WO2010034410A1

WO2010034410A1 - Werkzeug zur spanenden bearbeitung

Info

Publication number: WO2010034410A1
Application number: PCT/EP2009/006562
Authority: WO
Inventors: Dieter Kress
Original assignee: MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2010-04-01

Abstract

Es wird ein Werkzeug (1) zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit mindestens einer geometrisch definierten Schneide (15) und mit einer Mittelachse (M) vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, dass das Werkzeug (1 ) entlang seiner axialen Erstreckung mindestens drei Bereiche (7, 9, 11; 13, 27, 29) aufweist, wobei mindestens drei benachbarte Bereiche (7, 9, 11; 13, 27, 29) abwechselnd zähes und hartes Material umfassen.

Description

Werkzeug zur spanenden Bearbeitung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Werkzeuge der genannten Art sind bekannt. Bei solchen Werkzeugen ist es häufig erforderlich, die Schneiden aus einem harten Material zu formen. Insbesondere dann, wenn - wie beispielsweise bei Bohrern - die Schneiden an einer Stirnseite des Werkzeugs angeordnet sind, ergibt sich dabei das Problem, dass man für ein Werk- zeug mit größerem Durchmesser deutlich mehr von dem harten Material benötigt als für ein Werkzeug mit kleinerem Durchmesser. Da harte Materialien sehr teuer sind, ist es wünschenswert, die eingesetzte Menge auf ein Minimum zu reduzieren, ohne dabei die Eigenschaften des Werkzeuges zu beeinträchtigen.

Aus der internationalen Patentanmeldung WO 93/02823 ist ein Bohrer bekannt, der eine Schicht aus einem harten Material über einem Grundkörper aus zähem Material aufweist. Die Schneiden sind hierbei komplett in dem harten Material gebildet. Je nach dem gewünschten Spitzenwinkel muss die Schichtdicke des harten Materi- als angepasst werden, damit die Schneiden jeweils entlang ihrer gesamten Erstreckung in diesem ausgebildet werden können. Es ist offensichtlich, dass die Schichtdicke des harten Materials umso größer ausfallen muss, je kleiner der Spitzenwinkel sein soll. Weiterhin ist ohne Weiteres zu erkennen, dass die Schichtdicke des harten Materials bei gegebenem Spitzenwinkel eine Funktion des Werkzeugdurchmessers ist. Insbesondere bei kleinen Spitzenwinkeln und großen Werkzeugdurchmessern braucht man also eine vergleichsweise große Menge des harten Materials. Ebenfalls aus der WO 93/02823 ist ein Werkzeug, insbesondere ein Bohrer, bekannt, der - entlang einer Richtung gesehen, die senkrecht auf einer Mittelachse des Werkzeugs steht - eine Schichtstruktur aufweist, wobei drei Schichten vorhanden sind, von denen die äußeren beiden zähes Material aufweisen, während die innere hartes Material aufweist. In die Stirnseite eines solchen Werkzeugs können Schneiden eingebracht werden, die vorzugsweise vollständig in dem harten Material ausgebildet sind. Wird der Durchmesser des Werkzeugs vergrößert, steigt die erforderliche Menge harten Materi- als nicht in gleicher Weise, wie wenn ein kompletter stirnseitiger Bereich des Werkzeugs vollständig aus hartem Material gebildet wäre. Nachteilig an einem solchen Ausführungsbeispiel ist, dass beispielsweise bei einem Bohrer aufgrund der beschränkten Dicke der inneren Schicht der Spiralwinkel für die Spannuten nur in einem eng begrenzten Bereich gewählt werden kann, wenn diese zumindest in einem der Schneide zugewandten Bereich in dem harten Material verlaufen sollen. Es ist daher wünschenswert, eine andere Lösung zu finden, die es einerseits ermöglicht, die Menge an eingesetztem harten Material zu reduzieren, die aber andererseits weder die Quali- tat des Werkzeugs einschränkt, noch Beschränkungen beispielsweise hinsichtlich des Spiralwinkels der Spannuten unterliegt.

Bei Werkzeugen mit stirnseitig angeordneten Schneiden ist es allgemein bekannt, dass aufgrund der sich bei konstanter Winkelgeschwindigkeit radial von innen nach außen erhöhenden Bahnge- schwindigkeit des rotierenden Werkzeugs bei gegebenem Vorschub nur ein äußerer Bereich der Schneiden echte Schneidarbeit leistet, während der langsamer rotierende innere Teil eher drückt. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis ist es möglich, ein Werkzeug so auszugestalten, dass nur der äußere Teil der Schneiden, der echte Schneidarbeit leistet, in hartem Material gebildet ist, während sein innerer Teil, der im Wesentlichen drückt, in zähem Material gebildet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die soeben beschriebene Er- kenntnis dazu zu nutzen, ein Werkzeug zu schaffen, bei dem nahezu beliebige Durchmesser realisiert werden können, während gleichzeitig ein Minimum an hartem Material verwendet wird, wobei keinerlei Beschränkungen beispielsweise bezüglich des Spiralwinkels der Spannuten auftreten.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass es entlang seiner axialen Erstreckung mindestens drei Bereiche aufweist, wobei mindestens drei benachbarte Bereiche abwechselnd zähes und hartes Material umfassen. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten Werkzeugen sind einerseits mehr als zwei Bereiche vorgesehen, die verschiedene Materialien umfassen. Andererseits sind die verschiedenen Bereiche nicht entlang einer Richtung angeordnet, die senkrecht auf einer Mittelachse des Werkzeugs steht, sondern die Bereiche sind entlang der axialen Erstreckung des Werkzeugs angeordnet. Dabei sind mindestens drei Bereiche vorgesehen, von denen zumindest drei benachbarte Bereiche jeweils abwechselnd hartes beziehungsweise zähes Material umfassen. Vorzugsweise liegt eine Schichtstruktur vor, bei der eine Schicht aus hartem Material zwischen zwei Schichten aus zähem Materia! ange- ordnet ist.

Ein besonders bevorzugtes Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Teil der mindestens einen geometrisch definier- ten Schneide aus hartem Material gebildet ist. Weist das Werkzeug beispielsweise die erwähnte Schichtstruktur auf, wobei eine mittlere Schicht, die hartes Material umfasst, von zwei Schichten umgeben ist, die jeweils zähes Material umfassen, so kann die Stirnseite des Werkzeugs so geformt werden, dass ein äußerer Teil der mindestens einen geometrisch definierten Schneide aus hartem Material gebildet ist, während ein innerer Teil aus zähem Material gebildet ist. Da bei der Bearbeitung eines Werkstücks auf den inneren Teil aufgrund der niedrigeren Schnittgeschwindigkeit im Wesentlichen Druckkräfte wirken, ist es vorteilhaft, diesen Bereich aus zähem Material auszubilden, das eher geeignet ist, diese Druckkräfte aufzunehmen, als das sprödere, harte Material. Im äußeren Bereich, wo dagegen hohe Schnittgeschwindigkeiten vorherrschen, kann die Schneide in hartem Material gebildet sein, sodass hier eine hohe Verschleißfestigkeit gegeben ist.

Bevorzugt wird auch ein Werkzeug, das sich dadurch auszeichnet, dass mindestens ein Bereich, der hartes Material umfasst, auch zähes Material umfasst. Hier ist ein Bereich angesprochen, der nur bereichsweise hartes Material aufweist, während er bereichsweise zä- hes Material aufweist. Beispielsweise kann der Bereich zur Umfangs- fläche des Werkzeugs hin hartes Material umfassen, während ein innerer Teil des Bereichs aus zähem Material gebildet ist. Vorzugsweise ist dieser Bereich von der Stirnseite des Werkzeugs beabstandet, so dass sich zur Stirnseite hin - entlang der axialen Erstreckung gesehen - mindestens ein weiterer Bereich anschließt.

In diesem Zusammenhang wird auch ein Werkzeug bevorzugt, bei dem in mindestens einem Bereich der sowohl hartes als auch zähes Material umfasst, das harte Material das zähe Material in Form eines Ringes umgreift. In diesem Fall besteht ein äußerer Ring des Bereichs aus dem harten Material, während das - vorzugsweise zylindrisch geformte - Innere dieses Bereichs aus zähem Material gebildet ist.

Es wird auch ein Werkzeug bevorzugt, das mindestens fünf Bereiche aufweist, wobei jeweils mindestens drei benachbarte Bereiche abwechselnd zähes und hartes Material umfassen. Es kann hier beispielsweise eine Schichtstruktur vorgesehen sein, bei der zunächst eine mittlere Schicht, die hartes Material umfasst, zwischen zwei Schichten, die zähes Material umfassen, eingebettet ist, während sich an eine der beiden äußeren Schichten eine weitere Schicht aus hartem Material anschließt, an die sich wiederum eine Schicht aus zähem Material anschließt. Anders ausgedrückt gibt es in diesem Fall eine mittlere Schicht aus zähem Material, an die sich zu beiden Seiten jeweils zwei Schichten anschließen, wobei die jeweils erste hartes, und die jeweils zweite zähes Material umfasst. Es liegen also auch hier jeweils mindestens drei benachbarte Bereiche vor, die abwechselnd zähes und hartes Material umfassen.

Besonders bevorzugt wird auch ein Werkzeug, das sich durch eine radiale Stufe entlang seiner axialen Erstreckung auszeichnet, wobei im Bereich der Stufe mindestens eine geometrisch definierte Schneide ausgebildet ist. Solch ein Werkzeug kann beispielsweise dazu genutzt werden, Senkbohrungen in ein Werkstück einzubringen.

In diesem Zusammenhang wird auch ein Werkzeug bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass im Bereich der Stufe ein Bereich angeordnet ist, der hartes Material umfasst, wobei die mindestens eine Schneide zumindest bereichsweise in dem harten Material ge- bildet ist. Auf diese Weise kann das Werkzeug auch im Bereich der Stufe von den Vorteilen profitieren, die im Zusammenhang mit der Schichtstruktur beziehungsweise den unterschiedlichen Bereichen erläutert wurden.

Es wird auch ein Werkzeug bevorzugt, das sich durch mindestens einen Kühl- und/oder Schmiermittelkanal auszeichnet, der das Werkzeug im Wesentlichen entlang seiner axialen Erstreckung durchsetzt. Auf diese Weise ist es möglich, Kühl- und/oder Schmiermittel in den Bereich der mindestens einen Schneide einzu- bringen, und nicht nur das Werkzeug sowie das Werkstück effizient zu kühlen und zu schmieren, sondern auch bei der Bearbeitung anfallende Späne aus dem Bereich der mindestens einen Schneide herauszutransportieren.

Überdies wird auch ein Werkzeug bevorzugt, das sich dadurch aus- zeichnet, dass das harte Material PKD und/oder PKB und/oder CVD- Diamant umfasst. Diese Materialien sind aufgrund ihrer hohen Härte besonders verschleißfest und geeignet, in einem Bereich eine Schneide auszubilden, in dem hohe Schnittgeschwindigkeiten auftreten. Das harte Material kann vorzugsweise auch aus den genannten Materialien bestehen.

Es wird auch noch ein Werkzeug bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das zähe Material Hartmetall umfasst. Aufgrund seiner im Vergleich zu den zuvor genannten harten Materialien deutlich höheren Zähigkeit eignet sich Hartmetall vor allen Dingen für einen Bereich, in dem niedrigere Schnittgeschwindigkeiten und dafür höhere Druckkräfte auftreten. Vorzugsweise kann das zähe Material auch aus Hartmetall bestehen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des

Werkzeugs, das hier beispielhaft als Bohrer ausgeführt ist;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs aus Figur

1 , und

Figur 3 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Werkzeugs, das beispielhaft als Stufenbohrer aus- geführt ist.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs 1 , das beispielhaft als Bohrer ausgebildet ist. Das Werkzeug 1 weist eine Mittelachse M auf, die im linken Bereich der Figur angedeutet ist. Es weist außerdem einen ersten Teil 3 auf, der hier als Schaft ausgebil- det ist und der Kopplung mit einer Werkzeugmaschine dient. Darüber hinaus umfasst es einen zweiten Teil 5, der zur eigentlichen Bearbeitung eines Werkstücks geeignet ist.

Das Werkzeug 1 ist zumindest in dem zweiten Teil 5 entlang seiner axialen Erstreckung in mehrere Bereiche untergliedert. An seinem einem Werkstück zugewandten Ende weist es zunächst einen ersten Bereich 7 auf, an den sich ein zweiter Bereich 9 anschließt. An diesen schließt sich wiederum ein dritter Bereich 1 1 an. Je nach Ausgestaltung oder Länge des Werkzeugs können sich weitere Bereiche an den dritten Bereich 11 anschließen, wobei hier insbesondere ein vierter Bereich 13 zu erkennen ist. Mindestens drei benachbarte Bereiche des Werkzeugs 1 weisen abwechselnd zähes und hartes Material auf. So kann beispielsweise der erste Bereich 7 zähes Material umfassen, während der zweite Bereich 9 hartes Material umfasst. Der dritte Bereich 11 kann wie- derum zähes Material umfassen. Das zähe Material kann dabei Hartmetall umfassen, vorzugsweise kann es aus Hartmetall bestehen. Das harte Material kann PKD und/oder PKB und/oder CVD- Diamant umfassen, vorzugsweise aus diesen Materialien beziehungsweise aus einem dieser Materialien bestehen.

Die Bereiche 7, 9, 11 können gegebenenfalls jeweils aus hartem oder zähem Material bestehen. Es kann auch ein Bereich eine Materialsorte umfassen, während ein anderer Bereich vollständig aus einer Materialsorte besteht.

Ist ein vierter Bereich 13 vorgesehen, der sich an einen dritten Be- reich 1 1 anschließt, so kann dieser vierte Bereich 13 aus dem gleichen Material gebildet sein wie der dritte Bereich 1 1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der vierte Bereich demnach aus zähem Material gebildet. Ein vierter Bereich 13 kann dann vorgesehen sein, wenn das Werkzeug 1 eine gewisse Länge aufweisen soll. Die ver- schiedenen Bereiche 7, 9, 11 , 13 können nämlich durch Sintern gebildet werden, wobei eine Obergrenze für die Länge des gesinterten Materials existieren kann. Soll das Werkzeug 1 also eine Länge aufweisen, die diese durch den Sinterprozess vorgegebene Länge überschreitet, müssen mehrere einzeln gesinterte Bereiche hintereinan- der angeordnet und miteinander in geeigneter Weise verbunden werden. Die einzeln gesinterten und hintereinander angeordneten Bereiche können beispielsweise miteinander verlötet oder verklebt werden. Wichtig ist also, dass sich an den dritten Bereich 11 nicht notwendig ein vierter Bereich 13 anschließen muss. Umgekehrt kann sich an den vierten Bereich 13 durchaus eine quasi beliebige Anzahl weiterer Bereiche anschließen, wenn das Werkzeug eine entsprechende Länge aufweisen soll. Ist beispielsweise der erste Teil 3 des Werkzeugs 1 ebenfalls aus einem gesinterten Material gebildet, können auch hier gegebenenfalls unterschiedliche Bereiche aneinander angrenzen, die durch vertikale Linien zu kennzeichnen wären. Es ist also festzuhalten, dass einerseits die vertikale Linie, die den dritten Bereich 11 von dem vierten Bereich 13 trennt, gegebenenfalls entfallen kann, während umgekehrt weitere vertikale Linien insbesondere im ersten Teil 3 des Werkzeugs 1 je nach dessen Ausgestaltung hinzutreten können.

Bei der Herstellung des Werkzeugs 1 ist es möglich, beispielsweise die Bereiche 7, 9 und 1 1 in einem gemeinsamen Sinterprozess her- zustellen, wobei dieses Sinterprodukt anschließend mit einem vierten Bereich 13 in geeigneter Weise verbunden, beispielsweise gelötet oder geklebt wird. Andererseits ist es auch möglich, die einzelnen Bereiche 7, 9 und 11 einzeln herzustellen, wobei sie dann in einem zweiten Schritt in geeigneter Weise - beispielsweise durch Löten oder Kleben - gegebenenfalls mit weiteren Bereichen zu einem Werkzeug 1 verbunden werden.

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels eines Werkzeugs 1 gemäß Figur 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das Werkzeug 1 weist mindestens eine geometrisch definierte Schneide 15 auf, die an einer Stirnseite 17 des Werkzeugs 1 gebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Werkzeug 1 zwei geomet- risch definierte Schneiden 15 auf, von denen hier nur die eine erkennbar ist. In eine äußere Umfangsfläche 19 des Werkzeugs 1 sind zwei Spannuten 21 , 23 eingebracht, die hier beispielhaft spiralförmig ausgebildet sind. Die Spannuten können auch gerade oder entlang einer anderen Kurve verlaufen. Jeweils eine der stirnseitigen Begrenzungskanten der Spannuten 21 und 23 bildet die geometrisch definierten Schneiden 15. In einem Ausführungsbeispiel, in dem nur eine geometrisch definierte Schneide 15 vorgesehen ist, ist gegebenenfalls nur eine Spannut 21 in die äußere Umfangsfläche 19 des Werkzeugs 1 eingebracht. Umgekehrt können in einem Ausführungsbeispiel, das mehrere geometrisch definierte Schneiden 15 aufweist, genau so viele Spannuten 21 , 23 in die Umfangsfläche 19 eingebracht sein, wie Schneiden 15 vorhanden sind. Allerdings kann auf Spannuten auch vollständig verzichtet werden.

In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Schneide 15 sowohl in dem ersten Bereich 7 als auch in dem zweiten Bereich 9. Ein Teil der Schneide 15 ist also aus hartem Material gebildet, während ein anderer Teil aus zähem Material gebildet ist. Der näher an der Umfangsfläche 19 liegende Teil der Schneide 15 ist dabei in dem zweiten Bereich 9 ausgebildet, sodass er hartes Material umfasst. In diesem Teil der Schneide tritt bei der Bearbeitung eines Werkstücks eine höhere Schnittgeschwindigkeit auf, sodass die Schneide 15 im Wesentlichen verschleißfeste Eigenschaften aufweisen muss. Es ist daher vorteilhaft, dass die Schneide 15 gera- de in diesem Teil hartes Material umfasst. Ein näher an der Mittelachse M angeordneter Teil der Schneide 15 ist dagegen in dem ersten Bereich 7 gebildet, sodass dieser Teil zähes Material umfasst. Hier tritt bei der Bearbeitung eines Werkstücks eine niedrigere Schnittgeschwindigkeit auf, sodass dieser Teil der Schneide eher drückt als schneidet. Daher ist es vorteilhaft, wenn dieser Teil der Schneide 15 ein Material umfasst, das hohe Druckkräfte aufnehmen kann. Vorzugsweise ist dieser Teil also in zähem Material gebildet.

Der zweite Bereich 9 kann vollständig aus hartem Material bestehen. Es ist allerdings sehr wohl möglich, den zweiten Bereich 9 so auszubilden, dass er beispielsweise in einem der Umfangsfläche 19 zugewandten Teil hartes Material umfasst, während ein im Bereich der Mittelachse M angeordneter Kern dieses Bereichs 9 zähes Material umfasst. Eine solche Ausgestaltung hat insbesondere bei Werkzeu- gen 1 mit großem Durchmesser den Vorteil, dass hartes Material eingespart werden kann. In diesem Fall ist der zweite Bereich 9 so ausgebildet, dass er sowohl hartes Material als auch zähes Material umfasst. In besonders bevorzugter Weise kann das harte Material das zähe Material in Form eines Ringes umgreifen. Der zweite Be- reich 9 besteht in diesem Fall aus einem äußeren Ring, der hartes Material umfasst, während konzentrisch in diesem äußeren Ring ein innerer Zylinder angeordnet ist, der zähes Material umfasst. Auch in einem solchen Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Schneide 15 so anzuordnen, dass sie zumindest teilweise aus hartem Material gebildet ist. Da der Bereich 9 einen äußeren Ring aus hartem Material aufweist, ist dann auch ein äußerer Teil der Schneide 15 aus hartem Material gebildet, also ein Teil, an dem hohe Schnittgeschwindigkeiten auftreten.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Schneide 15 vollständig in einem Bereich anzuordnen, der hartes oder zähes Material umfasst. Besonders bevorzugt wird jedoch eine Schneide, die sowohl hartes als auch zähes Material aufweist. Insbesondere wird eine Schneide 15 bevorzugt, bei der ein innerer Teil von zähem Material gebildet ist, während ein äußerer Teil in hartem Material gebildet ist.

In einem Ausführungsbeispiel, in dem die einzelnen Bereiche 7, 9 und 11 jeweils aus zähem beziehungsweise hartem Material beste- hen, sind diese diskret voneinander abgegrenzt. Die Bereichsgrenzen werden also durch Stellen gebildet, an denen Unstetigkeiten in den physikalischen Eigenschaften des von den Bereichen umfassten Materials auftreten. In einem Ausführungsbeispiel, in dem beispielsweise der zweite Bereich 9 einen äußeren Ring aus hartem Material und einen inneren Ring aus zähem Material umfasst, ist eine solche diskrete Abgrenzung nur noch teilweise gegeben. Durch den zweiten Bereich 9 erstreckt sich ein Kern aus zähem Material, der quasi die Bereiche 7 und 11 bezüglich der Zähigkeit als physikalischer Eigenschaft miteinander verbindet. Insofern ist hier zumindest in der Nähe der Mittelachse M keine Unstetigkeit in den physikalischen Eigenschaften gegeben, zumindest sofern keine Löt-, Klebe- oder sonstigen Verbindungsstellen vorhanden sind. Trotzdem lassen sich auch hier die verschiedenen Bereiche eindeutig voneinander abgrenzen. Beispielsweise lassen sich die physikalischen Eigenschaften des Materials im Bereich der Umfangsfläche 19 des Werkzeugs 1 zur Abgrenzung heranziehen. Überschreitet man nämlich an der Umfangsfläche 19 entlang der axialen Erstreckung des Werkzeugs die Bereichsgrenzen zwischen den Bereichen 7, 9 und 11 , wird man auch in diesem Ausführungsbeispiel eine unstetige Änderung der physikalischen Eigenschaften des Materials feststellen, das von den verschiedenen Bereichen umfasst wird. Grenzen zwei Bereiche gleichen Materials aneinander, wie beispielsweise der dritte Bereich 11 und der vierte Bereich 13, findet sich an dieser Stelle eine Verbindung, die ebenfalls zu einer Unstetigkeit in den physikalischen Ei- genschaften führt. Hier kann beispielsweise eine Löt- oder Klebestelle angeordnet sein. Dies impliziert zumindest, dass ein weiteres Material an dieser Stelle vorhanden ist, das eine Verbindung der beiden Bereiche miteinander bewirkt. Insofern kann auch hier von einer physikalischen Unstetigkeit gesprochen werden, sodass dieses Konzept geeignet ist, den Bereichsbegriff zu definieren.

An der Stirnseite 17 des Werkzeugs 1 sind Öffnungen 25 erkennbar, in die mindestens ein Kühl- und/oder Schmiermittelkanal mündet. Vorzugsweise ist jeder Öffnung 25 ein Kühl- und/oder Schmiermittel- kanal zugeordnet. Selbstverständlich kann auch nur eine Öffnung 25 mit einem Kühl- und/oder Schmiermittelkanal vorgesehen sein, es können allerdings auch mehrere Öffnungen 25 vorgesehen sein, in die wahlweise ein oder mehrere - vorzugsweise eine gleiche Anzahl - Kühl- und/oder Schmiermittelkanäle münden.

Der mindestens eine Kühl- und/oder Schmiermittelkanal durchsetzt das Werkzeug 1 im Wesentlichen entlang seiner axialen Erstreckung. Er dient dazu, Kühl- und/oder Schmiermittel von der Werkzeugmaschine durch das Werkzeug 1 bis zur Stirnseite 17 zu führen, wo es unmittelbar den bearbeiteten Bereich eines Werkstücks sowie das Werkzeug 1 kühlen und schmieren kann. Gleichzeitig dient das Kühl- und/oder Schmiermittel dazu, die bei der spanenden Bearbeitung des Werkstücks entstehenden Späne aus dem Schneidbereich auszutragen. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Kühl- und/oder Schmiermittel unter hohem Druck zugeführt wird.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs 1 , das als Stufenbohrer ausgebildet ist. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass inso- fern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. An den vierten Bereich 13 schließt sich hier ein fünfter Bereich 27 an, an den sich wiederum ein sechster Bereich 29 anschließt. Vorzugsweise umfasst dabei der fünfte Bereich 27 hartes Material, während der sechste Bereich 29 zähes Material umfasst. Je nach Länge des Werkzeugs kann statt der beiden Bereiche 11 , 13, welche beide zähes Material umfassen, ein einziger Bereich vorgesehen sein, der zähes Material umfasst. In diesem Fall ist der Bereich 27 ein vierter Bereich, während der Bereich 29 einen fünften Bereich darstellt. Das Werkzeug weist dann entlang seiner axialen Erstreckung fünf Bereiche auf, wobei mindestens drei benachbarte Bereiche abwechselnd zähes und hartes Material umfassen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Bereiche 7 und 11 zähes Material, während der dazwischen angeordnete Bereich 9 hartes Material umfasst. Weiterhin umfassen die Bereiche 13 und 29 zähes Material, während der Bereich 27 hartes Material umfasst. Auch wenn statt der getrennten Bereiche 11 und 13 ein einziger Bereich vorgesehen wäre, der zähes Material umfasst, würden jeweils drei benachbarte der in diesem Fall gebildeten fünf Bereiche abwechselnd zähes und har- tes Material umfassen. So würde der Bereich 7 zähes Material, der Bereich 9 hartes Material und der sich anschließende mittlere Bereich wieder zähes Material umfassen. Hier müsste die Zählung neu beginnen, sodass für die zweiten benachbarten drei Bereiche dieser mittlere Bereich, der zähes Material umfasst, der erste Bereich wäre, an den sich der Bereich 27 anschließt, welcher hartes Material umfasst, auf den wiederum ein dritter Bereich 29 folgt, der zähes Material umfasst. Wie bereits erläutert, hängt es lediglich von der gewünschten Länge des Werkzeugs 1 ab, ob zwischen den Bereichen 9 und 27 ein Bereich, zwei Bereiche 11 und 13 oder sogar mehrere Bereiche vorgesehen sind, welche zähes Material umfassen.

Vorzugsweise ist an dem einem Werkstück zugewandten Ende des Werkzeugs 1 ein Bereich vorgesehen, der zähes Material umfasst. Ebenso ist vorzugsweise an dem Ende des Werkzeugs 1 , das einer Werkzeugmaschine zugewandt ist, ebenfalls zähes Material vorgesehen. Diese Anordnung bedingt, dass für den Fall, dass sich entlang der axialen Erstreckung des Werkzeugs stets Bereiche harten und zähen Materials miteinander abwechseln, eine ungerade Anzahl an Bereichen realisiert wird. Eine gerade Anzahl von Bereichen wird also dann erreicht, wenn entlang der axialen Erstreckung des Werkzeugs 1 Bereiche aneinander angrenzen, die gleiches Material umfassen. Da in dem Ausführungsbeispiel, das aus Figur 3 hervorgeht, der dritte Bereich 11 und der vierte Bereich 13 jeweils aus zähem Material gebildet sind, ergeben sich hier insgesamt sechs Bereiche entlang der axialen Erstreckung des Werkzeugs 1. Wäre dagegen statt der beiden Bereiche 11 und 13 ein einziger Bereich aus zähem Material vorgesehen, würden sich fünf Bereiche ergeben. Bei dieser Überlegung bleibt unberücksichtigt, dass möglicherweise der erste Teil 3 des Werkzeugs 1 , der einen Schaft zu dessen Aufnahme in einer Werkzeugmaschine bildet, aus mehreren Bereichen ausgebildet sein kann, weil seine Länge die bei einem Sintervorgang herstellbare Länge überschreitet. In diesem Fall ergibt sich selbstverständlich eine größere Zahl von Bereichen.

In dem Werkzeug 1 kann entlang seiner axialen Erstreckung eine radiale Stufe gebildet sein. Vorzugsweise ist im Bereich der Stufe eine geometrisch definierte Schneide ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in dem fünften Bereich 27 eine Stufe 31 aus- gebildet. Im Bereich dieser Stufe ist eine Kehle 33 in die äußere Um- fangsfläche 19 des Werkzeugs 1 eingebracht. Eine Begrenzungslinie dieser Kehle 33 bildet eine geometrische Schneide 35, während das Innere der Kehle 33 als Spanraum dient. Die Schneide 35 ist relativ zur Schneide 15 radial nach außen versetzt und dient dazu, beispielsweise eine in ein Werkstück eingebrachte Bohrung in ihrem oberen Bereich anzusenken. Statt einer Schneide 35 können entlang des Umfangs des Werkzeugs 1 auch zwei oder mehrere Schneiden, vorzugsweise gebildet durch entsprechende Kehlen, im Bereich der Stufe 31 vorgesehen sein.

Die Schneide 35 ist hier vollständig in dem harten Material des Bereichs 27 gebildet. Es ist auch möglich, die Stufe 31 an einem Übergang zwischen zwei Bereichen anzuordnen, von denen der eine hartes und der andere zähes Material umfasst. Auf diese Weise kann die Kehle 33 und auch die Schneide 35 hartes und zähes Material umfassen, wobei sie auch hier vorzugsweise in ihrem äußeren Bereich hartes Material und in ihrem inneren Bereich zähes Material umfasst. Da die Schnittgeschwindigkeit in dem nach außen vorspringenden Umfangsbereich der Stufe 31 beziehungsweise der Schnei- de 35 im Vergleich zur Schnittgeschwindigkeit der Schneide 15 höher ist, wird die Schneide 35 jedoch vorzugsweise vollständig in hartem Material ausgebildet.

Ist der Durchmesser des Werkzeugs 1 insbesondere im Bereich der Stufe 31 sehr groß, kann es vorteilhaft sein, den Bereich 27 nicht vollständig aus hartem Material zu bilden. Stattdessen kann der Bereich 27 sowohl hartes Material als auch zähes Material umfassen. Vorzugsweise umfasst er in dem Teil, der der äußeren Umfangsflä- che 19 des Werkzeugs 1 zugewandt ist, hartes Material, während er in einem der Mittelachse M zugewandten Teil zähes Material um- fasst. Besonders bevorzugt wäre ein Ausführungsbeispiel, in dem auch in dem Bereich 27 das harte Material das zähe Material in Form eines Ringes umgreift. Im Bereich des Umfangs ist demnach ein Ring aus hartem Material gebildet, der konzentrisch einen Zylinder aus zähem Material umgreift. Auch in einem solchen Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Stufe 31 beziehungsweise die Kehle 33 und vorzugsweise die Schneide 35 vollständig in hartem Material auszubilden. Vorzugsweise können auch hier die verschiedenen Tei- Ie beziehungsweise Bereiche gemeinsam gesintert oder nach dem Sintern der einzelnen Teile beziehungsweise Bereiche in geeigneter Weise miteinander verbunden, beispielsweise gelötet oder geklebt werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, in dem Bereich der mindes- tens einen Schneide 35 mindestens eine Öffnung für Kühl- und/oder Schmiermittel vorzusehen, die durch mindestens einen Kühl- und/oder Schmiermittelkanal gespeist wird.

Nach allem zeigt sich, dass die vorliegende Erfindung auf vorteilhafte Weise von der Erkenntnis Gebrauch macht, dass - in radialer Rich- tung gesehen - verschiedene Bereiche eines Werkzeugs 1 verschiedene Schnittgeschwindigkeiten aufweisen und daher unterschiedlichen Beanspruchungen unterliegen. Es ist daher möglich, diese Bereiche aus verschiedenen Materialien auszubilden. Hierzu bietet sich eine Anordnung verschiedener Bereiche entlang der axia- len Erstreckung des Werkzeugs an, wobei sich teilweise Bereiche zähen und harten Materials miteinander abwechseln. So ist es möglich, auch Werkzeuge mit großem Durchmesser herzustellen, ohne dass dabei eine unwirtschaftlich große Menge des teuren harten Ma- terials eingesetzt werden müsste. Gleichzeitig muss keinerlei Kom- promiss bezüglich der Qualität des Werkzeugs 1 eingegangen werden. Auch ergeben sich keinerlei Beschränkungen bezüglich eines Spiralwinkels von eventuell in dem Werkzeug vorhandenen Spannuten. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, Stufenwerkzeuge bereitzustellen, bei denen jeweils nur die Bereiche hartes Material umfassen, in denen eine hohe Schnittgeschwindigkeit auftritt.

Claims

Ansprüche

1. Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit mindestens einer geometrisch definierten Schneide (15) und mit einer Mittelachse (M), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug entlang seiner axialen Erstreckung mindestens drei Bereiche (7, 9, 11 ; 13, 27, 29) aufweist, wobei mindestens drei benachbarte Bereiche (7, 9, 11 ; 13, 27, 29) abwechselnd zähes und hartes Material umfassen.

2. Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der mindestens einen geometrisch definierten

Schneide (15) aus hartem Material gebildet ist.

3. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (7, 9, 11 ; 13, 27, 29) jeweils aus hartem oder zähem Material bestehen.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bereich (9, 27), der hartes Material umfasst, auch zähes Material umfasst.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Bereich (9, 27), der sowohl hartes als auch zähes Material umfasst, das harte Material das zähe Material in Form eines Ringes umgreift.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bereiche (7, 9, 11 , 13, 27, 29) diskret voneinander abgegrenzt sind.

7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) entlang seiner axialen Erstreckung mindestens fünf Bereiche (7, 9, 1 1 , 13, 27, 29) aufweist, wobei jeweils mindestens drei benachbarte Bereiche (7, 9, 11 ; 13, 27, 29) abwechselnd zähes und hartes Material umfassen.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine radiale Stufe (31) entlang der axialen Erstreckung, wobei im Bereich der Stufe (31) mindestens eine geometrisch definierte Schneide (35) ausgebildet ist.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Stufe (31) ein Bereich (27) angeordnet ist, der hartes Material umfasst, wobei die mindestens eine Schneide (35) zumindest bereichsweise in dem harten Material gebildet ist.

10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das harte Material PKD und/oder PKB und/oder CVD-Diamant umfasst, vorzugsweise aus PKD und/oder PKB und/oder CVD-Diamant besteht.

1 1. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zähe Material Hartmetall umfasst, vor- zugsweise aus Hartmetall besteht.

12. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Kühl- und/oder Schmiermittelkanal, der das Werkzeug im Wesentlichen entlang seiner axialen Erstreckung durchsetzt.