DE102022107054A1

DE102022107054A1 - Werkzeug

Info

Publication number: DE102022107054A1
Application number: DE102022107054.9A
Authority: DE
Inventors: Ingo von Puttkamer
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2023-09-28
Also published as: WO2023180249A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug (1), das einen Schaft (5) und einen Schneidteil (7) aufweist, die sich entlang einer Drehachse erstrecken. Der Schneidteil (7) weist wenigstens einen Schneidsteg (9) mit einer Stirnschneide (10), einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Stirnschneide (10) angrenzenden Stirnfreifläche (12), einer Umfangsschneide (14) und einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Umfangsschneide (14) angrenzenden Umfangsfreifläche (16) auf. Jeder Schneidsteg (9) begrenzt eine entlang der Umfangsschneide verlaufende Spannut zum Abtransport der bei der spanabhebenden Bearbeitung anfallenden Späne. Jeder Schneidsteg (9) trägt ein Spanleitelement (3), das mit einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung nächstliegenden Stirnschneide (10) einen Spaneintrittsspalt (20) bildet und mit einer an die nächstliegende Stirnschneide (10) angrenzenden Spanfläche einen sich in Richtung des Schafts vergrößernden Spanleitraum definiert. Das Spanleitelement (3) ist formschlüssig an einer Stirnfläche (24) am Schneidsteg (9) angefügt.

Description

Die Erfindung betrifft ein drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug mit einem Spanleitelement, das mit einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung nächstliegenden Stirnschneide einen Spaneintrittsspalt bildet und mit einer an die nächstliegende Stirnschneide angrenzenden Spanfläche einen sich in Richtung eines Schafts des Werkezeugs vergrößernden Spanleitraum definiert.
Ein gattungsgemäßes drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2013 108 825 B3 bekannt. Das in der Druckschrift gezeigte Werkzeug ist eine Reibahle, das einen Schaft und einen Schneidteil aufweist. Der Schneidteil umfasst bei der in 1 gezeigten Ausführungsform zwei Schneidstege, die jeweils eine Stirnschneide und eine sich in Richtung des Schafts erstreckende Umfangsschneide aufweisen. In der Druckschrift DE 10 2013 108 825 B3 sind die Stirnschneide und die Umfangsschneide an einer Schneidplatte ausgebildet, die an einer den Schneidsteg begrenzenden Spanmitnahmefläche angelötet ist. Die Spanmitnahmefläche begrenzt des Weiteren eine Spannut zum Abtransport der bei der spanabhebenden Bearbeitung anfallenden Späne, die sich von der Stirnschneide entlang der Umfangsschneide geradlinig in Richtung des Werkzeugschafts erstreckt. Ein als Spanführungselement bezeichnetes Spanleitelement ist als Viertelschnitt eines Kreiszylinders ausgebildet und an einer die Spannut begrenzenden Spanführungsfläche angelötet, die den in Werkzeugdrehrichtung folgenden Schneidsteg begrenzt. Das Spanleitelement bildet mit der Spannut einen sich von der Stirnschneide in Richtung des Schafts aufweitenden Spankorridor bzw. Spanaufnahmeraum. Die Spanführungsfläche erstreckt sich rechtwinklig zur die Spannut begrenzenden Spanmitnahmefläche und ist parallel zur axial verlaufenden Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet.
Die in der DE 10 2013 108 825 B3 gezeigte Reibahle ist durch die Bereitstellung des Spanleitelements in der Lage, an der Schneidplatte bei der spanabhebenden Bearbeitung anfallende Späne über den gebildeten Spankorridor sicher in die Spannut und in Richtung des Schafts abzuführen, so dass der Bearbeitungsbereich frei von Spänen bleibt, kein Spanstau auftritt und somit eine gleichbleibende hohe Qualität der Reibstelle erreicht wird.
Die Befestigung des Spanleitelements an der parallel zur Werkzeugdrehachse ausgerichteten Spanführungsfläche der Spannut führt jedoch dazu, dass das Spanleitelement im Wesentlichen vollständig, d.h. mit seinem gesamten Volumen, innerhalb der Spannut liegt und dadurch grundsätzlich den für eine Spanabfuhr zur Verfügung gestellten Raum verkleinert. Mit anderen Worten dient ein Teil des Spanleitelements ausschließlich der Befestigung an der Spanführungsfläche und nicht dazu, den sich in Richtung des Schafts aufweitenden Spankorridor zu bilden. Es bestehen demnach Verbesserungsmöglichkeiten hinsichtlich der Nutzung des von der Spannut zur Verfügung gestellten Raums zur Spanabfuhr.
Ausgehend von dem in der DE 10 2013 108 825 B3 gezeigten Werkzeug liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug mit einem Spanleitelement bereitzustellen, das mit einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung nächstliegenden Stirnschneide einen Spaneintrittsspalt bildet und mit einer an die nächstliegende Stirnschneide angrenzenden Spanfläche einen sich in Richtung eines Schafts des Werkezeugs vergrößernden Spanleitraum definiert, wobei der durch eine Spannut zur Spanabfuhr zur Verfügung gestellte Raum besser genutzt wird.
Die Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte oder bevorzugte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßes drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug weist einen Schaft und einen Schneidteil auf, die sich entlang einer Drehachse erstrecken. Der Schneidteil weist wenigstens einen Schneidsteg mit einer Stirnschneide, einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Stirnschneide angrenzenden Stirnfreifläche, einer Umfangsschneide und einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Umfangsschneide angrenzenden Umfangsfreifläche auf. Jeder Schneidsteg begrenzt eine entlang der Umfangsschneide verlaufende Spannut zum Abtransport der bei der spanabhebenden Bearbeitung anfallenden Späne. Jeder Schneidsteg trägt ein Spanleitelement, das mit einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung nächstliegenden Stirnschneide einen Spaneintrittsspalt bildet und mit einer an die nächstliegende Stirnschneide angrenzenden Spanfläche einen sich in Richtung des Schafts vergrößernden Spankorridor bzw. (im Folgenden:) Spanleitraum definiert. Das Werkzeug kann beispielsweise ein Bohrer, ein Aufbohrer oder eine Reibahle sein. In diesen Fällen entspricht die Stirnschneide einer Hauptschneide, die Stirnfreifläche einer Hauptfreifläche, die Umfangsschneide einer Nebenschneide und die Umfangsfreifläche einer Nebenfreifläche.
Die Stirnschneide kann sich von einer umfangsseitigen Schneidenecke, an der die Stirnscheide in die Umfangsschneide übergeht, in Richtung Werkzeugmitte erstrecken. Die Stirnschneide kann in Richtung Werkzeugmitte vor der Drehachse enden. Bei einem zweischneidigen Bohrer mit ausgespitzter Querschneide kann sich die Stirnschneide (Hauptschneide) beispielsweise von der umfangsseitigen Schneidenecke bis zur Ausspitzung erstrecken. Bei einem Bohrer ohne Ausspitzung kann sich die Stirnschneide bis zur Drehachse oder bis zu einer Querschneide erstrecken oder an einer Stelle in einem definierten Abstand von der Drehachse enden. Bei einem Bohrungsnachbearbeitungswerkzeug wie z.B. einer Reibahle kann die Stirnschneide an einer Stelle in einem definierten Abstand von der Drehachse enden.
Die Stirnschneide und die Umfangsschneide können mit dem Schneidsteg des Schneidteils einstückig bzw. integral ausgebildet sein oder wie bei dem in der DE 10 2013 108 825 B3 gezeigten Werkzeug Teil einer Schneidplatte sein, die am Schneidsteg angefügt ist. Sofern die Stirnschneide und die Umfangsschneide an einer am Schneidsteg angefügten Schneidplatte ausgebildet sind, kann sich die Stirnschneide über die in Richtung Werkzeugmitte gemessene Länge der Schneidplatte erstrecken.
Entscheidend ist aber lediglich, dass Werkzeug spanabhebend ist und das Spanleitelement die an der Stirnschneide entstehenden Späne sicher in Richtung des Schafts ableiten kann.
Erfindungsgemäß ist das Spanleitelement formschlüssig an einer Stirnfläche am Schneidsteg angefügt. Die Stirnfläche ist gemäß ihrem Wortsinn eine Fläche, die in Richtung der axial verlaufenden Werkzeugdrehachse projizierbar ist. Unter das Merkmal der Stirnfläche fällt demnach jede Fläche, die nicht parallel zur Werkzeugdrehachse ausgerichtet ist. Im Gegensatz zum Spanleitelement der DE 10 2013 108 825 B3 , das an einer parallel zur Werkzeugdrehachse ausgerichteten Spanführungsfläche der Spannut bzw. des in Werkzeugdrehrichtung vorauslaufenden Schneidstegs angefügt ist, sitzt das Spanleitelement gemäß der Erfindung somit auf einer zur Werkzeugdrehachse nichtparallelen Stirnfläche des Schneidstegs. Der von der Spannut zur Verfügung gestellte Raum zur Spanabfuhr kann dadurch besser genutzt werden, weil das Spanleitelement nicht vollständig, d.h. nicht mit seinem gesamten Volumen, innerhalb der zur Spanabfuhr vorgesehenen Spannut liegt und lediglich der außerhalb der Spannut liegende Teil des Spanleitelements zur Anfügung an der Stirnfläche genutzt werden kann.
Das Spanleitelement kann so ausgestaltet sein, dass es bündig an die Stirnfreifläche und/oder Umfangsfreifläche angegrenzt, d.h. die Stirnfreifläche und/oder Umfangsfreifläche verlängert. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Spanleitelement aber so an den Schneidsteg angefügt sein, dass es axial tiefer als die Stirnfreifläche und/oder radial innerhalb der Umfangsfreifläche liegt. Die Stirnfläche kann daher relativ zur Stirnfreifläche abgestuft axial zurückversetzt sein.
Des Weiteren kann die Stirnfläche eine sich zweidimensional erstreckende, ebene Fläche sein, die schräg zur Drehachse liegt. Eine 2D-Fläche lässt sich fertigungstechnisch ohne größere Schwierigkeiten z.B. durch eine Fräs- oder Schleifbearbeitung des Schneidstegs herstellen.
Der Winkel zwischen der Stirnfläche und einer Schneidenebene der Stirnschneide kann dabei genau so groß sein wie der Freiwinkel der Stirnfreifläche. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Winkel zwischen der Stirnfläche und einer Schneidenebene der Stirnschneide aber größer sein als der Freiwinkel der Stirnfreifläche. In jedem Fall kann die Stirnfläche z.B. durch eine Fräs- oder Schleifbearbeitung des Schneidstegs ausgebildet werden, indem der Anstellwinkel eines Fräswerkzeugs bzw. einer Schleifscheibe relativ zur Werkzeugdrehachse entsprechend eingestellt wird.
Wenn das Werkzeug, an dem das Spanleitelement angebracht werden soll, bereits eine entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Stirnfläche anschließende zweite Stirnfreifläche mit einem größeren Freiwinkel als die an die Stirnschneide angrenzende Stirnfreifläche aufweist, kann die erfindungsgemäße Stirnfläche auch durch die zweite Stirnfreifläche gebildet sein, sofern die Funktion der (ersten) Stirnfläche durch die Anfügung des Spanleitelements an der zweiten Stirnfreifläche nicht beeinträchtigt wird. In diesem Fall kann das Spanleitelement einfach an ein bereits vorhandenes Werkzeug angefügt werden, ohne dass am Schneidsteg des Werkzeugs wesentliche Modifikationen vorgenommen werden müssten. Die Stirnfläche kann aber auch eine sich dreidimensional erstreckende, unebene Fläche sein. Eine 3D-Fläche lässt sich auf einer CNC-Maschine ebenfalls ohne größere Schwierigkeiten z.B. durch eine Fräs- oder Schleifbearbeitung des Schneidstegs herstellen.
Unabhängig davon, ob die Stirnfläche eine 2D- oder 3D-Fläche ist, kann sie Teil eines größeren Flächengebildes sein, das für die formschlüssige Anfügung des Spanleitelements eine 3D-Fügefläche bereitstellt. Die 3D-Fügefläche kann beispielsweise eine axial zugängliche taschenartige Ausnehmung im Schneidsteg begrenzen, die das Spanleitelement formschlüssig aufnimmt und bei der die Stirnfläche eine Bodenfläche bildet, die von einer oder mehreren Seitenflächen- oder wänden berandet ist, die die Positionierung und Anfügung des Spanleitelements am Schneidsteg erleichtern.
Vorzugsweise sitzt das Spanleitelement zu seiner Positionierung axial auf einer am Schneidsteg ausgebildeten Stufe auf. Die Stufe kann eine Seitenfläche der oben erwähnten taschenartigen Ausnehmung bilden. Die Fläche der Stufe ist vorteilhaft senkrecht zur sich axial erstreckenden Werkzeugdrehachse ausgerichtet. Das Spanleitelement kann dadurch einfach von der Werkzeugstirnseite aus auf den Schneidsteg aufgesetzt und positioniert werden, bevor es formschlüssig am Schneidsteg angefügt wird.
Das Werkzeug kann spiralgenutet sein. Insbesondere kann es sich bei dem Werkzeug daher um einen, vorzugsweise zweischneidigen, Spiralbohrer handeln. Es ist alternativ aber auch möglich, dass das Werkzeug geradegenutet ist und beispielsweise in Form einer Reibahle ausgebildet ist.
Das Spanleitelement kann wenigstens einen Kühlschmiermittelkanal aufweisen, der zur Versorgung der Stirn- und/oder Umfangsschneide an dem wenigstens einen Schneidsteg an einen durch den Schneidsteg in Richtung Werkzeugspitze führenden Kühlschmiermittelzufuhrkanal anschließt. Eine Austrittsöffnung des durch den Schneidsteg verlaufenden Kühlschmiermittelzufuhrkanals kann daher in der Stirnfläche des Schneidstegs liegen, an die das Spanleitelement angefügt ist. Eine im Spanleitelement ausgebildete Eintrittsöffnung des Kühlschmiermittelkanals ist daher vorteilhaft so angeordnet, dass bei an die Stirnfläche angefügtem Spanleitelement ein vom Werkzeug in das Spanleitelement durchgängiger Kühlschmiermittelkanal gebildet wird.
Das Spanleitelement kann einen stirnseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal und/oder einen umfangsseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal und/oder einen spannutseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal aufweisen. Je nach Anwendungsfall kann gezielt Kühlschmiermittel an die bei einer spanabhebenden Bearbeitung eines Werkzeugs beanspruchten Stellen am Schneidteil oder am Spanleitelement geführt werden, an denen eine Kühlung und/oder Schmierung notwendig ist. Das aus einem spannutseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal austretende Kühlschmiermittel kann die Abfuhr der Späne im Spanleitraum und in der Spannut zusätzlich unterstützen.
Das Spanleitelement kann aus Vollhartmetall gebildet sein. Wenn das Spanleitelement aus Vollhartmetall gebildet ist, kann die Stabilität des Werkzeugs bei der spanabhebenden Bearbeitung sichergestellt werden. Wenn auch das Werkzeug selbst aus Vollhartmetall gebildet ist, kann aufgrund derselben Materialien die Anfügung des Spanleitelements an der Stirnfläche vereinfacht werden.
Das Spanleitelement ist vorzugsweise 3D-gedruckt. Das Spanleitelement kann entweder ein direkt 3D-gedrucktes Element sein. Alternativ dazu kann zunächst ein Grünling mittels 3D-Druck erzeugt werden, der dann in einem anschließenden Sinterprozess seine endgültigen Werkstoffeigenschaften erhält. Durch den 3D-Druck lässt sich die spanleitelementseitige Fügefläche an jede komplex gestalte 2D- oder 3D-Stirnfläche am Schneidsteg anpassen, so dass eine formschlüssige Anfügung des Spanleitelements an den Schneidsteg möglich ist.
Vorzugsweise ist das Spanleitelement an die Stirnfläche gelötet. Es ist alternativ auch möglich, dass das Spanleitelement an die Stirnfläche geschweißt oder geklebt ist. Denkbar wäre auch eine Anfügung durch Verschraubung. Eine dauerhafte unlösbare Verbindung zwischen dem Spanleitelement und der Stirnfläche ist allerdings bevorzugt, um den bei der spanabhebenden Bearbeitung auftretenden Kräfte standhalten zu können.
Das Spanleitelement kann eine stirnseitige Teilkegelfläche und/oder eine umfangsseitige Teilzylinderfläche haben. Das Spanleitelement kann damit vorteilhaft so an die Außenkontur des Schneidstegs angepasst sein, dass zwischen dem Schneidsteg und der umfangsseitigen Teilzylinderfläche ein im Wesentlichen bündiger Übergang ausgebildet wird und negative Einflüsse des Spanleitelements, die beispielsweise den Rundlauf des Werkzeugs betreffen können, vermieden werden.
Das Werkzeug kann mehr als einen Schneidsteg aufweisen. Es hat in einer bevorzugten Ausführungsform zwei Schneidstege. Das Werkzeug weist damit vorzugsweise zwei Stirnflächen auf, an denen jeweils ein Spanleitelement formschlüssig angefügt ist. Im Sinne eines guten Werkzeugrundlaufs sind die Stirnflächen und die Spanleitelemente vorteilhaft so ausgebildet, dass eine Drehung eines Spanleitelements um 180 Grad um die Werkzeugdrehachse das Spanleitelement auf dem jeweils anderen Spanleitelement abbildet.
Im Folgenden werden mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugs beschrieben. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
2a eine Seitenansicht eines Schneidteils des erfindungsgemäßen Werkzeugs;
2b eine perspektivische Ansicht eines Schneidteils des erfindungsgemä-ßen Werkzeugs;
2c eine weitere perspektivische Ansicht eines Schneidteils des erfindungsgemäßen Werkzeugs;
3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs ohne ein Spanleitelement;
4 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts A in 3;
5 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs ohne Spanleitelement;
6 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs ohne Spanleitelement;
7a eine perspektivische Ansicht des Spanleitelements;
7b eine weitere perspektivische Ansicht des Spanleitelements;
8 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs ohne Spanleitelement;
9 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs ohne Spanleitelement;
10 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs mit angefügtem Spanleitelement;
11a eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs mit angefügtem Spanleitelement;
11b eine weitere Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs mit angefügtem Spanleitelement; und
12 eine weitere Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs mit angefügtem Spanleitelement zur Darstellung von Kühlschmiermittelkanälen im Spanleitelement.

Die 1 bis 2c und 10 bis 12 zeigen ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Form eines zweischneidigen Spiralbohrers 1 mit an den Spiralbohrer 1 angefügten Spanleitelementen 3. In den 10 und 11b ist zur besseren Darstellung nur eines von zwei angefügten Spanleitelementen 3 dargestellt. Die 3 bis 6 und 8 bis 9 zeigen den Spiralbohrer 1, wobei kein Spanelement 3 angefügt ist. Die 7a und 7b zeigen jeweils das Spanleitelement 3 ohne den zugehörigen Spiralbohrer 1.
Wie in 1 gezeigt, weist der Spiralbohrer 1 einen Schaft 5 und einen Schneidteil 7 auf, die sich entlang einer Drehachse erstrecken. Der Schneidteil 7 weist zwei Schneidstege 9 mit jeweils einer Hauptscheide 10 (vgl. 9), und jeweils einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Hauptschneide 10 angrenzenden Hauptfreifläche 12, jeweils einer Nebenschneide 14 und einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Nebenschneide 14 angrenzenden Nebenfreifläche 16 auf. Jeder Schneidsteg 9 begrenzt eine entlang der Nebenschneide 14 spiralförmig verlaufende Spannut 18 zum Abtransport der bei der spanabhebenden Bearbeitung anfallenden Späne. Jeder der beiden Schneidstege 9 trägt ein Spanleitelement 3, das mit einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung nächstliegenden Hauptschneide 10 einen Spaneintrittsspalt 20 (vgl. 2b) bildet und mit einer an die nächstliegende Hauptschneide 10 angrenzenden Spanfläche einen sich in Richtung des Schafts 5 vergrößernden Spanleitraum definiert.
Jede Hauptschneide 10 erstreckt sich von einer umfangsseitigen Schneidenecke 22, an der die Hauptscheide 10 in die Nebenschneide 14 übergeht, in Richtung Werkzeugmitte, d.h. radial nach innen, bis zu einer Querschneide 27. Die Hauptschneide 10 und die Nebenschneide 14 sind mit dem Schneidsteg 9 des Schneidteils 7 einstückig bzw. integral ausgebildet.
Das Spanleitelement 3 ist über eine Fügefläche 25, die in 7b dargestellt ist, formschlüssig an einer Stirnfläche 24 am Schneidsteg 9 angefügt. Die Stirnfläche 24 ist gemäß ihrem Wortsinn eine Fläche, die in Richtung der axial verlaufenden Werkzeugdrehachse projizierbar ist. Das Spanleitelement 3 sitz somit auf der zur Werkzeugdrehachse nichtparallelen Stirnfläche 24 des Schneidstegs 9. Der von der Spannut 18 zur Verfügung gestellte Raum zur Spanabfuhr kann dadurch besser genutzt werden, weil das Spanleitelement 3 nicht vollständig, d.h. nicht mit seinem gesamten Volumen, innerhalb der zur Spanabfuhr vorgesehenen Spannut 18 liegt und lediglich der außerhalb der Spannut 18 liegende Teil des Spanleitelements 3 zur Anfügung an der Stirnfläche 24 genutzt werden kann. Wie in der perspektivischen Ansicht von 9 gezeigt, ist ein Winkel zwischen der Stirnfläche 24 und einer Schneidenebene der Hauptschneide 10 größer als der Freiwinkel der Hauptfreifläche 12.
In der bevorzugten Ausführungsform ist das Spanleitelement 3 so an den Schneidsteg 9 angefügt, dass es axial tiefer als die Hauptfreifläche 12 und radial innerhalb der Nebenfreifläche 16 liegt. Wie in 9 gezeigt, ist die Stirnfläche 24 daher relativ zur Hauptfreifläche 12 abgestuft axial in Richtung des Schafts 5 zurückversetzt.
Des Weiteren ist die Stirnfläche 24 in der bevorzugten Ausführungsform eine sich zweidimensional erstreckende, ebene Fläche, die schräg zur Drehachse liegt. Eine solche 2D-Fläche lässt sich fertigungstechnisch ohne größere Schwierigkeiten z.B. durch eine Fräs- oder Schleifbearbeitung des Schneidstegs 9 herstellen.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Stirnfläche 24 Teil eines größeren Flächengebildes, das für die formschlüssige Anfügung des Spanleitelements 3 eine 3D-Fügefläche bereitstellt. Wie in 9 gezeigt, begrenzt die 3D-Fügefläche eine axial zugängliche taschenartige Ausnehmung 26 im Schneidsteg 9, die das Spanleitelement 3 formschlüssig aufnimmt und bei der die Stirnfläche 24 eine Bodenfläche bildet. Die taschenartige Ausnehmung 26 ist in der gezeigten Ausführungsform in Richtung der Werkzeugstirnseite von einer gerundeten Seitenfläche 28 (vgl. 4 und 8) berandet, die die Positionierung und Anfügung des Spanleitelements 3 am Schneidsteg 9 erleichtern.
Wie in 10 gezeigt, sitzt das Spanleitelement 3 zu seiner Positionierung axial auf einer am Schneidsteg 9 ausgebildeten Stufe 30 auf. Die Stufe 30 bildet eine weitere Seitenfläche der oben erwähnten taschenartigen Ausnehmung 26 und berandet die Ausnehmung 26 in Richtung des Schafts 5. Die Fläche der Stufe 30 ist dabei senkrecht zur sich axial erstreckenden Werkzeugdrehachse ausgerichtet. Das Spanleitelement 3 kann dadurch einfach von der Werkzeugstirnseite aus auf den Schneidsteg 9 aufgesetzt und positioniert werden, bevor es formschlüssig am Schneidsteg 9 angefügt wird.
Jedes Spanleitelement 3 weist in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform drei Kühlschmiermittelkanäle auf, die zur Versorgung der zugehörigen Hauptschneide 10 und der zugehörigen Nebenschneide 14 dienen, wobei die Kühlschmiermittelkanäle miteinander verbunden sind und einer davon an einen durch den Schneidsteg 9 in Richtung Werkzeugspitze führenden Kühlschmiermittelzufuhrkanal 32 anschließt. Wie in 5 und 9 gezeigt, liegt eine Austrittsöffnung des durch den Schneidsteg 9 verlaufenden Kühlschmiermittelzufuhrkanals 32 in der Stirnfläche 24 des Schneidstegs 9, an die das Spanleitelement 3 formschlüssig angefügt ist. Eine im Spanleitelement 3 ausgebildete Eintrittsöffnung 34 einer der drei Kühlschmiermittelkanäle ist so angeordnet, dass bei an die Stirnfläche 24 angefügtem Spanleitelement 3 ein vom Spiralbohrer 1 in das Spanleitelement 3 durchgängiger Kühlschmiermittelkanal gebildet wird.
Das Spanleitelement 3 weist in der bevorzugten Ausführungsform einen stirnseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal 36a und einen umfangsseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal 36b und einen spannutseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal 36c auf, wie in 2b und 2c gezeigt. Dadurch kann gezielt Kühlschmiermittel an die bei einer spanabhebenden Bearbeitung des Spiralbohrers 1 beanspruchten Stellen am Schneidteil 7 und/oder am Spanleitelement 3 geführt werden, an denen eine Kühlung und/oder Schmierung notwendig ist. Das aus dem spannutseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal 36c austretende Kühlschmiermittel kann die Abfuhr der Späne im Spanleitraum und in der Spannut 18 zusätzlich unterstützen.
Das Spanleitelement ist in der bevorzugten Ausführungsform aus Vollhartmetall gebildet. Dadurch kann die Stabilität des Spiralbohrers 1 bei der spanabhebenden Bearbeitung sichergestellt werden.
Des Weiteren ist das Spanleitelement 3 ein 3D-gedrucktes Element. Es wird zunächst ein Grünling mittels 3D-Druck erzeugt, der dann in einem anschließenden Sinterprozess seine endgültigen Werkstoffeigenschaften erhält. Durch den 3D-Druck lässt sich die spanleitelementseitige Fügefläche 25 leicht an die 2D-Stirnfläche 24 und die taschenartige Ausnehmung 26 mit Seitenfläche 28 und Stufe 30 am Schneidsteg 9 anpassen, so dass eine formschlüssige Anfügung des Spanleitelements 3 an den Schneidsteg 9 möglich ist.
In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist das Spanleitelement 3 an die Stirnfläche 24 gelötet. Eine dauerhafte unlösbare Verbindung zwischen dem Spanleitelement 3 und der Stirnfläche 24 ist vorteilhaft, um den bei der spanabhebenden Bearbeitung auftretenden Kräfte standhalten zu können.
Wie in 11 a gezeigt, hat das Spanleitelement 3 eine stirnseitige Teilkegelfläche 38a und eine umfangsseitige Teilzylinderfläche 38b. Das Spanleitelement 3 ist damit vorteilhaft so an die Außenkontur des Schneidstegs 9 angepasst, dass zwischen dem Schneidsteg 9 und der umfangsseitigen Teilzylinderfläche 38b ein im Wesentlichen bündiger Übergang ausgebildet wird und negative Einflüsse des Spanleitelements 3, die beispielsweise den Rundlauf des Spiralbohrers 1 betreffen können, vermieden werden.
In der gezeigten Ausführungsform weist das Werkzeug (der Spiralbohrer) zwei Schneidstege mit jeweils einer Stirnfläche und einem formschlüssig an die Stirnfläche angefügtem Spanleitelement auf. Es ist grundsätzlich ausreichend, wenn das Werkzeug nur einen Schneidsteg mit einer Stirnfläche und einem an die Stirnfläche angefügtem Spanleitelement aufweist. Das Werkzeug kann aber auch mehr als zwei Schneidstege aufweisen.
Des Weiteren muss es sich bei dem Werkzeug nicht um einen spiralgenuteten Bohrer handeln. Es ist alternativ auch möglich, dass das Werkzeug ein geradegenutetes Werkzeug, z.B. eine geradegenutete Reibahle, ist.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Stirnschneide (Hauptschneide) und die Nebenschneide (Umfangsschneide) mit dem Schneidsteg des Schneidteils einstückig bzw. integral ausgebildet. Alternativ dazu können die Haupt- und Umfangsschneide Teil einer Schneidplatte sein, die am Schneidsteg angefügt ist.
In der oben gezeigten Ausführungsform liegt das Spanleitelement axial tiefer als die Stirnfreifläche (Hauptfreifläche) und radial innerhalb der Umfangsfreifläche (Nebenfreifläche). Das Spanleitelement kann aber auch so ausgestaltet sein, dass es bündig an die Stirnfreifläche und/oder Umfangsfreifläche angegrenzt, d.h. die Stirnfreifläche und/oder Umfangsfreifläche verlängert.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Stirnfläche eine 2D-Fläche, die schräg zur Drehachse liegt. Die Stirnfläche kann alternativ auch eine beliebig geformte 3D-Fläche sein.
In der gezeigten Ausführungsform ist der Winkel zwischen der Stirnfläche und einer Schneidenebene der Stirnschneide größer als der Freiwinkel der Stirnfreifläche. Der Winkel zwischen der Stirnfläche und einer Schneidenebene der Stirnschneide kann alternativ genau so groß sein wie der Freiwinkel der Stirnfreifläche.
In der gezeigten Ausführungsform sitzt das Spanleitelement zu seiner Positionierung axial auf einer am Schneidsteg ausgebildeten Stufe. Die Stufe ist jedoch nicht wesentlich, sondern dient nur einer einfacheren Positionierung des Spanleitelements an der Stirnfläche.
In der gezeigten Ausführungsform weist das Spanleitelement drei Kühlschmiermittelkanäle, einen stirnseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal und einen umfangsseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal und einen spannutseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal, auf. Das Spanleitelement kann je nach Anwendungsfall auch keinen Kühlschmiermittelkanal, einen Kühlschmiermittelkanal, zwei Kühlschmiermittelkanäle oder mehr als drei Kühlschmiermittelkanäle haben.
In der gezeigten Ausführungsform ist das Spanleitelement ein 3D-gedrucktes Element aus Vollhartmetall, das an die Stirnfläche des Schneidstegs gelötet ist. Das Spanleitelement kann aber auch mit einem anderen Fertigungsverfahren und aus einem anderen Werkstoff hergestellt sein. Des Weiteren muss das Spanleitelement nicht an die Stirnfläche gelötet sein, sondern kann alternativ auch an die Stirnfläche geschweißt, geklebt oder geschraubt sein.
In der bevorzugten Ausführungsform hat das Spanleitelement eine stirnseitige Teilkegelfläche und eine umfangsseitige Teilzylinderfläche. Das Spanleitelement kann alternativ dazu eine beliebig geformte Außenkontur aufweisen, so lange die eigentliche Funktion des Werkzeugs nicht beeinträchtigt wird.
Bezugszeichenliste

1: Spiralbohrer
3: Spanleitelement
5: Schaft
7: Schneidteil
9: Schneidsteg
10: Hauptschneide
12: Hauptfreifläche
14: Nebenschneide
16: Nebenfreifläche
18: Spannut
20: Spaneintrittsspalt
22: Schneidenecke
24: Stirnfläche
25: Fügefläche
27: Querschneide
26: Aufnahmetasche
28: Seitenfläche
30: Stufe
32: Kühlschmiermittelzufuhrkanal
34: Eintrittsöffnung
36a: stirnseitig austretender Kühlschmiermittelkanal
36b: umfangsseitig austretender Kühlschmiermittelkanal
36c: spannutseitig austretender Kühlschmiermittelkanal
38a: stirnseitige Teilkegelfläche
38b: umfangsseitige Teilzylinderfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013108825 B3 [0002, 0003, 0005, 0009, 0011]

Claims

Drehantreibbares spanabhebendes Werkzeug (1), das einen Schaft (5) und einen Schneidteil (7) aufweist, die sich entlang einer Drehachse erstrecken, wobei der Schneidteil (7) wenigstens einen Schneidsteg (9) mit - einer Stirnschneide (10), - einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Stirnschneide (10) angrenzenden Stirnfreifläche (12), - einer Umfangsschneide (14) und - einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung an die Umfangsschneide (14) angrenzenden Umfangsfreifläche (16) aufweist, jeder Schneidsteg (9) eine entlang der Umfangsschneide verlaufende Spannut (18) zum Abtransport der bei der spanabhebenden Bearbeitung anfallenden Späne begrenzt, und jeder Schneidsteg (9) ein Spanleitelement (3) trägt, das mit einer entgegen der Werkzeugdrehrichtung nächstliegenden Stirnschneide (10) einen Spaneintrittsspalt (20) bildet und mit einer an die nächstliegende Stirnschneide (10) angrenzenden Spanfläche einen sich in Richtung des Schafts (5) vergrößernden Spanleitraum definiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) formschlüssig an einer Stirnfläche (24) am Schneidsteg (9) angefügt ist.
Werkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) axial tiefer als die Stirnfreifläche (12) und/oder radial innerhalb der Umfangsfreifläche (16) liegt.
Werkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (24) eine 2D-Fläche ist, die schräg zur Drehachse liegt.
Werkzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen der Stirnfläche (24) und einer Schneidenebene der Stirnschneide (10) größer ist als der Freiwinkel der Stirnfreifläche (12).
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (24) Teil einer 3D-Fügefläche ist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) zu seiner Positionierung axial auf einer am Schneidsteg (9) ausgebildeten Stufe (30) sitzt.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug (1) spiralgenutet ist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) wenigstens einen Kühlschmiermittelkanal aufweist, der an einen durch den Schneidsteg (9) in Richtung Werkzeugspitze führenden Kühlschmiermittelzufuhrkanal (32) anschließt.
Werkzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) einen stirnseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal (36a) und/oder einen umfangsseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal (36b) und/oder einen spannutseitig austretenden Kühlschmiermittelkanal (36c) aufweist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) aus Vollhartmetall gebildet ist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) 3D-gedruckt ist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) an die Stirnfläche (24) gelötet ist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) eine stirnseitige Teilkegelfläche (38a) hat.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spanleitelement (3) eine umfangsseitige Teilzylinderfläche (38b) hat.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Schneidstege (9).