DE102014109344B4 - Multi-blade rotary cutting tool - Google Patents
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Abstract
Mehrschneidiges drehantreibbares spanabhebendes Schneidwerkzeug, mit n Schneiden, wobei n eine gerade Zahl größer oder gleich 4 ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils zwei von der Werkzeugspitze ausgehende benachbarte Spannuten (18-1, 18-2 und 18-3, 18-4), die von den Hauptschneiden (16) begrenzt werden, in einem vorbestimmten Abstand (A) von der Werkzeugspitze (20) zu jeweils einer gemeinsamen Sammelspannut (22-1, 22-2) zusammenlaufen.Multi-bladed rotary cutting cutting tool, with n cutting edges, where n is an even number greater than or equal to 4, characterized in that at least two adjacent chip flutes (18-1, 18-2 and 18-3, 18-4) extending from the tool tip , which are delimited by the main cutting edges (16), converge at a predetermined distance (A) from the tool tip (20) to form a common collecting flute (22-1, 22-2).
Description
Die Erfindung betrifft ein mehrschneidiges drehantreibbares Schneid-, insbesondere Bohrwerkzeug mit n Schneiden, insbesondere 4 Schneiden, wobei n eine gerade Zahl größer oder gleich 4 ist. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrschneidigen Bohrwerkzeugen, insbesondere zum Bohren ins Volle beschrieben. Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervor gehoben werden, dass die Erfindung auch auf andere mehrschneidige, drehantreibbare spanabhebende Schneidwerkzeuge gleichermaßen anwendbar ist.The invention relates to a multi-blade, rotary cutting tool, in particular a drilling tool, with n cutting edges, in particular 4 cutting edges, where n is an even number greater than or equal to 4. The invention is described below using multi-cutting drilling tools, in particular for drilling into solid material. However, it should already be emphasized at this point that the invention is equally applicable to other multi-blade, rotary-drive cutting cutting tools.
Ein solches gattungsbildendes Schneid,- insbesondere Bohrwerkzeug ist beispielsweise aus der
Der Vorteil solcher Werkzeuge, insbesondere Bohrwerkzeuge zum Bohren ins Volle, liegt darin, dass die einzelnen Schneiden geringer als bei zweischneidigen Schneidwerkzeugen belastet sind, was sich bei der Zerspanung von hochfesten und zähen Werkstoffen vorteilhaft auf die Standzeit auswirkt. Allerdings wird dieser Vorteil mit dem unerwünschten Nebeneffekt erkauft, dass bei vorgegebener Stabilität des Werkzeugs der Abtransport der Späne erschwert sein kann.The advantage of such tools, especially drilling tools for drilling into solid material, is that the individual cutting edges are subject to less stress than double-edged cutting tools, which has an advantageous effect on the service life when machining high-strength and tough materials. However, this advantage comes at the price of the undesirable side effect that, given the stability of the tool, removal of the chips can be more difficult.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gattungsbildendes Schneid-, insbesondere Bohrwerkzeug insbesondere zur Zerspanung von hochfesten Werkstoffen zu schaffen, das sich bei gleichbleibend guter Stabilität durch eine verbesserte Standzeit auszeichnet.The invention is therefore based on the object of creating a generic cutting tool, in particular a drilling tool, in particular for machining high-strength materials, which is characterized by an improved service life while maintaining consistently good stability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeweils zwei von der Schneid-, insbesondere Bohrerspitze ausgehende benachbarte Spannuten in einem vorbestimmten Abstand von der Schneid-, insbesondere Bohrerspitze zu jeweils einer Sammelspannut zusammenlaufen.This object is achieved according to the invention in that two adjacent chip grooves extending from the cutting tip, in particular the drill tip, converge at a predetermined distance from the cutting tip, in particular the drill tip, to each form a collecting flute.
Versuche haben gezeigt, dass es - in Abhängigkeit von der Geometrie der entstehenden Späne - ohne weiteres genügt, den aufgrund der erhöhten Zahl von Schneiden und Spannuten relative kleinen Spanraum erst in einem bestimmten Abstand von der Werkzeugspitze zu erweitern, um die an der Vielzahl von Schneiden anfallenden Späne zuverlässig und ohne Spanstau abzutransportieren, und damit einen Werkzeugbruch zu verhindern.Tests have shown that - depending on the geometry of the resulting chips - it is simply sufficient to expand the relatively small chip space due to the increased number of cutting edges and flutes at a certain distance from the tool tip in order to accommodate the large number of cutting edges Removing the resulting chips reliably and without chip jams, thereby preventing tool breakage.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further training is the subject of the subclaims.
Wenn der Kernquerschnitt des Schneid-, insbesondere Bohrwerkzeugs im Bereich der Sammelspannut im Wesentlichen dem Kernquerschnitt im Bereich der Werkzeug-, insbesondere Bohrerspitze entspricht, kann die Festigkeit des Werkzeugs auf einem besonders hohen Niveau gehalten werden, was insbesondere bei Bohrwerkzeugen von besonderem Vorteil ist, insbesondere wenn es um die Zerspanung von hochfesten und zähen Werkstoffen geht.If the core cross section of the cutting, in particular drilling tool in the area of the collecting flute essentially corresponds to the core cross section in the area of the tool, in particular drill tip, the strength of the tool can be maintained at a particularly high level, which is particularly advantageous in the case of drilling tools, in particular when it comes to machining high-strength and tough materials.
Es hat sich gezeigt, dass die Erfindung gleichermaßen für gerade - und wendelgenutete Werkzeuge angewendet werden kann. Die Steigung der Wendel der Spannuten kann dabei in weiten Grenzen variiert werden. Um den Abtransport der Späne zu verbessern bzw. an den Verlauf der Spannuten anzupassen, kann es von weiterem Vorteil sein, das Schneidwerkzeug mit einer innenliegenden Kühl-/Schmiermittelversorgung auszustatten. Insbesondere dann, wenn das Werkzeug mit sogenannter Minimalmengenschmierung (MMS) betrieben wird, kann der verhältnismäßig hohe Druck, mit dem das Kühl-/Schmiermittel-Aerosol der Werkzeugspitze zugeführt wird, dazu genutzt werden die an den Schneiden entstehenden Späne aus den Spannuten in Richtung Werkzeugschaft zu transportieren.It has been shown that the invention can be used equally for straight and spiral-grooved tools. The pitch of the helix of the flutes can be varied within wide limits. In order to improve the removal of the chips or to adapt them to the course of the flutes, it can be of further advantage to equip the cutting tool with an internal coolant/lubricant supply. Particularly when the tool is operated with so-called minimum quantity lubrication (MQL), the relatively high pressure with which the coolant/lubricant aerosol is supplied to the tool tip can be used to move the chips produced on the cutting edges from the flutes towards the tool shank to transport.
Grundsätzlich kann die Steigung der Spannuten anders eingestellt sein, als die Steigung der Sammelspannuten. Mit der Weiterbildung des Anspruchs 4 ergibt sich der besondere Vorteil, dass die innenliegenden Kühlkanäle mit konstanter Steigung in den wendelförmigen Werkzeugstegen verlaufen können, wodurch die Möglichkeit eröffnet ist, die Kühlkanäle im Extrusionsverfahren beispielsweise bei der Herstellung eines Werkzeugs aus Vollhartmetall (VHM) oder einem Cermetwerkstoff herzustellen.In principle, the pitch of the flutes can be set differently than the pitch of the collecting flutes. With the development of claim 4, there is the particular advantage that the internal cooling channels can run with a constant pitch in the helical tool webs, which opens up the possibility of using the cooling channels in the extrusion process, for example when producing a tool made of solid carbide (solid carbide) or a cermet material to produce.
Wenn - gemäß Anspruch 5 - jeweils eine der zu einer Sammelspannut zusammengeführten Spannuten über die gesamte Länge des Schneidteils durchgeschliffen ist, wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs vereinfacht.If - according to claim 5 - one of the chip grooves brought together to form a collective flute is ground over the entire length of the cutting part, the production of the cutting tool according to the invention is simplified.
Mit der Weiterbildung des Anspruchs 6 ergibt sich der Vorteil, dass die Stabilität des Schneidwerkzeugs weiter angehoben wird, ohne die Gefahr von Spänestau in den Sammelspannuten über Gebühr anwachsen zu lassen. Eine weitere Verbesserung des Späne-Abtransports kann dabei dadurch erzielt werden, dass bei der Gestaltung des Spanraumquerschnitts im Bereich der spitzenahen Spannuten und/oder beim Anschliff der Bohrwerkzeugspitze darauf geachtet wird, dass kleinvolumige und/oder kurze Späne entstehen.With the development of claim 6 there is the advantage that the stability of the cutting tool is further increased without excessively increasing the risk of chips accumulating in the collecting flutes. A further improvement in chip removal can be achieved by ensuring that small-volume and/or short chips are created when designing the chip space cross-section in the area of the chip grooves near the tip and/or when grinding the drilling tool tip.
Mit der Weiterbildung des Anspruchs 7, wonach n/2 innenliegende Kühlkanäle vorgesehen sind, die sich durch das gesamte Schneidteil des Schneid-, insbesondere Bohrwerkzeugs bis zu Freiflächen der Schneidwerkzeug-, insbesondere Bohrerspitze erstrecken, wird das Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs zusätzlich erweitert, da das Kühl-/Schmiermittel besonders wirksam zur Kühlung und Schmierung der im Einsatz befindlichen Werkzeugschneiden, insbesondere der Bohrwerkzeug-Hauptschneiden herangezogen werden kann. Über geeignet ausgestaltete und/oder angeordnete bzw. ausgerichtete Stichkanäle können auch diejenigen Schneiden wirksam und mit geringem herstellungstechnischen Aufwand gekühlt werden, die an den Werkzeugstegen ausgebildet sind, in denen sich kein innenliegender Kühl-/Schmiermittelkanal befindet.With the development of claim 7, according to which n/2 internal cooling channels are provided, which extend through the entire cutting part of the cutting, in particular drilling tool up to Free surfaces of the cutting tool, in particular the drill tip, the area of application of the cutting tool according to the invention is additionally expanded, since the coolant/lubricant can be used particularly effectively for cooling and lubricating the tool cutting edges in use, in particular the drilling tool main cutting edges. Using suitably designed and/or arranged or aligned branch channels, those cutting edges that are formed on the tool bars in which there is no internal coolant/lubricant channel can also be cooled effectively and with little manufacturing effort.
Die erfindungsgemäße Gestaltung entfaltet ihre besonderen Vorteile insbesondere dann, wenn das Schneidwerkzeug aus einem hochfesten Werkstoff, wie z.B. HSS oder HSSE oder einem Hartstoff, wie z.B. Hartmetall (VHM) oder einem Cermet-Werkstoff besteht.The design according to the invention develops its particular advantages in particular when the cutting tool is made of a high-strength material, such as HSS or HSSE or a hard material, such as hard metal (solid carbide) or a cermet material.
Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass besonders lange Standwege des Werkzeugs, insbesondere eines Bohrwerkzeugs zum Bohren ins Volle, dann erzielbar sind, wenn gemäß Anspruch 10 der Übergang von n Spannuten auf n/x Sammelspannuten in einem Abstand von 1,5 bis 4xD von der Schneid-, insbesondere Bohrerspitze erfolgt, wobei D den Nenndurchmesser des Schneid-, insbesondere Bohrwerkzeugs bedeutet. Das Optimum des Maßes für A hängt von den Zerspanungsbedingungen, d.h. von den Materialeigenschaften des Werkzeugs und des Werkstücks und den Schnittparametern, wie Vorschub und Schnittgeschwindigkeit ab.Experiments by the applicant have shown that particularly long service lives of the tool, in particular a drilling tool for drilling into solid material, can be achieved if, according to
Mit der Weiterbildung nach den Ansprüchen 11 bis 13 gelingt es, die Spanbildung in der Weise zu beeinflussen, dass der an der Hauptschneide des Bohrwerkzeugs entstehende Span kurz ist bzw. durch die erzwungene Krümmung im Spannutengrund kurz bricht, sodass sich die Enge der Spannuten nicht mehr negativ auf die Kapazität des Späne-Abtransports auswirken kann.With the development according to claims 11 to 13, it is possible to influence the chip formation in such a way that the chip created on the main cutting edge of the drilling tool is short or breaks short due to the forced curvature in the base of the chip groove, so that the narrowness of the chip grooves no longer changes can have a negative impact on the chip removal capacity.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the inventions are the subject of the remaining subclaims.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung in der Ausgestaltung als vierschneidiges VHM-Bohrwerkzeug zum Bohren ins Volle; -
2 in etwas vergrößerter Darstellung den Schnitt II-II in1 ; -
3 in etwas vergrößerter Darstellung den Schnitt III-III in1 ; -
4 eine perspektivische Ansicht der Bohrerspitze des Werkzeugs gemäß1 ; -
5 eine perspektivische Schnittansicht im Bereich der sich an die Hauptschneiden anschließenden Spannuten; -
6 die vergrößerte Stirnsicht des Werkzeugs nach Figur, und -
7 eine1 ähnliche Ansicht einer modifizierten Ausführungsform.
-
1 a perspective view of a first embodiment of the invention in the design as a four-edged solid carbide drilling tool for drilling into solid material; -
2 a slightly enlarged view of section II-II in1 ; -
3 a slightly enlarged view of section III-III in1 ; -
4 a perspective view of the drill tip of thetool 1 ; -
5 a perspective sectional view in the area of the flutes adjoining the main cutting edges; -
6 the enlarged front view of the tool according to the figure, and -
7 one1 similar view of a modified embodiment.
In
Die Spannuten 18-1 bis 18-4 verlaufen im gezeigten Ausführungsbeispiel wendelförmig, wobei der Steigungswinkel der Spannuten allerdings in weiten Grenzen bis hin zu einer Geradenutung variiert werden kann. Die Besonderheit des Werkzeugs besteht darin, dass in einem vorbestimmten Abstand A von der Bohrerspitze 20 jeweils zwei von der Werkzeugspitze 20 ausgehende benachbarte Spannuten 18-1 und 18-2 bzw. 18-3 und 18-4 zu einer gemeinsamen Sammelspannut 22-1 und 22-2 zusammenlaufen.In the exemplary embodiment shown, the flutes 18-1 to 18-4 run helically, although the pitch angle of the flutes can be varied within wide limits up to a straight groove. The special feature of the tool is that at a predetermined distance A from the
Mit anderen Worten, in einem vorbestimmten Abstand A von der Werkzeugspitze gehen die vier verhältnismäßig engen Spannuten 18-1 bis 18-4 in zwei verbreiterte Sammelspannuten 22-1, 22-2 über, wodurch der Effekt einer verbesserten Späneabfuhr erzielt werden kann.In other words, at a predetermined distance A from the tool tip, the four relatively narrow flutes 18-1 to 18-4 merge into two widened collecting flutes 22-1, 22-2, whereby the effect of improved chip removal can be achieved.
Man erkennt aus der Darstellung gemäß
Man erkennt aus der Darstellung gemäß
Der Ausführungsform gemäß
Um - wie in
Die erfindungsgemäße Gestaltung des Werkzeugs - wie unter Bezugnahme auf die
Aus der Darstellung der
Eine Besonderheit des Werkzeugs ist noch darin zu sehen, dass der von der Sammelspannut 22 überstrichene Zentriwinkel θ2 kleiner ist als die Summe der Zentriwinkel θ1 der in die betreffende Sammelspannut zusammenlaufenden Spannuten 18.A special feature of the tool can be seen in the fact that the central angle θ2 covered by the collecting flute 22 is smaller than the sum of the central angles θ1 of the flutes 18 converging into the relevant collecting flute.
Um die Spanbildung insbesondere an den Hauptschneiden 16 in der Weise zu beeinflussen, dass verhältnismäßig kurze bzw. kurz brechende Späne entstehen hat das Bohrwerkzeug einen besonderen Spitzenanschliff und im Bereich der Spannuten 18-1 bis 18-4 einen besonderen Spannutenquerschnitt. Der Anschliff gemäß
Wie sich aus der Darstellung gemäß
Vorzugsweise liegt das Maß A, das heißt der Abstand des Punktes von der Bohrerspitze, an dem der Übergang der Spannuten 18 in die Sammelspannuten 22 erfolgt, bei 1,5 bis 4xD, wobei D den Nenndurchmesser des Bohrwerkzeugs bezeichnet.The dimension A, that is to say the distance of the point from the drill tip at which the transition of the flutes 18 into the collecting flutes 22 takes place, is preferably 1.5 to 4xD, where D denotes the nominal diameter of the drilling tool.
In
Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel hat dieses Werkzeug keine innenliegenden, wendelförmig verlaufende Kühl-/Schmiermittelkanäle, wodurch die Möglichkeit eröffnet ist, die Steigung der Spannuten 118 unterschiedlich zur Steigung der Sammelspannuten 122 zu gestalten. Die Ausführungsform gemäß
Selbstverständlich sind Abweichungen von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Anstelle der 4 Schneiden können auch n Schneiden ausgebildet sein, wobei n eine gerade Zahl größer oder gleich 4 ist. Es ist auch möglich mehr als zwei benachbarte, von der Bohrerspitze ausgehende Spannuten zu einer Sammelspannut zusammenzuführen.Of course, deviations from the exemplary embodiment described are possible without departing from the basic idea of the invention. Instead of the 4 cutting edges, n cutting edges can also be formed, where n is an even number greater than or equal to 4. It is also possible to combine more than two adjacent chip flutes starting from the drill tip into a collecting flute.
Es ist auch möglich, von den Endspannuten jeweils zwei punktsymmetrisch zur Werkzeugachse liegende Spannuten über das gesamte Schneidteil mit unverändertem Querschnitt zu führen und nur die dazwischen liegenden, zueinander benachbarten Spannuten zu Sammelspannuten zusammenzuführen.It is also possible to run two chip flutes from the end flutes that are point-symmetrical to the tool axis over the entire cutting part with an unchanged cross section and to combine only the flutes in between that are adjacent to one another to form collective flutes.
Es ist auch möglich, innenliegende, wendelförmige Kühlkanäle mit einem zentralen Kühlmittelkanal zu kombinieren.It is also possible to combine internal, helical cooling channels with a central coolant channel.
Das erfindungsgemäße Konzept ist auch bei anderen mehrschneidigen, drehantreibbaren spanabhebenden Schneidwerkzeugen anwendbar, beispielsweise auch bei Reibahlen.The concept according to the invention can also be used with other multi-bladed, rotationally driven cutting cutting tools, for example also with reamers.
Die Erfindung schafft somit ein mehrschneidiges, drehantreibbares spanabhebendes Schneidwerkzeug, insbesondere Bohrwerkzeug, mit n Schneiden, wobei n eine gerade Zahl größer oder gleich 4 ist. Zur Anhebung der Standzeit laufen zumindest jeweils zwei von der Werkzeugspitze an den Hauptschneiden ausgehende benachbarte Spannuten in einem vorbestimmten Abstand von der Werkzeugspitze zu jeweils einer gemeinsamen Sammelspannut zusammen.The invention thus creates a multi-cutting, rotationally drivable cutting cutting tool, in particular a drilling tool, with n cutting edges, where n is an even number greater than or equal to 4. To increase the service life, at least two adjacent chip grooves extending from the tool tip on the main cutting edges converge at a predetermined distance from the tool tip to form a common collecting chip groove.
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