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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, insbesondere eine neue Schneidwerkzeugbaugruppe, die so ausgestaltet ist, dass sie bei der Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs erzeugte Wärme rasch abstrahlt, um Schäden oder ein Nachlassen der Bearbeitungsgenauigkeit wegen Verschleiß des Schneidwerkzeugs zu verhindern.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Wie auf dem Fachgebiet allgemein bekannt, ist ein Schneidwerkzeug ein Werkzeug zur Verwendung bei der Bearbeitung eines Werkstücks im Zuge eines Vorgangs, bei dem eine Werkzeugmaschine, wie z. B. eine Drehmaschine, eine Fräsmaschine oder ein Bearbeitungszentrum, verwendet wird.
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Ein solches Schneidwerkzeug ist so ausgestaltet, dass das Werkstück durch die Drehung des Werkstücks oder die Drehung des Schneidwerkzeugs bearbeitet wird, und umfasst üblicherweise einen fest in der Werkzeugmaschine eingespannten Schaft und einen an dem Schaft befestigten und für die Bearbeitung des Werkstücks ausgestalteten Schneidaufsatz.
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Bei der Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung des Schneidwerkzeugs wird aufgrund der Reibung zwischen dem Schneidaufsatz des Schneidwerkzeugs und dem Werkstück viel Wärme erzeugt, und die durch die Reibung erzeugte Wärme wird zwangsläufig in den Schneidaufsatz des Schneidwerkzeugs übertragen und verursacht dadurch Schäden sowie ein Nachlassen der Bearbeitungsgenauigkeit wegen Verschleiß des Schneidaufsatzes.
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Deswegen wird im Stand der Technik während der Bearbeitung ein Kühlschmiermittel auf den Schneidaufsatz des Schneidwerkzeugs gespritzt, um den Verschleiß des Schneidaufsatzes zu verhindern. Die übermäßige Verwendung von Kühlschmiermittel für diesen Zweck erhöht jedoch zwangsläufig die Herstellungskosten. Außerdem kommt es trotz der Verwendung des Kühlschmiermittels aufgrund der unmittelbaren und plötzlichen Erhöhung der Temperatur des Schneidaufsatzes dennoch zu Schäden am Schneidaufsatz.
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In jüngster Zeit gab es Bemühungen, eine Form oder Struktur eines Schneidwerkzeugs und damit ein Wärmeabstrahlungsverhalten zu verbessern, wie beispielsweise in den erteilten
koreanischen Patenten Nr. 10-0888980 und
10-0579938 offenbart. Die Verbesserung einer Form eines Schneidwerkzeugs vergrößerte jedoch lediglich eine Wärmeabstrahlungsfläche und war somit wenig wirksam.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidwerkzeugbaugruppe mit einem thermoelektrischen Modul bereitzustellen, das so ausgestaltet ist, dass es bei der Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs erzeugte Wärme rasch abstrahlt, um Schäden oder ein Nachlassen der Bearbeitungsgenauigkeit wegen Verschleiß des Schneidwerkzeugs zu verhindern.
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Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, wird eine Schneidwerkzeugbaugruppe bereitgestellt, die einen in einer Werkzeugmaschine eingespannten Schaft und einen an dem Schaft befestigten und für die Bearbeitung eines Werkstücks ausgestalteten Schneidaufsatz umfasst. Die Schneidwerkzeugbaugruppe umfasst weiterhin: ein thermoelektrisches Modul, das auf einer Oberfläche des Schneidaufsatzes vorgesehen ist, wobei das thermoelektrische Modul so ausgestaltet ist, dass es während des Betriebs bei Energiezufuhr zu dem thermoelektrischen Modul die vom Schneidaufsatz erzeugte Wärme absorbiert und die Wärme an die Umgebung abgibt.
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Dabei umfasst das thermoelektrische Modul: eine Wärmeabsorptionsplatte, die so ausgestaltet ist, dass sie Wärme absorbiert; eine Wärmeemissionsplatte, die nahe der Wärmeabsorptionsplatte angeordnet und so ausgestaltet ist, dass sie Wärme emittiert; und ein zwischen der Wärmeabsorptionsplatte und einer Wärmeemissionsplatte vorgesehenes thermoelektrisches Elementteil, wobei das thermoelektrische Elementteil so ausgestaltet ist, dass bei Energiezufuhr zu dem thermoelektrischen Elementteil auf der Wärmeabsorptionsplatte eine endotherme Reaktion stattfindet.
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Außerdem ist das thermoelektrische Modul zwischen dem Schaft und dem Schneidaufsatz angeordnet. Die Wärmeabsorptionsplatte ist so angeordnet, dass sie in Oberflächenkontakt mit dem Schneidaufsatz steht, und die Wärmeemissionsplatte ist so angeordnet, dass sie in Oberflächenkontakt mit dem Schaft steht.
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Die Schneidwerkzeugbaugruppe umfasst weiterhin eine Gehäuseeinheit, die so ausgebildet ist, dass sie das thermoelektrische Modul zwischen dem Schaft und dem Schneidaufsatz umschließt.
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Außerdem weist die Gehäuseeinheit eine Bodenfläche auf, auf der die Wärmeemissionsplatte des thermoelektrischen Moduls sitzt, und die Gehäuseeinheit ist aus einer Formgedächtnislegierung gefertigt.
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Weiterhin weist der Schaft eine Kühlöffnung auf, die so ausgestaltet ist, dass sie von der Wärmeemissionsplatte emittierte Wärme an die Umgebung abgibt.
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Weiterhin ist das thermoelektrische Modul, bezogen auf jeweilige Teile des Schneidaufsatzes, an einem zur Umgebung hin freiliegenden Teil angeordnet. Die Wärmeabsorptionsplatte ist so angeordnet, dass sie in Oberflächenkontakt mit dem Schneidaufsatz steht, und die Wärmeemissionsplatte liegt zur Umgebung hin frei.
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Die Schneidwerkzeugbaugruppe umfasst weiterhin ein feststehendes Element, das so ausgebildet ist, dass es das thermoelektrische Modul und den Schaft umschließt.
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Das feststehende Element weist eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen durch das feststehende Element hindurch auf, um Letzteres über Bolzen am Schaft zu befestigen.
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Der Schneidaufsatz weist eine Aufnahmenut auf, und das thermoelektrische Modul ist in der Aufnahmenut angeordnet.
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Die Wärmeabsorptionsplatte des thermoelektrischen Moduls ist einer Schneidfläche des Schneidaufsatzes benachbart in der Aufnahmenut angeordnet, und eine Wand an einer Seite, wo sich die Wärmeemissionsplatte befindet, weist eine Mehrzahl von Durchlässen auf.
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Die erfindungsgemäße Schneidwerkzeugbaugruppe entsprechend der obigen Beschreibung ist so ausgestaltet, dass das thermoelektrische Modul in direktem Kontakt mit dem Schneidaufsatz steht. Daher wird während der Bearbeitung eines Werkstücks durch den Schneidaufsatz vom Schneidaufsatz erzeugte Reibungswärme durch das thermoelektrische Modul rasch absorbiert und abgeführt und dadurch ein Anstieg der Temperatur des Schneidaufsatzes verhindert oder minimiert.
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Insbesondere kann durch die Verhinderung oder Minimierung des Anstiegs der Temperatur des Schneidaufsatzes die Lebensdauer verlängert und eine unzulängliche Bearbeitung wegen wärmebedingter Schäden am Schneidaufsatz verhindert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
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1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht zur Beschreibung einer Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine perspektivische Ansicht zur Beschreibung der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im zusammengebauten Zustand;
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3 eine Querschnittsansicht zur Beschreibung einer inneren Struktur der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines weiteren Beispiels der inneren Struktur der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Querschnittsansicht zur Beschreibung noch eines weiteren Beispiels der inneren Struktur der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Ausgestaltungsansicht zur Beschreibung einer Struktur eines thermoelektrischen Moduls der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7 eine perspektivische Ansicht zur Beschreibung einer Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8 eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Zustands einer Gehäuseeinheit vor der Verformung der inneren Struktur der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9 eine Querschnittsansicht zur Beschreibung eines Zustands der Gehäuseeinheit nach der Verformung;
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10 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht zur Beschreibung einer Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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11 eine Querschnittsansicht zur Beschreibung einer inneren Struktur einer Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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12 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht zur Beschreibung einer Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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13 eine Querschnittsansicht zur Beschreibung einer inneren Struktur einer Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen 1 bis 13 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugbaugruppe beschrieben.
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Der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sei vorangeschickt, dass in den später zu beschreibenden Ausführungsbeispielen eine erfindungsgemäße Schneidwerkzeugbaugruppe beispielsweise ein in einer Werkzeugmaschine zu verwendendes Schneidwerkzeug oder ein in einer Drehmaschine zu verwendender Drehmeißel ist.
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1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht zur Beschreibung einer Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine perspektivische Ansicht zur Beschreibung der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im zusammengebauten Zustand, und 3 ist eine Querschnittsansicht zur Beschreibung einer inneren Struktur der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Entsprechend der Darstellung in den Figuren umfasst die Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Schaft 100, einen Schneidaufsatz 200 und ein thermoelektrisches Modul 300. Die Schneidwerkzeugbaugruppe ist so ausgestaltet, dass Wärme durch das thermoelektrische Modul 300 zwangsweise vom Schneidaufsatz 200 abgestrahlt werden kann.
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Jedes der vorgenannten Bauteile wird nun detaillierter beschrieben.
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Zuerst wird der Schaft 100 auf einem Werkzeughalter einer Drehmaschine (nicht dargestellt) aufgespannt und befestigt, und der Schneidaufsatz 200 wird am Schaft 100 befestigt.
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Der Schaft 100 umfasst einen Halterkörper 110, der auf dem Werkzeughalter aufgespannt und befestigt ist, und ein Aufsatzbefestigungsteil 120, an dem der Schneidaufsatz 200 befestigt ist.
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Im Schaft 100 ist weiterhin eine Kühlöffnung 130 ausgebildet.
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Die Kühlöffnung 130 ist eine durchgehende Öffnung, die so ausgebildet ist, dass sie die von einer Wärmeemissionsplatte 320 des thermoelektrischen Moduls 300 abgestrahlte Wärme an die Umgebung abgibt. Entsprechend der Darstellung in 3 ist die Kühlöffnung 130 durch das Aufsatzbefestigungsteil 120 hindurch, von einer Außenfläche des Aufsatzbefestigungsteils 120 (einer Oberfläche, die in engem Kontakt mit der Wärmeemissionsplatte steht) zur gegenüberliegenden Oberfläche, ausgebildet. Obwohl eine entsprechende Darstellung nicht vorhanden ist, kann die Kühlöffnung 130 natürlich auch durch das Aufsatzbefestigungsteil 120 hindurch, von der Außenfläche (der Oberfläche, die in engem Kontakt mit der Wärmeemissionsplatte steht) zur hinteren Oberfläche des Halterkörpers 110, ausgebildet sein.
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Weiterhin kann an einer Luftauslassseite der im Schaft 100 ausgebildeten Kühlöffnung 130 zusätzlich ein Wärmeabfuhrlüfter 170 vorgesehen sein. Ist zusätzlich der Wärmeabfuhrlüfter vorgesehen, kann auch das Wärmeabstrahlungsverhalten des Schafts 100 verbessert werden. Dies ist in 4 dargestellt. Obwohl eine entsprechende Darstellung nicht vorhanden ist, kann der Wärmeabfuhrlüfter 170 innerhalb der Kühlöffnung 130 angeordnet sein.
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Außerdem können anstelle der Kühlöffnung 130 eine Einlassöffnung 150 und eine Auslassöffnung 160 ausgebildet sein, die miteinander verbunden sind. Wird ein Fluid (z. B. Kühlluft oder Kühlfluid) in die Einlassöffnung 150 geleitet, um die Wärmeemissionsplatte 320 zu kühlen, und dann aus der Auslassöffnung 160 herausgeleitet, kann eine gegenüber einem natürlichen Kühlverfahren noch bessere Wärmeabstrahlungswirkung erreicht werden. Dies ist in 5 dargestellt.
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Außerdem weist der Schaft 100 einen Verbindungsdurchlass 140 auf, durch den eine Stromleitung (nicht dargestellt) verläuft, die so ausgestaltet ist, dass sie dem thermoelektrischen Modul 300 Energie zuführt. Wird die Stromleitung durch das Innere des Schafts 100 nach außen in die Umgebung geführt, kann verhindert werden, dass die Stromleitung bei der Ausführung eines Bearbeitungsvorgangs störend wirkt. Dabei ist der Verbindungsdurchlass 140 so ausgebildet, dass er sich entsprechend der Darstellung in 3 von einer Innenwandfläche eines Bereichs am Aufsatzbefestigungsteil 120 des Schafts 100, wo der Schneidaufsatz 200 sitzt, horizontal durch den Halterkörper 110 erstreckt.
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Anschließend wird der Schneidaufsatz 200 am Aufsatzbefestigungsteil 120 des Schafts 100 befestigt, und es erfolgt die Bearbeitung eines Werkstücks mit demselben.
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Der Schneidaufsatz 200 ist aus einem Material mit einer größeren Steifigkeit als der Schaft 100 ausgebildet, üblicherweise zum Beispiel aus einem Hochgeschwindigkeitsstahl, Hartmetall oder Diamant gefertigt.
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Außerdem ist der Schneidaufsatz 200 auf die obere Oberfläche des Aufsatzbefestigungsteils 120 aufgesetzt und daran befestigt, und durch den Schneidaufsatz 200 ist am Mittelteil eine Verbolzungsöffnung 210 ausgebildet, so dass der Schneidaufsatz 200 durch Befestigung mithilfe von Bolzen lösbar mit dem Aufsatzbefestigungsteil 120 verbunden werden kann.
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Natürlich kann der Schneidaufsatz 200 auch durch Schweißen am Aufsatzbefestigungsteil 120 des Schafts 100 befestigt sein.
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Das thermoelektrische Modul 300 ist eine Struktur, die so ausgestaltet ist, dass sie vom Schneidaufsatz 200 erzeugte Wärme rasch absorbiert, und wird in einem Zustand bereitgestellt, in dem das thermoelektrische Modul 300 in Oberflächenkontakt mit einer beliebigen Oberfläche des Schneidaufsatzes 200 steht.
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In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das thermoelektrische Modul 300 zwischen dem Schneidaufsatz 200 und dem Schaft 100 vorgesehen, wobei das thermoelektrische Modul 300 eine Wärmeabsorptionsplatte 310, eine Wärmeemissionsplatte 320 und ein thermoelektrisches Elementteil 330 umfasst und so ausgestaltet ist, dass bei Betrieb des thermoelektrischen Elementteils 330 durch Energiezufuhr vom Schneidaufsatz 200 erzeugte Wärme durch die Wärmeabsorptionsplatte 310 absorbiert werden kann.
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Dabei ist die Wärmeabsorptionsplatte 310 in Form einer flachen Platte ausgebildet und so angeordnet, dass sie in Oberflächenkontakt mit dem Schneidaufsatz 200 steht. Die Wärmeemissionsplatte 320 ist ebenfalls in Form einer flachen Platte ausgebildet und so angeordnet, dass sie in Oberflächenkontakt mit dem Schaft 100 steht. Das thermoelektrische Elementteil 330 ist zwischen der Wärmeabsorptionsplatte 310 und der Wärmeemissionsplatte 320 angeordnet. Dabei ist zwischen der Wärmeabsorptionsplatte 310 und dem Schneidaufsatz 200 eine Wärmeleitpaste 311 aufgebracht, so dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen beiden erhöht werden kann. Natürlich ist die Wärmeleitpaste 311 vorzugsweise auch zwischen der Wärmeemissionsplatte 320 und dem Aufsatzbefestigungsteil 120 aufgebracht.
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Insbesondere ist das thermoelektrische Elementteil 330 durch einen n-Halbleiter (thermoelektrisches Element vom n-Typ) 331 und einen p-Halbleiter (thermoelektrisches Element vom p-Typ) 332 ausgebildet, die so angeordnet sind, dass bei Energiezufuhr eine endotherme Reaktion zur Wärmeabsorptionsplatte 310 hin stattfindet. Dies ist in 6 dargestellt.
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Dabei sind der n-Halbleiter 331 und der p-Halbleiter 332 einander benachbart angeordnet, und der n-Halbleiter 331 ist mit einer positiven Elektrode (Anode) 333 verbunden, die mit einem Gleichstrom versorgt wird, und der p-Halbleiter 332 ist mit einer negativen Elektrode (Kathode) 334 verbunden. Außerdem sind der n-Halbleiter 331 und der p-Halbleiter 332 zwecks Energieversorgung mit einer leitfähigen Elektrode 335 verbunden.
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Natürlich können bei entsprechender Flächengröße der Wärmeabsorptionsplatte 310 eine Mehrzahl von n-Halbleitern 331 und eine Mehrzahl von p-Halbleitern 332 vorgesehen sein.
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Außerdem sind die Elektroden 333 und 334 und die Wärmeemissionsplatte 320 jeweils durch ein Silikonfett 340 isoliert, und die Wärmeabsorptionsplatte 310 und die leitfähige Elektrode 335 sind ebenfalls durch das Silikonfett 340 isoliert.
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Weiterhin ist zwischen dem Schaft 100 und dem Schneidaufsatz 200 eine Gehäuseeinheit 400 vorgesehen.
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Die Gehäuseeinheit 400 ist so ausgestaltet, dass sie das thermoelektrische Modul 300 vor einer äußeren Umgebung schützt und das thermoelektrische Modul 300 stabil befestigt.
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Die Gehäuseeinheit 400 ist als eine Struktur ausgebildet, deren Inneres nach oben und unten offen ist, und zwischen dem Schneidaufsatz 200 und dem Aufsatzbefestigungsteil 120 angeordnet, so dass sie bei der Befestigung des Schneidaufsatzes 200 am Aufsatzbefestigungsteil 120 zwischen dem Schneidaufsatz 200 und dem Aufsatzbefestigungsteil 120 befestigt wird.
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Außerdem ist das thermoelektrische Modul 300 in der Gehäuseeinheit 400 untergebracht, wobei die Gehäuseeinheit 400 Schäden am thermoelektrischen Modul 300 durch Eindringen von bei der Bearbeitung anfallenden Spänen, eines Kühlöls (Kühlschmiermittels) oder dergleichen verhindert und mögliche Schäden am thermoelektrischen Modul 300 durch eine übermäßige Befestigungskraft während des Aufsetzens und Befestigens des Schneidaufsatzes 200 auf das Aufsatzbefestigungsteil 120 des Schafts 100 verhindert.
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Natürlich kann die Wärmeabsorptionsplatte 310 des thermoelektrischen Moduls 300 durch die Gehäuseeinheit 400 bewegt werden, ohne in korrektem und engem Kontakt mit dem Schneidaufsatz 200 zu stehen. Ein solches Problem kann jedoch durch die zwischen der Wärmeabsorptionsplatte 310 und dem Schneidaufsatz 200 aufgebrachte Wärmeleitpaste 311 gelöst werden. Obwohl eine entsprechende Darstellung nicht vorhanden ist, kann das vorgenannte Problem gelöst werden, wenn zwischen der Wärmeabsorptionsplatte 310 und dem Schneidaufsatz 200 zusätzlich ein aus einem Metall gefertigter elastischer Körper (nicht dargestellt) vorgesehen ist.
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Nachstehend wird ein Verwendungsprozess der Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
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Der Schaft 100 der Schneidwerkzeugbaugruppe ist in einem Werkzeughalter (nicht dargestellt) einer Werkzeugmaschine (z. B. einer Drehmaschine) eingespannt.
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Wird die Werkzeugmaschine in diesem Zustand betrieben, wird dem thermoelektrischen Modul 300 der Schneidwerkzeugbaugruppe Energie zugeführt.
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Wird dem thermoelektrischen Modul 300 Energie zugeführt, fließt im thermoelektrischen Modul ein Gleichstrom vom n-Halbleiter 331 zum p-Halbleiter 332. Dadurch absorbiert die Wärmeabsorptionsplatte 310 Wärme vom Schneidaufsatz 200, und die Wärmeemissionsplatte 320 gibt Wärme an den Schaft 100 ab.
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Demzufolge wird bei der Bearbeitung eines Werkstücks durch den Schneidaufsatz 200 vom Schneidaufsatz 200 erzeugte Wärme zur Wärmeabsorptionsplatte 310 hin absorbiert, so dass der Anstieg der Temperatur des Schneidaufsatzes 200 verhindert oder minimiert werden kann. Folglich kann eine unzulängliche Bearbeitung wegen wärmebedingter Schäden am Schneidaufsatz 200 verhindert werden.
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Außerdem strahlt bei Energiezufuhr zum thermoelektrischen Modul 300 die Wärmeemissionsplatte 320 Wärme ab. Die abgestrahlte Wärme wird durch die im Aufsatzbefestigungsteil 120 des Schafts 100 ausgebildete Kühlöffnung 130 rasch an die Umgebung des Schafts 100 abgegeben.
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Natürlich können bei zusätzlicher Zufuhr eines Kühlschmiermittels während der Bearbeitung des Werkstücks wärmebedingte Schäden am Schneidaufsatz 200 weiter verringert und die zusätzliche Abnahme der Temperatur des Schafts 100 erreicht werden.
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In 7 bis 9 ist eine Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Gehäuseeinheit 400 aus einer Formgedächtnislegierung gefertigt und weist eine Bodenfläche 410 auf, auf der eine Wärmeemissionsplatte 320 eines thermoelektrischen Moduls 300 in einem Zustand aufliegt, in dem die Wärmeemissionsplatte 320 in Oberflächenkontakt mit der Bodenfläche 410 steht.
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Die durch die Wärmeemissionsplatte 320 des thermoelektrischen Moduls 300 abgestrahlte Wärme bewirkt eine Schrumpfung der Gehäuseeinheit 400, um das darin angeordnete thermoelektrische Modul 300 zu halten. Dadurch kann bei der Bearbeitung eines Werkstücks verhindert werden, dass das thermoelektrische Modul 300 sich bewegt oder vibriert.
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In 8 ist die Gehäuseeinheit 400 in einem Zustand darstellt, in dem die Gehäuseeinheit 400 mangels Energiezufuhr zum thermoelektrischen Modul 300 weder zusammengezogen noch verformt ist, und in 9 ist die Gehäuseeinheit 400 in einem Zustand dargestellt, in dem bei Energiezufuhr zum thermoelektrischen Modul 300 und damit einhergehender Wärmeemission durch die Wärmeemissionsplatte 320 eine Schrumpfung der Gehäuseeinheit 400 bewirkt wird.
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Entsprechend der Darstellung in 8 ist die Gehäuseeinheit 400 vorzugsweise mit einer Höhe ausgebildet, die geringer ist als die Höhe des thermoelektrischen Moduls 300. Entspricht die Höhe der Gehäuseeinheit 400 der des thermoelektrischen Moduls 300, können der Schneidaufsatz 200 und der Schaft 100 bei der Verformung der Gehäuseeinheit 400 aufgrund der von der Wärmeemissionsplatte 320 emittierten Wärme voneinander getrennt sein.
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In 10 und 11 ist eine Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das thermoelektrische Modul 300, bezogen auf jeweilige Teile des Schneidaufsatzes 200, an einer zur Umgebung hin freiliegenden Oberfläche angeordnet.
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Eine Wärmeabsorptionsplatte 310 eines thermoelektrischen Moduls 300 ist so angeordnet, dass sie in Oberflächenkontakt mit einer Oberfläche des Schneidaufsatzes 200 steht, und eine Wärmeemissionsplatte 320 des thermoelektrischen Moduls 300 ist zur Umgebung hin freiliegend angeordnet, so dass das Wärmeemissionsverhalten der Wärmeemissionsplatte 320 verbessert werden kann.
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Dabei ist das thermoelektrische Modul 300 vorzugsweise so angeordnet, dass es nur einen Teil des Schneidaufsatzes 200 bedeckt, der, bezogen auf die jeweiligen Teile des Schneidaufsatzes 200, beim Bearbeitungsvorgang nicht betroffen ist. Dies ist in 9 dargestellt. Ein Teil des den Bearbeitungsvorgang ausführenden Schneidaufsatzes 200 weist eine Oberfläche auf, die mit einem vorgegebenen Neigungswinkel ausgebildet ist, um die Bearbeitungsvermögen zu verbessern. Es ist daher wünschenswert, das thermoelektrische Modul 300 so anzuordnen, dass es den Schneidaufsatz 200 unter Aussparung des entsprechenden Teils bedeckt.
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Ist das thermoelektrische Modul 300 entsprechend der obigen Beschreibung zur Umgebung hin freiliegend angeordnet, ist das thermoelektrische Modul 300 möglicherweise nicht stabil befestigt.
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Daher umfasst das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weiterhin ein feststehendes Element 500, das so ausgestaltet ist, dass es das thermoelektrische Modul 300 befestigt, wenn das thermoelektrische Modul 300 zur Umgebung hin freiliegend angeordnet ist.
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Dabei ist das feststehende Element 500 in einer Ausgestaltung ausgebildet, die gleichzeitig Wände des thermoelektrischen Moduls 300 sowie des Aufsatzbefestigungsteils 120 umschließt, so dass das thermoelektrische Modul 300 in einem stabil am Schaft 100 befestigten Zustand gehalten werden kann.
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Außerdem ist durch das feststehende Element 500 hindurch eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen 510 ausgebildet.
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Durch die Befestigungsöffnungen 510 kann das feststehende Element 500 mithilfe von Bolzen am Schaft 100 befestigt werden, so dass das feststehende Element 500 auf Wunsch, beispielsweise beim Auswechseln des Schneidaufsatzes 200, von diesem getrennt werden kann. Natürlich können die Befestigungsöffnungen 510 nur im oberen Teil des feststehenden Elements 500 ausgebildet sein, und sie können auch zusätzlich in beiden Seitenteilen des feststehenden Elements 500 ausgebildet sein.
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In 12 und 13 ist eine Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Die Schneidwerkzeugbaugruppe gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so ausgestaltet, dass ein thermoelektrisches Modul 300 in einen Schneidaufsatz 200 integriert ist.
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Der Schneidaufsatz weist eine Aufnahmenut 220 auf, und das thermoelektrische Modul 300 ist so ausgestaltet, dass es in der Aufnahmenut 220 untergebracht ist und so eine ausgezeichnete Wärmeabstrahlungswirkung erreicht wird.
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Vorzugsweise ist im Inneren der Aufnahmenut 220, einer Schneidfläche 201 des Schneidaufsatzes 200 benachbart, eine das thermoelektrische Modul 300 ausbildende Wärmeabsorptionsplatte 310 angeordnet, so dass die Erwärmung des Schneidaufsatzes 200 während er Ausführung eines Bearbeitungsvorgangs minimiert werden kann.
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Vorzugsweise ist die Wand an einer Seite, wo die Wärmeemissionsplatte 320 des thermoelektrischen Moduls 300 in der Aufnahmenut 220 angeordnet ist, mit einer unebenen Struktur ausgebildet.
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Ist die Innenwand der Aufnahmenut 220 mit der unebenen Struktur ausgebildet, ist in dem entsprechenden Teil eine Mehrzahl von Durchlässen 221 ausgebildet, und von der Wärmeemissionsplatte 320 emittierte Wärme kann problemlos durch die Durchlässe 221 abgestrahlt werden.
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Das thermoelektrische Modul 300 der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Anwendung lediglich für einen in einer Drehmaschine verwendeten Drehmeißel entsprechend der Beschreibung zu jeder der Ausführungsformen beschränkt.
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Das thermoelektrische Modul 300 kann für Werkzeuge verschiedener Werkzeugmaschinen, wie z. B. ein Werkzeug einer Fräsmaschine, ein Werkzeug eines Bearbeitungszentrums und ein Werkzeug einer Bohrmaschine, angewendet werden.
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Zwar wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung beschrieben, dem Fachmann ist jedoch klar, dass verschiedene Abwandlungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Schutzbereich und Geist der Erfindung entsprechend der Offenbarung in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-0888980 [0006]
- KR 10-0579938 [0006]
