-
Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug nach dem Anspruch 1.
-
Stand der Technik:
-
Werkzeuge
zur spanabhebenden Bearbeitung, beispielsweise Bohr-, Fräs- oder
Reibahlen-Werkzeuge mit beim Bearbeitungsvorgang rotierenden Werkzeugabschnitten
und/oder Werkstücken sind
bekannt.
-
Häufig sind
an derartigen Werkzeugen Funktionseinsätze fixiert vorhanden, welche
bei der Bearbeitung des betreffenden Gegenstandes mit diesem in
spanabhebenden Kontakt kommen. Beispielsweise werden Schneideinsätze in vorbereiteten
Aufnahmeabschnitten am Werkzeug bzw. z. B. an einer Schneidplatte
des Werkzeugs durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren wie beispielsweise
Löten,
Kleben oder Schweißen
fest angebracht. Der Schneideinsatz und der Aufnahmebereich sind
aufeinander abgestimmt ausgebildet, sodass nach dem stoffschlüssigen Verbinden
des Schneideinsatzes dieser stabil am Werkzeug fixiert ist.
-
Aufgabe und Vorteile der Erfindung:
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Werkzeug
im Hinblick auf dessen Herstellung und Zuverlässigkeit bzw. Standzeit zu
verbessern.
-
Diese
Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.
-
In
den abhängigen
Ansprüchen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aufgezeigt.
-
Die
Erfindung geht aus von einem spanabhebenden Werkzeug, zum Beispiel
einem Bohr-, Fräs- oder
Reibahlen-Werkzeug, mit einem Werkzeugträger und einem Schneideinsatz,
der in einem Aufnahmebereich angebracht ist, indem ein Anbringabschnitt
des Schneideinsatzes durch stoffschlüssiges Fügen mit einer Gegenfläche am Aufnahmebereich verbunden
ist. Der Kern der Erfindung liegt darin, im fertiggestellten Zustand
des Werkzeugs mit gefügtem Schneideinsatz
zwischen einem zum Anbringabschnitt benachbarten Außenabschnitt
des Schneideinsatzes und einer zu diesem Außenabschnitt gegenüberliegenden
Wandung des Aufnahmebereichs ein Luftspalt vorhanden ist.
-
Durch
die Ausbildung des Luftspalts können die
Schneideinsätze
während
bzw. nach dem stoffschlüssigen
Fügen spannungsfrei
in Bezug auf die durch das stoffschlüssige Fügen auftretenden Spannungen
gehalten werden. Denn aufgrund des stoffschlüssigen Fügens insbesondere bei entsprechenden
thermischen Fügeverfahren
wie z. B. Löten
oder Schweißen,
können
Beschädigung
im Bereich der durch das stoffschlüssige Verfahren betroffenen
Abschnitte am Werkzeug auftreten. Insbesondere können dadurch Risse im Schneideinsatz
entstehen, welche unmittelbar beim Fügen oder im Laufe des Werkzeugeinsatzes
dann zur Beschädigung
bzw. bis zum völligen
Versagen des Werkzeugs führen.
-
Mit
dem Luftspalt, nachfolgend abkürzend auch
als Spalt bezeichnet, können
kritische Spannungen vermieden werden, weil hiermit den angrenzenden
Bereichen ein Ausweichraum zur Verfügung gestellt wird, womit unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten
der betreffenden verschiedenen Materialien insbesondere Stahl- oder
Hartstoffmaterialien, keine negativen Auswirkungen mehr verursachen.
Gegebenenfalls kann sich auch eine gewisse mit dem Spalt erzielbare
vorteilhaftere Hitzeabfuhr beim Löten oder Schweißen positiv
bemerkbar machen.
-
Es
hat sich auch herausgestellt, dass der Spalt keine nachteiligen
Einflüsse
auf die Werkzeugeigenschaften bzw. Bearbeitungsleistung des Werkzeugs
hat.
-
Der
Luftspalt erstreckt sich insbesondere über die gesamte Dicke des Schneideinsatzes,
z. B. bis zum Grund des Luftspalts, welcher insbesondere in Verlängerung
des mit dem Anbringabschnitt verbundenen Bereichs im Aufnahmebereich
bündig oder
abgestuft anschließt.
-
Es
ist insbesondere von Vorteil, dass der Spalt eine Spaltbreite von
mindestens ca. 0,02 mm aufweist. Somit lässt sich ein minimal bzw. mindestens
notwendiger Ausweichraum mit dem gebildeten Spalt bereitstellen.
Diese Spaltmaße
sind für
spanabhebende Werkzeuge insbesondere bei den für die Schneideinsätze gewählten Abmessungen,
Formen und/oder bevorzugt eingesetzten Materialien bzw. Materialkombinationen
vorteilhaft.
-
Es
hat sich auch gezeigt, dass der vergleichsweise dünne Spalt
keine Angriffsmöglichkeiten
bzw. keine Probleme im Hinblick auf Verschmutzungen, Späne oder
Partikel darstellt. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn
die den Spalt begrenzende Wandungen eben bzw. zueinander parallel und/oder
rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind, z. B. der Spalt eine
im Schnitt rechtwinklige Kanalform zeigt.
-
Weiter
wird vorgeschlagen, dass der Spalt eine Spaltbreite von maximal
ca. 0,5 mm aufweist, insbesondere im Bereich von ca. 0,1 bis ca.
0,3 mm liegt. Eine derartiges Spaltbreitenmaß, das z. B. an der Spaltöffnung oder
am Spaltgrund bestimmt werden kann oder auch eine mittlere Spaltbreite
sein kann, ist im Hinblick auf unerwünschtes Eindringen bzw. Festsetzen
von Partikeln insbesondere Spänen im
Spalt unproblematisch.
-
Es
ist außerdem
bevorzugt, dass der Spalt über
seine Erstreckung ganz oder zumindest überwiegend gleichbleibend ausgebildet
ist. So kann die Herstellung des Werkzeugs bzw. die Ausbildung des Aufnahmebereichs
vereinfacht werden. Zum Beispiel kann eine einfach auszubildende
Aussparung, Freilassung oder Anfasung am Schneideinsatz bzw. am Aufnahmebereich
vorgesehen werden.
-
Es
ist überdies
bevorzugt, dass der Außenabschnitt
des Schneieinsatzes und die gegenüberliegende Wandung im Aufnahmebereich
zumindest nahezu planparallel zueinander ausgerichtet sind. Damit
können
ggf. problematische Verengungsabschnitte bzw. nicht vorteilhafte
Spaltbreiten vermeiden.
-
Bevorzugt
sind am Schneideinsatz der Außenabschnitt
und der Kontaktabschnitt zueinander abgewinkelt. Insbesondere ist
hier eine nahezu rechtwinklige vorteilhaft, wodurch der Schneideinsatz beispielsweise
plattenförmig
bzw. aus einem vorgefertigten Plattenmaterial einfach herstellbar
ist. Auch eine Ausrichtung quer bzw. schräg des Außenabschnitts zum Anbringabschnitt
ist möglich.
Eine flächige
Anlage für
das stoffschlüssige
Verbinden des Schneideinsatzes am Werkzeug bleibt davon unberührt. Des
Weiteren lassen sich in der Regel zueinander abgewinkelte insbesondere
rechtwinklig zueinander stehende Abschnitte am Schneideinsatz bzw.
am Aufnahmebereich relativ leicht und reproduzierbar realisieren.
-
Grundsätzlich ist
es auch denkbar, dass an dem Schneideinsatz der Anbringabschnitt
und der Außenabschnitt
miteinander fluchten bzw. nicht zueinander abgewinkelt sind.
-
Es
ist insbesondere vorteilhaft, dass der Schneideinsatz an einer an
dem Werkzeug aufgenommenen Schneidplatte angebracht ist. So lassen sich
zum Beispiel an einem Werkzeuggrundkörper bzw. Werkzeugträger austauschbare
bzw. wahlweise unterschiedliche Schneideinsätze bzw. unterschiedliche Schneidplatten
anbringen. Das Werkzeug lässt sich
so für
unterschiedliche Anwendungszwecke bzw. Anwendungen vorteilhaft nutzen.
-
Die
Schneidplatte kann beispielsweise mittels einer Schraubverbindung
am Werkzeug angebracht sein. Die Schneidplatte kann z. B. eine rechteckige
oder rautenförmige
Grundform aufweisen, wobei der Schneideinsatz insbesondere in Eck- und/oder
Randbereichen bevorzugt angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist an
einer Schneidplatte eine symmetrische Anordnung von zumindest zwei Schneideinsätzen vorgesehen.
Für die
Aufnahme des Schneideinsatzes kann beispielsweise an der Schneidplatte
ein auf die Abmessungen des Schneideinsatzes abgestimmter stufenförmiger Absatz
vorhanden sein.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Erfindungsgegenstandes
fluchten Abschnitte des am Werkzeug angebrachten Schneideinsatzes
mit Außenseiten
am Werkzeug. Insbesondere können
bei eingesetztem Schneideinsatz Außenseiten des Schneideinsatzes
mit angrenzenden Außenseiten
der Schneidplatte fluchten bzw. bündig anschließen.
-
Außerdem ist
es von Vorteil, dass der Schneideinsatz vollständig oder teilweise aus einem Hartstoff
besteht. Damit kann das spanabhebende Werkzeug und insbesondere
der Funktionsabschnitt, welcher z. B. durch den Schneideinsatz gebildet
wird, im Hinblick auf das Verschleißverhalten und/oder das Bearbeitungsergebnis
verbessert werden.
-
Bevorzugt
umfasst der Schneideinsatz ein Cermet-, Keramik-, CBN- und/oder
PKD-Material. Diese Materialen sind im Hinblick auf mechanische, thermische
bzw. chemische Eigenschaften besonders vorteilhaft für spanabhebende
Werkzeuge einsetzbar.
-
Schließlich wird
weiter vorgeschlagen, dass der Schneideinsatz im Aufnahmebereich
angelötet, angeklebt
oder angeschweißt
ist. Mit diesen stoffschlüssigen
Fügeverfahren
lässt sich
der Schneideinsatz zuverlässig
und am spanabhebenden Werkzeug fixieren.
-
Figurenbeschreibung:
-
Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung sind anhand eines in den Figuren
dargestellten stark schematisierten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
-
Im
Einzelnen zeigt:
-
1 eine
perspektivische Ansicht schräg von
oben auf eine stark schematisiert dargestellte Schneidplatte eines
erfindungsgemäßen Werkzeugs,
-
2 eine
Draufsicht auf die Schneidplatte gemäß 1,
-
3 die
Schneidplatte von der Seite gemäß Pfeil
P1 in 1 und
-
4 die
Schneidplatte von der Seite gemäß Pfeil
P2 in 1.
-
In
den Figuren ist eine schematisiert dargestellte Schneidplatte 1 mit
einem Durchgangsloch 2 gezeigt. Mittels des Durchgangsloches 2 und
einer Befestigungsschraube (nicht dargestellt) kann die Schneidplatte 1 an
einem vorderen Teil eines Grundkörpers
(nicht gezeigt) eines erfindungsgemäßen spanabhebenden Werkzeugs
fest angeschraubt werden. Die Schneidplatte 1 umfasst einen
Grundkörper 3,
an welchem oberseitig an gegenüberliegenden Hochkant-
bzw. Eckbreichen Schneieinsätze 4 und 5 angelötete sind.
Dazu ist der Schneieinsatz 4 mit seiner Unterseite 4a,
welche eben bzw. flächig
ausgestaltet ist, auf einer Anbringfläche 10 eines stufenartigen
Aufnahmebereichs 6 angelötet. Auf entsprechende Weise
ist eine Unterseite 5a des Schneideinsatzes 5 an
einer Anbringfläche 11 eines
weiteren ebenfalls stufenartigen Aufnahmebereichs 7 angelötet. Die
Schneideinsätze 4 und 5 können aus
einem Hartstoff bestehen bzw. mit einer hochwiderstandsfähigen Funktionsschicht
beschichtet sein.
-
Bei
fertiggestellter Schneidplatte 1 mit am Grundkörper 3 fest
fixiert angebrachten Schneideinsätzen 4 und 5 bildet
sich zwischen einer Seite 4b des Schneideinsatzes 4 bzw.
auf entsprechende Weise zwischen einer Seite 5b des Schneideinsatzes 5 und
Wandungsabschnitten der Aufnahmebereiche 6 bzw. 7 ein
Luftspalt 8 bzw. Luftspalt 9 aus, nachfolgend
als Spalt 8 bzw. 9 bezeichnet. Der Spalt 8 und der
Spalt 9 sind gleichartig im Querschnitt gleichbleibend
rechteckförmig
ausgestaltet und vollständig materialfrei
bzw. bilden einen Luftspalt.
-
In
den 1 bis 4 ist die Spaltbreite der Spalte 8 und 9 nicht
realistisch, sondern zur besseren Darstellung im Vergleich zu Abmessungen
der Schneidplatte 1 größer gezeigt.
Die Spaltbreite s (siehe 2) kann Werte zwischen ca. 0,02
mm und ca. 0,5 mm annehmen.
-
Die
Unterseiten 4a bzw. 5a der Schneideinsätze 4 bzw. 5 sind
jeweils rechtwinklig zur Seite 4b bzw. zur Seite 5b ausgerichtet.
Die Seite 5b ist etwa planparallel gegenüberliegend
zu einer Wandung 12 des Aufnahmebereichs 7, wobei
die Wandung 12 ebenfalls senkrecht ausgerichtet ist zur
Anbringfläche 11 des
Aufnahmebereichs 7.
-
Entsprechend
ist im Aufnahmebereich 6 eine Wandung 13 senkrecht
zur Anbringfläche 10 ausgerichtet
und bildet eine gegenüberliegend
der Rückseite 4b liegende
Wandung des Spalts 8.
-
Eine
schräg
angestellte Schneidkante 4c am Schneideinsatz 4 fluchtet
mit einer Kante 14 an einer Hochkante im Eckbereich am
Grundkörper 3.
Entsprechend ist eine Schneidkante 5c fluchtend mit einer
Kante 15 am Grundkörper 3 vorhanden.
-
Außerdem fluchten
seitliche Schmalseiten 4d und 4e mit Schmalseiten 16 und 17 am
Grundkörper 3.
Auf entsprechende Weise fluchten Schmalseiten 5d und 5e am
Schneideinsatz 5 mit Schmalseite 18 und 19 am
Grundkörper 3.
Die Anbringfläche 11 bzw.
die Anbringfläche 10 sind
parallel versetzt zu einer Oberseite 20 bzw. zu einer Unterseite 21 des Grundkörpers 3.
-
Die
Dicke der Schneideinsätze 4, 5 beträgt etwa
ein Drittel der Dicke des Grundkörpers 3.
-
- 1
- Schneidplatte
- 2
- Durchgangsloch
- 3
- Grundkörper
- 4
- Schneideinsatz
- 4a
- Unterseite
- 4b
- Seite
- 4c
- Schneidkante
- 4d
- Schmalseite
- 4e
- Schmalseite
- 5
- Schneideinsatz
- 5a
- Unterseite
- 5b
- Seite
- 5c
- Schneidkante
- 5d
- Schmalseite
- 5e
- Schmalseite
- 6
- Aufnahmebereich
- 7
- Aufnahmebereich
- 8
- Spalt
- 9
- Spalt
- 10
- Anbringfläche
- 11
- Anbringfläche
- 12
- Wandung
- 13
- Wandung
- 14
- Kante
- 15
- Kante
- 16
- Schmalseite
- 17
- Schmalseite
- 18
- Schmalseite
- 19
- Schmalseite
- 20
- Oberseite
- 21
- Unterseite