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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen verlöteten Stabstahl zur Ausbildung eines Zerspanungswerkzeugs sowie ein verlötetes Zerspanungswerkzeug, das zum Fräsen, Aufbohren, Bohren oder Gewindeschneiden verwendet wird.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Köpfe von Zerspanungswerkzeugen werden in unterschiedlichen Formen gemäß ihren Funktionen als Zerspanungswerkzeuge ausgebildet. Beispielsweise wird ein Zerspanungswerkzeug mit einem spitzen Kopf verwendet, um Löcher in ein Werkstück zu bohren. Zudem wird ein Zerspanungswerkzeug mit einem flachen Kopf verwendet, um das Werkstück zu fräsen oder Gewinde in die Bohrungen des Werkstücks zu schneiden.
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Ein konventionelles Zerspanungswerkzeug umfasst einen Klemmgriff und einen Schaft. Der Klemmgriff kann aus rostfreiem Stahl, Kohlenstoffstahl oder Wolframstahl gefertigt sein. Der Klemmgriff umfasst eine Aussparung, welche in einer Stirnfläche des Klemmgriffs au gebildet ist. Der Schaft kann aus Wolframstahl gefertigt sein und umfasst einen Kopf, der an einem vorderen Ende des Schafts ausgebildet ist. Wenn der Schaft mit dem Klemmgriff zusammen gebaut wird, ist der Klemmgriff vorgewärmt, um die Aussparung des Klemmgriffs zu vergrößern. Daraufhin wird ein hinteres Ende des Schafts in der Aussparung des Klemmgriffs befestigt. Da der Klemmgriff abkühlt, reduziert sich die Aussparung des Klemmgriffs. Demnach wird das hintere Ende des Schafts fest in der Aussparung des Klemmgriffs angebracht.
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Beim Gebrauch wird der Klemmgriff des konventionellen Zerspanungswerkzeugs in einem Spannfutter einer Bearbeitungsmaschine befestigt und eingespannt, und der Kopf des Schafts wird auf ein Werkstück gerichtet. Wenn der Klemmgriff, ebenso wie der Schaft mit dem; Spannfutter gedreht wird, fräst der Kopf des Schafts das Werkstück oder bohrt Löcher in das Werkstück.
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Das Dokument
CH 262 729 A offenbart einen Steinbohrersatz, der einen Schaft mit einer zentralen Öffnung umfasst. Drei Hartmetall-Einsätze sind symmetrisch in drei radiale Schlitze entlang einer Endfläche des Schafts verlötet. Ein mittleres Loch dient dazu, dem Bohrkopf Kühlmittel zuzuführen und das Bohrmehl abzuführen.
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Die Druckschrift
DE 600 12 784 T2 betrifft ein spanabhebendes Werkzeug mit einem Schaft und einem Schneidkörper. Der Schaft umfasst eine Mittelbohrung zur Aufnahme eines Kopfes. Der Schneidkörper drückt gegen den Schaft und weist einen Hohlraum auf, der mit einer Verriegelungseinrichtung des Kopfes verrastet und diesen mechanisch verriegelt.
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Das Dokument
DE 102 22 040 A1 offenbart ein Fräswerkzeug, das einen doppelwandigen, hülsenförmigen Schaft und einen Fräskopf beinhaltet, der koaxial zum Schaft gehalten wird, wobei der Fräskopf dauerhaft, beispielsweise durch Löten, mit dem Schaft verbunden ist.
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Das Dokument
DE 66 10 210 U betrifft einen Bohrer zur Herstellung von Bohrlöchern in Baustoffen umfassend einen rohrförmigen Schaft, einen Bohrkopf und einen Schlitz zur Abführung des Bohrmehls. Der Bohrkopf umfasst Stege, welche dabei auf das Vorderende des Schafts aufgesteckt werden und in entsprechende Aussparungen am Schaft einrasten.
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Die Druckschrift
DE 11 2006 002 926 B4 betrifft einen Stirnfräser umfassend einen Schaft und einen Körper mit mehreren spiralförmigen Rillen, der als Bohrkopf dient, wobei einen Einlasspfad axial im Inneren des Schaftfräsers ausgebildet ist, der durch die hintere Endfläche des Schafts und in Richtung des Körpers verläuft.
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Die Offenlegungsschrift
DE 36 36 798 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von einteiligen gesinterten Schneidwerkzeugen in Schaftausführung mit einem Hohlschaft, der als Kühlmittelkanal dient. Der Hohlschaft umfasst einen Kolben, einen Bohrkopf und einen Kühlmitteldurchlauf, der durch den Kolben und den Bohrkopf ausgebildet ist. Allerdings ist, wenn bei hoher Geschwindigkeit gedreht wird und das Werkstück gefräst oder gebohrt wird, das konventionelle Zerspanungswerkzeug einem hohen Drehmoment ausgesetzt. Da der Schaft lediglich fest in dem Klemmgriff angebracht ist, bricht der Schaft leicht, insbesondere an einem Verbindungsbereich, bei welchem der Schaft und der Klemmgriff miteinander verbunden werden. Da sich das konventionelle Zerspanungswerkzeug leicht abnutzt und reißt, ist die Qualität des Fräsens oder Bohrens mit dem konventionellen Zerspanungswerkzeug niedrig, und die Gefahr bei der Verwendung des konventionellen Zerspanungswerkzeugs hoch.
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Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verlötetes Zerspanungswerkzeug und einen verlöteten Stabstahl bereitzustellen, um das verlötete Zerspanungswerkzeug auszubilden. Der verlötete Stabstahl umfasst einen Griffrohling und einen Kopfrohling. Der Griffrohling umfasst eine erste Durchgangsöffnung, welche axial durch den Griffrohling ausgebildet ist. Der Kopfrohling umfasst einen Lötbereich, der in die erste Durchgangsöffnung hineinragt und mit dem Griffrohling verlötet ist. Der verlötete Stabstahl wird bearbeitet, um das verlötete Zerspanungswerkzeug auszubilden. Das verlötete Zerspanungswerkzeug umfasst einen Griff, der durch Bearbeitung des Kopfrohlings ausgebildet wird und umfasst einen Kopf, der durch Bearbeitung des Kopfrohlings ausgebildet wird.
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Mit der ersten Durchgangsöffnung, die im Griffrohling ausgebildet wird, kann der Kopfrohling fest mit dem Griffrohling verlötet werden. Wenn der Kopfrohling durch einen neuen ersetzt wird, kann Lötmittel in der ersten Durchgangsöffnung vollständig gereinigt werden. Zudem kann, wenn das verlötete Zerspanungswerkzeug verwendet wird, eine Kühlflüssigkeit in die erste Durchgangsöffnung injiziert werden, um das verlötete Zerspanungswerkzeug abzukühlen.
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IN DEN ZEICHNUNGEN:
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1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform eines verlöteten Stabstahls gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine seitlich Schnittansicht der ersten Ausführungsform des Stabstahls aus 1;
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform eines verlöteten Zerspanungswerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die erste Ausführungsform des verlöteten Zerspanungswerkzeugs durch Bearbeitung der ersten Ausführungsform des Stabstahls aus 1 gebildet wird;
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4 ist eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform des verlöteten Zerspanungswerkzeugs aus 3 im Teilschnitt;
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5 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform eines verlöteten Stabstahls gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine seitliche Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des Stabstahls aus 5;
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7 ist eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines verlöteten Zerspanungswerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung im Teilschnitt;
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8 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform eines verlöteten Stabstahls gemäß der vorliegenden Erfindung;
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9 ist eine seitliche Schnittansicht der dritten Ausführungsform des Stabstahls aus 8;
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10 ist eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines verlöteten Zerspanungswerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung im Teilschnitt, wobei die dritte Ausführungsform des verlöteten Zerspanungswerkzeugs durch Bearbeitung der dritten Ausführungsform des Stabstahls aus 8 ausgebildet wird;
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11 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer vierten Ausführungsform eines verlöteten Stabstahls gemäß der vorliegenden Erfindung;
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12 ist eine Seitenansicht der vierten Ausführungsform des Stabstahls aus 11 im Teilschnitt; und
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13 ist eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform eines verlöteten Zerspanungswerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung im Teilschnitt, wobei die vierte Ausführungsform des verlöteten Zerspanungswerkzeugs durch Bearbeitung der vierten Ausführungsform des Stabstahls aus 11 ausgebildet wird.
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Mit Verweis auf die 1 und 2 umfasst eine erste bevorzugte Ausführungsform eines verlöteten Stabstahls 10 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Griffrohling 11, einen Kopfrohling 12 und eine Endkappe 13.
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Der Griffrohling 11 ist zylindrisch, kann aus rostfreiem Stahl, Kohlenstoffstahl oder Wolframstahl hergestellt sein, und umfasst eine vordere Stirnfläche, eine hintere Stirnfläche und eine erste Durchgangsöffnung 111. Die erste Durchgangsöffnung 111 ist axial in dem Griffrohling 11 und durch die vordere Stirnfläche und die hintere Stirnfläche des Griffrohlings 11 ausgebildet. Vorzugsweise ist ein Durchmesser Rh der ersten Durchgangsöffnung 111 ein Viertel bis eine Hälfte eines Durchmessers R1 des Griffrohlings 11.
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Der Kopfrohling 12 ist sicher an der vorderen Stirnfläche des Griffrohlings 11 befestigt, kann aus Materialien hoher Härte wie Wolframstahl, polykristallinem Diamant (PCD), kubischem Bornitrid (CBN), Keramik oder dergleichen hergestellt werden und umfasst einen Vor-Bearbeitungsbereich 122 und ein Lötbereich 121. Der Vor-Bearbeitungsbereich 122 ist zylindrisch und umfasst eine hintere Stirnfläche. Die hintere Stirnfläche des Vor-Bearbeitungsbereichs 122 entspricht der vorderen Stirnfläche des Griffrohlings 11. Der Lötbereich 121 ist an der hinteren Stirnfläche des Vor-Bearbeitungsbereichs 122 ausgebildet und ragt davon hervor, wird in der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffrohlings 11 befestigt und ist mit dem Griffrohling 11 verlötet.
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Die Endkappe 13 ist an der hinteren Stirnfläche des Griffrohlings 11 befestigt und umfasst eine Stirnfläche und einen Verbindungsvorsprung 131. Die Stirnfläche der Endkappe 13 entspricht der hinteren Stirnfläche des Griffrohlings 11. Der Verbindungsvorsprung 131 ist in der Stirnfläche der Endkappe 13 ausgebildet und ragt davon hervor, ist in der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffrohlings 11 befestigt und ist in dem Griffrohling 11 eng eingepasst.
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Insbesondere sind der Griffrohling 11 und der Vor-Bearbeitungsbereich 122 im Querschnitt kreisförmig. Die erste Durchgangsöffnung 111 des Griffrohlings 11 ist im Querschnitt kreisförmig. Der Lötbereich 121 des Kopfrohlings 12 und der Verbindungsvorsprung 131 der Endkappe 13 entsprechen der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffrohlings 11 und sind ebenfalls kreisförmig im Querschnitt. Alternativ kann der Griffrohling 11 und der Vor-Bearbeitungsbereich 122 polygonal im Querschnitt sein. Die erste Durchgangsöffnung 111 des Griffrohlings 11 kann polygonal im Querschnitt sein. Der Lötbereich 121 des Kopfrohlings 12 und der Verbindungsvorsprung 131 der Endkappe 13 entsprechen der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffrohlings 11 und können auch polygonal im Querschnitt sein.
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Der oben erwähnte verlötete Stabstahl 10 kann bearbeitet sein, um ein verlötetes Zerspanungswerkzeug auszubilden. Ein Durchmesser des Lötbereichs 121 des Kopfrohlings 12 und ein Verhältnis der Länge des Griffrohlings 11 zu einer Länge des Kopfrohlings 12 werden nach der Art des verlöteten Zerspanungswerkzeugs gewählt. Das verlötete Zerspanungswerkzeug kann ein Bohrer oder ein Fräser sein.
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Mit weiterem Verweis auf die 3 und 4 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform eines verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20 gemäß der vorliegenden Erfindung durch Bearbeitung der oben erwähnten ersten bevorzugten Ausführungsform des verlöteten Stabstahls 20 ausgebildet. Die erste bevorzugte Ausführungsform des verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20 umfasst einen Griff 21, einen Kopf 22 und die Endkappe 13.
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Der Griff 21 wird durch Bearbeitung des Griffrohlings 11 ausgebildet und umfasst einen Klemmbereich 211, einen Schaft 212, mehrere spiralförmige Rillen 213, eine vordere Stirnfläche und eine hintere Stirnfläche. Der Klemmbereich 211 umfasst ein vorderes Ende und ein hinteres Ende. Der Schaft 212 ragt axial von dem vorderen Ende des Klemmbereichs 211 hervor und umfasst eine äußere Fläche und ein distales Ende. Die vordere Stirnfläche des Griffs 21 ist am distalen Ende des Schafts 212 definiert. Die hintere Stirnfläche des Griffs 21 ist an dem hinteren Ende des Klemmbereichs 211 definiert. Ein Durchmesser des Schafts 212 ist kürzer als ein Durchmesser des Klemmbereichs 211. Die spiralförmigen Rillen 213 des Griffs 21 sind an der äußeren Fläche des Schafts 212 ausgebildet. Die erste Durchgangsöffnung 111 ist axial durch den Klemmbereich 211 und den Schaft 212 des Griffs 21 definiert.
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Der Kopf 22 wird durch Bearbeitung des Vor-Bearbeitungsbereichs 122 des Kopfrohlings 12 ausgebildet, ist sicher an der vorderen Stirnfläche des Griffs 21 befestigt, ist sicher am distalen Ende des Schafts 212 des Griffs 21 befestigt und umfasst einen Bearbeitungsbereich 221, mehrere spiralförmige Rillen 222 und den Lötbereich 121. Der Bearbeitungsbereich 221 umfasst eine äußere Fläche und eine hintere Stirnfläche. Die hintere Stirnfläche des Bearbeitungsbereichs 221 entspricht der vorderen Stirnfläche des Griffs 21 und entspricht dem distalen Ende des Schafts 212 des Griffs 21. Die spiralförmigen Rillen 222 des Kopfes 22 sind auf der äußeren Fläche des Bearbeitungsbereichs 221 ausgebildet und kommunizieren jeweils mit den spiralförmigen Rillen 213 des Griffs 21. Der Lötbereich 121 des Kopfrohlings 12 ist an der hinteren Stirnfläche des Bearbeitungsbereichs 221 des Kopfes 22 definiert, in der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffs 21 befestigt und ist mit dem Griff 21 verlötet.
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Die Endkappe 13 ist an der hinteren Stirnfläche des Griffs 21 befestigt und ist an dem hinteren Ende des Klemmbereichs 211 des Griffs 21 befestigt. Der Verbindungsvorsprung 131 der Endkappe 13 ist in der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffs 21 befestigt und ist fest in den Griff 21 eingesetzt.
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Unter Verweis auf die 5 und 6 ist in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines verlöteten Stabstahls 10A gemäß der vorliegenden Erfindung ein Durchmesser R2 des Vor-Bearbeitungsbereichs 122A des Kopfrohlings 12A unterschiedlich zu dem Durchmesser R1 des Griffrohlings 11A. Insbesondere kann der Durchmesser R2 des Kopfrohlings 12A größer als der Durchmesser R1 des Griffrohlings 11A sein.
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Unter Verweis auf 7 ist in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20A gemäß der vorliegenden Erfindung der Kopf 22A gestreckt und weist eine Länge auf die sich einer Länge des Griffs 21A annähert.
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Unter Verweis auf die 8 und 9 umfasst in einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines verlöteten Stabstahls 10B gemäß der vorliegenden Erfindung, der Kopfrohling 12B einen einheitlichen Durchmesser. Der Durchmesser R2 des Vor-Bearbeitungsbereichs 122B des Kopfrohlings 12B ist gleich einem Durchmesser Rs des Lötbereichs 121B des Kopfrohlings 12B.
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Mit weiterem Verweis auf 10 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20B gemäß der vorliegenden Erfindung durch Bearbeitung der oben genannten dritten bevorzugten Ausführungsform des verlöteten Stabstahls 10B ausgebildet. Der Vor-Bearbeitungsbereich 122B des Kopfrohlings 12B des verlöteten Stabstahls 10B wird bearbeitet, um den Bearbeitungsbereich 221B des Kopfes 22B des verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20B auszubilden. Ein Außendurchmesser R2' des Zerspanungswerkzeugs 221B ist gleich dem Durchmesser Rs des Lötbereichs 121B des Kopfes 22B. Dementsprechend umfasst der Kopf 22B einen einheitlichen Durchmesser.
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Unter Verweis auf die 11 und 12 umfasst in einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines verlöteten Stabstahls 10C gemäß der vorliegenden Erfindung der Kopfrohling 12C ferner eine zweite Durchgangsöffnung 123C. Die zweite Durchgangsöffnung 123C ist axial durch den Kopfrohling 12C ausgebildet.
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Mit weiterem Verweis auf 13 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20C gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Bearbeitung der oben genannten vierten bevorzugten Ausführungsform des verlöteten Stabstahls 10C ausgebildet. Der Vor-Bearbeitungsbereich 122C des Kopfrohlings 12C des verlöteten Stabstahlsl 10C wird bearbeitet, um den Bearbeitungsbereich 221C des Kopfes 22C des verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20C auszubilden. Die zweite Durchgangsöffnung 123C wird in dem Bearbeitungsbereich 221C und dem Lötbereich 121C des Kopfes 22C definiert.
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Das verlötete Zerspanungswerkzeug 20, 20A, 20B, 20C und der verlötete Stabstahl 10, 10A, 10B, 10C, um das verlötete Zerspanungswerkzeug 20, 20A, 20B, 20C wie beschrieben auszubilden, weisen die folgenden Vorteile auf.
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Wenn der Lötbereich 121, 121B, 121C des Kopfrohlings 12, 12A, 12B, 12C in der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffrohlings 11, 11A eingeführt ist und mit dem Griffrohling 11, 11A verlötet ist, erhitzt und expandiert die Luft, die in der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffrohlings 11, 11A vorhanden ist. Die expandierende Luft kann von der hinteren Stirnfläche des Griffrohlings 11, 11A aufgebraucht werden. Somit kann der Lötbereich 121, 121B, 121C des Kopfrohlings 12, 12A, 12B, 12C und das Lötmittel um den Lötbereich 121, 121B, 121C nicht aus der ersten Durchgangsöffnung 111 aufgrund der expandierenden Luft heraus geschoben werden. Demnach kann mit der Durchgangsöffnung, welche in dem Griffrohling 11, 11A definiert ist, der Lötbereich 121, 121B, 121C des Kopfrohlings 12, 12A, 12B, 12C sicher mit dem Griffrohling 11, 11A verbunden werden.
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Außerdem kann, wenn der Kopf 22, 22A, 22B, 22C des verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20, 20A, 20B, 20C abgenutzt und aufgrund der langfristigen Benutzung bricht, der Kopf 22, 22A, 22B, 22C durch einen neuen ersetzt werden. Die Endkappe 13 wird von dem Griff 21, 21A zuerst gelöst und dann wird ein Bereich, in dem der Kopf 22, 22A, 22B, 22C und der Griff 21, 21A miteinander verbunden sind, erhitzt. Demnach wird das Lötmittel zwischen dem Kopf 22, 22A, 22B, 22C und dem Griff 21, 21A geschmolzen. Daraufhin wird eine Flüssigkeit unter hohem Druck in die erste Durchgangsöffnung 111 injiziert oder ein Stift wird in die erste Durchgangsöffnung 111 von der hinteren Stirnfläche des Griffs 21, 21A eingeführt, um den Kopf 22, 22A, 22B, 22C und das Lötmittel aus der ersten Durchgangsöffnung 111 heraus zu schieben. Folglich kann der Lötbereich 121, 121B, 121C des Kopfes 22, 22A, 22B, 22C zum Austausch fest in der ersten Durchgangsöffnung 111 des Griffes 21, 21A verlötet werden.
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Zudem können, wenn die ersten bis dritten Ausführungsformen der verlöteten Zerspanungswerkzeuge 20, 20A, 20B, wie beschrieben verwendet werden, die Endkappen 13 von dem Griff 21, 21A gelöst werden, um es einer Kühlflüssigkeit zu ermöglichen, in die erste Durchgangsöffnung 111 von der hinteren Stirnfläche des Griffes 21, 21A injiziert zu werden. Die Kühlflüssigkeit fließt aus der ersten Durchgangsöffnung 111 heraus und fließt entlang einer äußeren Fläche des Griffes 21, 21A zu dem Kopf 22, 22A, 22B, 22C hin. Somit kühlt die Kühlflüssigkeit den Kopf 22, 22A, 22B, 22C herunter, welcher durch Reibung zwischen dem Kopf 22, 22A, 22B, 22C und einem Werkstück erhitzt wird. Zudem fließt, wenn die vierte Ausführungsform des verlöteten Zerspanungswerkzeugs 20C verwendet wird, die Kühlflüssigkeit weiter in und durch die zweite Durchgangsöffnung 123C des Kopfes 22C, um die vierte Ausführungsform des Zerspanungswerkzeugs 20C abzukühlen.
