvantage that the coolant jet exiting under a high pressure of up to 10 7 Pa or more experiences considerable friction, which has a disruptive effect with regard to the desired concentration of the jet. In many cases, therefore, triangular exit cross-sections are used, which, although they provide an improvement, are nonetheless inadequate.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Werkzeughalter durch Ausbildung der Austrittsöffnung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Strahlbündelung verbessert und die Reibung im Kühlmittelkanal zum Austrittsende hin verringert wird. Hierzu wird der Werkzeughalter nach Anspruch 1 vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Querschnitt der Auslassöffnung mehrere Einschnürungen aufweist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben. The object of the present invention is to further develop the tool holder by designing the outlet opening in such a way that the beam bundling is improved and the friction in the coolant channel towards the outlet end is reduced. For this purpose, the tool holder according to claim 1 is proposed, which is characterized in that the cross section of the outlet opening has several constrictions. Further developments of the invention are described in claims 2 to 6.
Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter steht der Gedanke im Vordergrund, den Hochdruck-Kühlmittelstrahl zum Brechen des beim Zerspanen von der Schneidkante abfließenden Spans zu verwenden. Die Kühlung der Schneidkante, die sich zudem verschleißmindert auswirkt, stellt nur einen Nebeneffekt dar. Die Einschnürungen bewirken, dass die Reibung des austretenden Hochdruckstrahls an der Kühlmittelwandung verringert wird, weil der Kühlmittelstrahl im Wesentlichen nur an den vorhandenen Einschnürungspunkten bzw. den entlang der Längsachse gebildeten Linien abgebremst wird. Die Querschnittsformen des Kühlmittelkanals bis hin zur Austrittsöffnung können vorzugsweise sternförmig oder blumenförmig ausgebildet sein, wobei die Sterne n-eckig mit n=3, 4, 5, 6 bis 7 Spitzen und ebenso viele Einkerbungen besitzen. Entsprechende Einkerbungen besitzen auch solche Querschnittsformen, bei denen zwischen den Einkerbungen gerundete Ecken bzw. Abschnitte verwendet werden. In the case of the tool holder according to the invention, the main idea is to use the high-pressure coolant jet to break the chip flowing off the cutting edge during machining. The cooling of the cutting edge, which also reduces wear, is only a side effect. The constrictions have the effect that the friction of the exiting high-pressure jet on the coolant wall is reduced because the coolant jet essentially only occurs at the constriction points that are present or those formed along the longitudinal axis Lines is slowed down. The cross-sectional shapes of the coolant channel up to the outlet opening can preferably be star-shaped or flower-shaped, the stars having n-corners with n = 3, 4, 5, 6 to 7 points and just as many notches. Corresponding notches also have cross-sectional shapes in which rounded corners or sections are used between the notches.
Die Querschnittsform ist vorzugsweise gleichförmig, d.h. Spiegel- oder rotationssymmetrisch, kann jedoch auch ungleichförmig sein, etwa um den austretenden Strahl etwa ovalförmig, d.h. mit größerer Breite als Höhe auszubilden. Durch die nach innen gerichteten Einkerbungen wird der Kühlmittelstrahl bis zum Austritt der Kühlmittelflüssigkeit optimal und weitgehend ungebremst geführt, so dass die gewollte Strahlrichtung und das Aufprallziel des Strahls, nämlich die aktive Schneidkante, optimal erhalten bleibt. Unter der aktiven Schneidkante wird der Bereich verstanden, in dem beim Zerspanen ein Span erzeugt wird. Für den Spanbruch sind neben dem Kühlmitteldruck, der auch 107 Pa oder auch mehr betragen kann, das Flüssigkeitsvolumen pro Minute entscheidend. Die Stern- oder Blumenform am Austrittsquerschnitt führt gegenüber der vornehmlich verwendeten Dreieckform bei gleichem Außenkreis zu einer Strahlquerschnittsvergrößerung und damit einem höheren Flüssigkeitsvolumen. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des durch die Punkte der Einschnürung gelegten Innenkreises 0,2 mm bis 3 mm und der durch die äußeren Punkte des Querschnitts gelegte Außenkreisdurchmesser 0,5 mm bis 5 mm, wobei der Innenkreisdurchmesser mindestens 0,2 mm kleiner als der Außenkreisdurchmesser ist. Beispielsweise kann der Außenkreisdurchmesser 2 bis 5mal so groß sein wie der Innenkreisdurchmesser. The cross-sectional shape is preferably uniform, that is to say mirror-symmetrical or rotationally symmetrical, but can also be non-uniform, for example in order to make the exiting jet approximately oval-shaped, that is to say with a greater width than height. Due to the inwardly directed notches, the coolant jet is optimally and largely unrestrained until the coolant liquid emerges, so that the intended jet direction and the impact target of the jet, namely the active cutting edge, are optimally preserved. The active cutting edge is understood to mean the area in which a chip is generated during machining. In addition to the coolant pressure, which can be 10 7 Pa or more, the liquid volume per minute is decisive for chip breaking. The star or flower shape at the outlet cross-section leads to an enlargement of the jet cross-section and thus a higher liquid volume compared to the triangular shape that is mainly used with the same outer circle. The diameter of the inner circle through the points of constriction is preferably 0.2 mm to 3 mm and the outer circle diameter through the outer points of the cross section is 0.5 mm to 5 mm, the inner circle diameter being at least 0.2 mm smaller than the outer circle diameter . For example, the outer circle diameter can be 2 to 5 times as large as the inner circle diameter.
Nach einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Ecken und/oder Spitzen eines stern- oder volumenförmigen Querschnitts abgerundet und weisen einen Radius von 0,05 mm bis 1 ,5 mm auf. According to a further embodiment of the invention, the corners and / or tips of a star-shaped or volume-shaped cross section are rounded and have a radius of 0.05 mm to 1.5 mm.
Zusätzlich kann die Auslassöffnung auch eine Senkung aufweisen, die vorzugsweise konisch oder parabelförmig ausgebildet ist. Durch diese Ansenkung wird der Durchmesser zum Rand des betreffenden Werkzeughalterteils mit der Auslassöffnung vergrößert, so dass die erfindungsgemäße ausgebildete Auslassöffnung in der Senkung geschützt wird. In addition, the outlet opening can also have a depression that is preferably conical or parabolic. This countersink increases the diameter towards the edge of the relevant tool holder part with the outlet opening, so that the outlet opening formed according to the invention is protected in the depression.
Als Klemmdeckel kann insbesondere eine Klemmpratze zur Fixierung des Schneideinsatzes verwendet werden. Weitere Erläuterungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: In particular, a clamping claw for fixing the cutting insert can be used as the clamping cover. Further explanations of the invention are explained below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Klemmpratze, Fig. 1 is a perspective view of a clamping claw,
Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung dieser Klemmpratze mit fünf sternförmigen Austrittsöffnungen und Fig. 3 bis 6 Ausführungsbeispiele der möglichen erfindungsgemäßen Querschnittsformen der Kühlmittelaustrittsöffnungen. 2 shows an enlarged detail of this clamping claw with five star-shaped outlet openings and FIGS. 3 to 6 exemplary embodiments of the possible cross-sectional shapes according to the invention of the coolant outlet openings.
Werkzeuggrundhalter sowie Werkzeughalter zur Aufnahme und Fixierung eines Schneideinsatzes einschließlich der Kühlmittelleitungsführungen durch den Werkzeuggrundhalter und den Werkzeughalter sind im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannt. Der Werkzeuggrundhalter kann beispielsweise eine Aufnahmebohrung besitzen, die zur Einführung und Fixierung eines Hohlkegelschaftes eines Werkzeughalters geeignet ist. Der Werkzeughalter kann jedoch auch die in der WO 2019/149309 A1 dargestellte Form einer austauschbaren Kassette besitzen. Im Regelfall besitzt der Werkzeuggrundhalter an seiner Rückseite Anschlussmöglichkeiten für Hochdruckleitungen zur Kühlmittelzufuhr, die insbesondere für hohe Drücke größer 107 PA ausgelegt sind. Durch den Werkzeuggrundhalter bis hin zum Werkzeughalter führt eine Kühlmittelleitung, die in einem Klemmdeckel endet, der im vorliegenden Fall als Klemmpratze 10 ausgebildet ist. Solche Klemmpratzen oder Spannpratzen werden, wie beispielsweise in der WO 2019/149309 A1 beschrieben, über eine Schraube am Grundhalter lösbar fixiert. Eine weitere Schraube, die eine Bohrung 11 der Klemmpratze durchgreift, ist in einer entsprechend ausgebildeten Bohrung eines Werkzeughalters verankert. Aufgrund der Elastizität der Klemmpratze 10 ist es möglich, den Spannpratzenkopf auf einen Schneideinsatz zu pressen, so dass dieser hinreichend beim Zerspanen fixiert wird. Die Klemmpratze besitzt mindestens einen Kühlmittelauslass bzw. mindestens eine Kühlmittelaustrittsöffnung. Im vorliegenden Fall sind fünf Austrittsöffnungen 12 bis 16 vorgesehen, wovon die zwei äußeren Austrittsöffnungen eine konisch ausgebildete Ansenkung 17 besitzen, durch welche die sternförmigen Austrittsöffnungen geringfügig hinter die Klemm pratzenfrontfläche versetzt sind. Die Auslassöffnungen 14, 15, 16 zeigen eine Sternform mit sechs Spitzen, die in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist. Der Düsenquerschnitt nach Fig. 3 ist spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Spitzen 19 sowie zwei gegenüberliegende Einschnürungen 20 (als einwärts gerichtete Spitzen) jeweils als Spiegelungsachse dienen. Fig. 4 zeigt exemplarisch einen sternförmigen Querschnitt mit fünf Spitzen bzw. fünf Einschnürungen, an dem jeweils ein Innenkreis 21 und ein Außenkreis 22 dargestellt sind. Der Außenkreis 22 dient als gemeinsamer geometrischer Ort auf dem jede der fünf Spitzen 19 liegt, entsprechendes gilt für den Innenkreis 21, auf dem alle Einschnürungen 20 liegen. Der Außenkreis 22 ist im gewählten Beispiel etwa 3mal so groß wie der Innenkreis 21. Basic tool holders and tool holders for receiving and fixing a cutting insert including the coolant line guides through the basic tool holder and the tool holder are known in principle from the prior art. The basic tool holder can, for example, a Have a receiving bore that is suitable for introducing and fixing a hollow taper shank of a tool holder. However, the tool holder can also have the form of an exchangeable cassette shown in WO 2019/149309 A1. As a rule, the back of the basic tool holder has connection options for high-pressure lines for supplying coolant, which are designed in particular for high pressures greater than 10 7 PA. A coolant line, which ends in a clamping cover, which in the present case is designed as a clamping claw 10, leads through the basic tool holder to the tool holder. Such clamping claws or clamping claws are, as described, for example, in WO 2019/149309 A1, releasably fixed on the base holder by means of a screw. Another screw that extends through a bore 11 of the clamping claw is anchored in a correspondingly designed bore of a tool holder. Due to the elasticity of the clamping claw 10, it is possible to press the clamping claw head onto a cutting insert so that it is adequately fixed during machining. The clamping claw has at least one coolant outlet or at least one coolant outlet opening. In the present case, five outlet openings 12 to 16 are provided, of which the two outer outlet openings have a conical countersink 17 through which the star-shaped outlet openings are offset slightly behind the clamping claw front surface. The outlet openings 14, 15, 16 show a star shape with six points, which is shown enlarged in FIG. 3. The nozzle cross-section according to FIG. 3 is mirror-symmetrical, with two opposite tips 19 and two opposite constrictions 20 (as inwardly directed tips) each serving as a reflection axis. 4 shows an example of a star-shaped cross section with five points or five constrictions, on each of which an inner circle 21 and an outer circle 22 are shown. The outer circle 22 serves as a common geometric location on which each of the five tips 19 lies; the same applies to the inner circle 21 on which all of the constrictions 20 lie. In the example chosen, the outer circle 22 is approximately 3 times as large as the inner circle 21.
Fig. 5 zeigt einen Stern mit sieben Spitzen 19 und sieben Einschnürungen 20, Fig. 6 einen Stern mit vier Spitzen 19 und Fig. 7 eine ungleichförmige Sterngestaltung 24, die allesamt als Querschnitte der Auslassöffnungen für die Kühlmittelflüssigkeit dienen können. In jedem der dargestellten Fälle werden die Adhäsionskräfte zwischen der Austrittskanalwand und der Kühlmittelflüssigkeit reduziert, indem die Kontaktflächen verkleinert werden. Die Kontaktflächen werden im Wesentlichen durch die Einschnürungen 20 bestimmt. Durch diese nach innen gerichteten Einschnürungen wird der Flüssigkeitsstrahl bis zum Austritt der Flüssigkeit optimal, ungebremst geführt, so dass die gewollte Strahlrichtung und das Aufprallziel des Strahls optimal erhalten bleibt. Durch die Ausbildung der stern- oder blumenförmigen Querschnitte bleibt der Strahldruck im Wesentlichen erhalten, insbesondere werden Turbulenzen in den Randbereichen des Strahls, die zu einer Kühlmittelstrahlschwächung führen, weitestgehend vermieden. Durch die gewählte Sternform kann der Austrittsquerschnitt gegenüber einer nach dem Stand der Technik bekannten Dreieckform bei gleichem Außenkreis vergrößert und somit das Flüssigkeitsvolumen bei gleichem Druck vergrößert werden, so dass die Effektivität des Kühlmittelstrahls zum Zwecke des Spanbruches verbessert wird. FIG. 5 shows a star with seven points 19 and seven constrictions 20, FIG. 6 shows a star with four points 19 and FIG. 7 shows a non-uniform star configuration 24, all of which can serve as cross sections of the outlet openings for the coolant liquid. In each of the cases shown, the adhesive forces between the outlet channel wall and the coolant liquid are reduced by reducing the contact areas. The contact areas are essentially determined by the constrictions 20. Through these inwardly directed constrictions, the liquid jet is optimally and unbraked until the liquid emerges, so that the intended jet direction and the impact target of the jet are optimally maintained. The design of the star-shaped or flower-shaped cross-sections essentially maintains the jet pressure; in particular, turbulence in the edge areas of the jet, which lead to a weakening of the coolant jet, is largely avoided. Due to the selected star shape, the exit cross-section can be enlarged compared to a triangular shape known from the prior art with the same outer circle and thus the liquid volume can be increased at the same pressure, so that the effectiveness of the coolant jet for the purpose of chip breaking is improved.
Fig. 8 zeigt eine mögliche Abwandlung der Querschnittsform der Auslassöffnung, die blumenförmig ausgebildet ist. Zwischen den jeweiligen Einschnürungen 20 sind die Kanten 23 bzw. Kühlmittelkanalflächen gerundet ausgebildet. 8 shows a possible modification of the cross-sectional shape of the outlet opening, which is designed in the shape of a flower. The edges 23 or coolant channel surfaces are rounded between the respective constrictions 20.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch die in Fig. 7 dargestellten ungleichförmigen Sternformen 24 sowie Mischformen aus der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform und einer oder mehreren der in Figuren 3 bis 6 dargestellten Ausführungsformen möglich, soweit das Ziel der vorliegenden Erfindung erhalten bleibt, durch jeweilige Einschnürung die Reibung des Kühlmittelstrahls im Kühlmittelauslass bis hin zur Austrittsöffnung zu minimieren. Within the scope of the present invention, the non-uniform star shapes 24 shown in FIG. 7 as well as mixed shapes from the embodiment shown in FIG. 8 and one or more of the embodiments shown in FIGS. 3 to 6 are possible as long as the aim of the present invention is retained respective constriction to minimize the friction of the coolant jet in the coolant outlet up to the outlet opening.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Werkzeughalter mit einem lösbar befestigten Schneideinsatz sowie einer Kühlmittelzufuhr in einem Klemmdeckel (10), der mindestens eine Auslassöffnung (12 bis 18) besitzt, durch die ein Kühlmittelstrahl unter einem Druck von mindestens 3x105 Pa auf die aktive Schneidkante des Schneideinsatzes gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Auslassöffnung (12 bis 18) mehrere Einschnürungen (20) aufweist. 1. Tool holder with a releasably attached cutting insert and a coolant supply in a clamping cover (10) which has at least one outlet opening (12 to 18) through which a coolant jet is directed at a pressure of at least 3x10 5 Pa onto the active cutting edge of the cutting insert, characterized in that the cross section of the outlet opening (12 to 18) has several constrictions (20).
2. Werkzeughalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt sternförmig oder blumenförmig ausgestaltet ist. 2. Tool holder according to claim 1, characterized in that the cross section is star-shaped or flower-shaped.
3. Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt einen durch die Punkte der Einschnürungen (20) gelegten Innenkreis (21) mit einem Durchmesser vom 0,2 mm bis 3 mm aufweisen und dass der durch die äußeren Punkte des Querschnitts gelegte Außenkreis (22) einen Durchmesser von 0,5 mm bis 5 mm aufweist, wobei der Innenkreisdurchmesser mindestens 0,2 mm < der Außenkreisdurchmesser ist. 3. Tool holder according to claim 2, characterized in that the cross section has an inner circle (21) laid through the points of the constrictions (20) with a diameter of 0.2 mm to 3 mm and that the outer circle laid through the outer points of the cross section (22) has a diameter of 0.5 mm to 5 mm, the inner circle diameter being at least 0.2 mm <the outer circle diameter.
4. Werkzeughalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken und/oder Spitzen eines stern- oder blumenförmigen Querschnitts abgerundet sind und einen Radius von 0,05 mm bis 1,5 mm aufweisen. 4. Tool holder according to claim 2 or 3, characterized in that the corners and / or tips of a star-shaped or flower-shaped cross section are rounded and have a radius of 0.05 mm to 1.5 mm.
5. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (12, 13) eine Ansenkung (17) aufweist, die vorzugsweise konisch oder parabelförmig ausgebildet ist. 5. Tool holder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outlet opening (12, 13) has a countersink (17) which is preferably conical or parabolic.
6. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmdeckel (10) als Klemmpratze zur Fixierung eines Schneideinsatzes ausgebildet ist. 6. Tool holder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the clamping cover (10) is designed as a clamping claw for fixing a cutting insert.
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