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Patent Searching and Data


Title:
CUTTING TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/044518
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cutting tool. According to the inventive design of the tool, the chip breaker (11) or the chip deflecting steps are often integrated in a chip breaker element (1) and not, as usual, directly in the hard cutting material such as, for example, a polycrystalline diamond. Said chip breaker part (1) can be firmly linked with the cutting element (2) and, together with a support (3), represents a sandwich laminate which is mounted in the tool base body (4).

Inventors:
SEIDEL PETER (DE)
LICHTENSTEIGER ALFONS (DE)
FRODL WOLFGANG (DE)
NEUMUELLER ANTON (DE)
EBERLE GUENTER (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/000358
Publication Date:
August 03, 2000
Filing Date:
January 27, 2000
Export Citation:
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Assignee:
MAIER KG ANDREAS (DE)
SEIDEL PETER (DE)
LICHTENSTEIGER ALFONS (DE)
FRODL WOLFGANG (DE)
NEUMUELLER ANTON (DE)
EBERLE GUENTER (DE)
International Classes:
B23B27/22; B23B51/00; B23C5/20; (IPC1-7): B23B27/22; B23B51/00
Domestic Patent References:
WO1998051436A11998-11-19
Foreign References:
CH307714A1955-06-15
CH257171A1948-09-30
DE352816C1922-05-04
GB527608A1940-10-11
FR2611547A11988-09-09
US3673653A1972-07-04
US3268978A1966-08-30
US3124864A1964-03-17
US2237901A1941-04-08
Attorney, Agent or Firm:
König, Beate (König & Köster Morassistrasse 8 München, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Spanabhebendes Werkzeug zum Bohren, Reiben, Senken, Frä sen, Sägen und Drehen mit mindestens einer Schneide und mit wenigstens einem Spanbrecher an der Schneide, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß auf dem Werkzeuggrundkörper (4) eine Verbundblatte aus Spanbrecherteil (1) und Schneidenteil (2) befestigt ist.
2. Spanabhebendes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verbundplatte als Sandwich platte ausgebildet ist, die einen Schneidenteil (2) mit Auflage (3) umfaßt.
3. Spanabhebendes Werkzeug zum Bohren, Reiben, Senken, Frä sen, Sägen und Drehen mit mindestens einer Schneide und mit wenigstens einem Spanbrecher an der Schneide, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spanbrecherteil (1) auf dem Werkzeuggrundkörper (4) befestigt ist und der Schneidenteil (2) auf dem Spanbrecherteil (1) befestigt ist.
4. Spanabhebendes Werkzeug zum Bohren, Reiben, Senken, Frä sen, Sägen und Drehen mit mindestens einer Schneide und mit wenigstens einem Spanbrecher an der Schneide, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Werkzeuggrundkörper (4) an seinem Schneidenteil als Spanbrecher (1) ausgebildet ist und der Schneidenteil (2) am Werkzeuggrundkörper (4) befestigt ist.
5. Spanabhebendes Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schneidenteil (2) in einem Schlitz des Werkzeuggrundkörpers befestigt ist.
6. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Befestigung des Spanbrecherteils (1) und/oder des Schneidenteils (2) eine Lötverbindung ist.
7. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schneidenteil (2) aus einem härteren Stoff als der Spanbrecherteil (1) besteht (vorzugsweise PKD oder CBN).
8. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Übergang zwischen Schneidenteil (2) und Spanbrecherteil (1) durch einen Radius (R) gebildet wird.
9. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Übergang zwischen Schneidenteil (2) und Spanbrecherteil (1) durch einen Winkel 6 gebildet wird.
10. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Übergang zwischen Schneidenteil (2) und Spanbrecherteil (1) durch einen Übergangsradius (R) mit einem daran anschließenden Winkel 6 gebildet wird.
11. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spanbrecherfläche aus mehreren aneinanderliegenden, konkaven Flächen (13) gebildet wird.
12. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spanbrecherfläche aus mehrereren aneinanderliegenden, konvexen Flächen (14) besteht.
13. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spanbrecherfläche aus treppenförmig angeordneten Einzelflächen (15,16) besteht.
14. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spanbrecherteil (1) auf den Schneidenteil (2) aufgesintert ist.
15. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spanbrecherteil (1) auf den Schneidenteil (2) aufgelötet ist.
16. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spanbrecherteil (1) auf den Schneidenteil (2) aufgeklebt ist.
17. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die aus Spanbrecherteil (1), Schneidenteil (2) und Unterlage (3) bestehende Verbundplatte auf den Werkzeuggrundkörper (4) aufgelötet ist.
18. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die mit dem Spanbrecher (11) versehene Verbundplatte auf den Werkzeug grundkörper (4) aufgeklebt ist.
19. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die mit dem Spanbrecher (11) versehene Verbundplatte auf den Werkzeug grundkörper (4) aufgeschraubt ist.
20. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die mit dem Spanbrecher (11) versehene Verbundplatte auf den Werkzeug grundkörper (4) geklemmt ist.
21. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spanbrecher (11) parallel zur Schneide (21) verläuft.
22. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spanbrecher (11) einen Winkel a oder A mit der Schneide (21) bildet.
23. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spanbrecher (11) bogenförmig oder teilweise bogenförmig ausge führt ist.
24. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spanbrecher (11) mit wellenförmigen oder trapezförmigen Rillen ausgeführt ist.
25. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Spanbrecherteil (1) das Schneidenteil (2) überragt.
26. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Spanbrecherteil eine taschenförmige Aussparung (17) enthält.
27. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Spanbrecherteil Spanleitrillen (18) enthält, die durchgängig in der Spannut des Werkzeuggrundkörpers weitergeführt sind.
28. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Spanbrecherteil Spanleitrillen (19) enthält, die kürzer als das Spanbrecherteil (1) ausgeführt sind.
29. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkzeug mindestens 2 Stufen mit verschiedenen Durchmessern aufweist.
30. Spanabhebendes Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkzeug eine eingesetzte Bohrerspitze hat.
Description:
SPANABHEBENDES WERKZEUG Die Erfindung betrifft ein spanabhebendes Werkzeug zum Bohren, Reiben, Senken, Fräsen, Sägen und Drehen mit mindestens einer Schneide und mit wenigstens einem Spanbrecher an der Schneide.

Beim spanabhebenden Bearbeiten ergeben sich vor allem bei lang- spanenden Werkstoffen wie z. B. Aluminium, Kupfer, Kunststoffe usw. Probleme mit der Spanabfuhr. Bei diesen Materialien können Späne unkontrollierbare Längen erreichen, sich verhaken, den Spanfluß erschweren und auch Verletzungsgefahren mit sich brin- gen.

Spanbrecher sind an sich an spanabhebenden Werkzeugen wie Fräs- und Drehwerkzeugen bekannt. Ferner ist es bekannt, an den Schneiden von Bohr-Senk-und Reibwerkzeugen Spanbrecher ein- zuarbeiten, um die Bildung kurzer, handhabbarer Späne zu er- reichen.

Bei den üblichen Schneidstoffen wie HSS und Hartmetall ist das Anbringen von Spanbrechern und Spanleitstufen technisch pro- blemlos möglich.

Bei ultraharten Schneidstoffen wie z. B. polykristallinem Dia- mant (PKD) und kubischem Bornitrid (CBN) ist es jedoch schwie- rig, Spanleitstufen und Spanbrecher wirtschaftlich in hochwer- tiger Qualität anzubringen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Möglichkeit zu schaffen, Spanleitstufen oder Spanbrecher an den Werkzeugschneiden aus schwierig bearbeitbaren Schneid- stoffen wie z. B. PKD wirtschaftlich so anzubringen, daß eine für den jeweils zu bearbeitenden Werkstoff günstige Spanform entsteht.

Diese Aufgabe ist bei einem spanabhebenden Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1,3 oder 4 gelöst. Vorteilhafte Aus- führungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erfindungsgemäßes spanabhebendes Werkzeug umfaßt somit mindestens eine Schneide und wenigstens einen Spanbrecher an der Schneide. Gemäß einer ersten Alternative ist auf dem Werk- zeugGrundkörper eine Verbundplatte aus Spanbrecherteil und Schneidenteil befestigt. Vorzugsweise ist die Verbundplatte als Sandwichplatte ausgebildet und umfaßt einen Schneidenteil mit Auflage (Träger).

Gemäß einer zweiten Alternative des erfindungsgemäßen span- abhebenden Werkzeugs ist der Spanbrecherteil auf dem Werkzeug- grundkörper befestigt und auf dem Spanbrecherteil ist der Schneidenteil befestigt.

Diese beiden Alternativen zeichnen sich dadurch aus, daß die Spanleitstufe nicht wie üblich unmittelbar in den harten Schneidstoff eingearbeitet ist, sondern in ein separates Span- brecherteil, das mit dem Schneidenteil fest verbunden ist.

Diese Verbindung kann vorzugsweise durch Sintern, Löten oder Kleben erfolgen.

Schließlich kann gemäß einer dritten Alternative des erfin- dungsgemäßen spanabhebenden Werkzeugs der Werkzeuggrundkörper an seinem Schneidenteil als Spanbrecher ausgebildet sein und der Schneidenteil am Werkzeuggrundkörper befestigt sein. Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht eine Befestigung des Schneiden- teils in einem Schlitz des Werkzeuggrundkörpers vor.

Vorteil dieser'Alternative ist eine geringe Teilezahl und da- durch hohe Integration des Werkzeugs, wodurch die Zahl der Her- stellungsschritte gering und die mechanische Festigkeit und Sicherheit hoch sind.

Vorteilhaft ist bei den erfindungsgemäßen Werkzeugen das Ver- legen der Spanbrecher-bzw. Spanleitstufenfunktion in einen Be- reich, in dem sich die erforderliche Spanbrecher-bzw. Span- leitstufengeometrie wirtschaftlich anbringen läßt. Der Spanfluß läßt sich hierbei durch entsprechende Ausführung der Spanleit- stufen leicht den jeweiligen Erfordernissen des Werkstoffes an- passen. Dies trifft auch an schwierig zu bearbeitenden Stellen der Werkzeugschneide zu, da die Verbundplatte schon vor dem Be- festigen auf dem Werkzeuggrundkörper oder der Werkzeuggrund- körper selbst zuvor mit den Spanleitstufen versehen werden kann.

Zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die Ausführungsformen der Erfin- dung beispielsweise wiedergibt. Es zeigen : Fig. 1 eine Teilansicht eines Stufenwerkzeuges mit Bohr- spitze, jeweils mit Spanbrecher, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenberei- ches mit Übergangsradius zur daran anschließenden schrägen Spanbrecherfläche, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenberei- ches mit radiusförmiger Spanbrecherfläche, Fig. 4 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenberei- ches mit gerader, unter einem Winkel verlaufender Spa- nbrecherfläche, Fig. 5 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenberei- ches mit einem Spanbrecherteil, welches das Scheiden- teil überlappt, Fig. 6 eine-Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenberei- ches mit mehreren aneinanderliegenden konkaven Span- brecherflächen, Fig. 7 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenberei- ches mit mehreren aneinanderliegenden, konvexen Span- brecherflächen, Fig. 8 und 9 Seitenansichten eines Spanbrecher-Schneidenbe- reiches mit treppenförmigen Spanbrecherflächen, Fig. 10 eine Seitenansicht eines Spanbrecherschneidenbereichs ähnlich Fig. 2, mit auf dem Werkzeuggrundkörper be- festigtem Spanbrecherteil und auf diesem befestigtem Schneidenteil, Fig. 11 eine Seitenansicht eines Spanbrecher-Schneidenbe- reichs ähnlich Fig. 3, mit in einem Schlitz des Werk- zeuggrundkörpers aufgenommenem Schneidenteil, Fig. 12 eine Seitenansicht eines Spanbrecherschneidenbereichs ähnlich Fig. 3., mit am Werkzeuggrundkörper befe- stigtem Schneidenteil, Fig. 13 bis 15 Teilansichten eines Spanbrecher-Schneidenbe- reiches mit parallel zur Schneide bzw. unter einem Winkel zur Schneide verlaufenden Spanbrecherflächen, Fig. 16 bis 18 Teilansichten eines Spanbrecher-Schneidenbe- reiches mit bogenförmig verlaufenden Spanbrecher- flächen, Fig. 19 eine Teilansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit trapezförmigen Spanbrecherflächen, Fig. 20 eine Teilansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit einem taschenförmig ausgearbeiteten Spanbrecher, Fig. 21 eine Teilansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit Spanleitrillen, welche durch das Spanbrecherteil und die anschließende weiterführende Spannut führen, und Fig. 22 eine Teilansicht eines Spanbrecher-Schneidenbereiches mit Spanleitrillen, welche kürzer als das Spanbre- cherteil ausgeführt sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Stufenwerkzeug mit Spanbrecher zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Spanleitstufe 11 an einem Werk- zeug aus Hartmetall mit polykristalliner Diamantschneide 2. Die- ser wirtschaftlich herstellbare Spanbrecher 11 wird vor dem Be- festigen der aus Spanbrecherteil 1, Schneidenteil 2 und Auflage 3 aus Hartmetall bestehenden Schneideneinheit auf dem Grundkör- per 4, in die Spanbrecherplatte 1 eingearbeitet. Dabei ist es nicht erforderlich, Material aus dem ultraharten Schneidstoff zu entfernen.

Der Spanbrecher 11 bzw. die Spanleitstufe werden in das dar- überliegende leichter bearbeitbare Material 1 eingearbeitet.

Fig. 2 zeigt den Schneidenbereich mit Schneidkörper 2, dem Spanbrecherteil 1 und der Auflage 3, die gemeinsam (mit dem eingearbeiteten Spanbrecher 11), also als Sandwich-Platte, im Werkzeuggrundkörper 4 befestigt werden.

Die Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten Spanbrecher- platte 1, Schneidenteil 2 und Auflage 3 zu einer Verbundplatte erfolgt vorzugsweise durch Sintern, Löten oder Kleben an den Flächen 5.

Die aus Spanbrecherteil 1, Schneidenteil 2 und Auflage 3 beste- hende Verbundplatte bzw. Schneideneinheit mit dem fertig bear- beiteten Spanbrecher 11 bzw. Spanleitstufe wird auf dem Werk- zeuggrundkörper 4 vorzugsweise durch Löten, Kleben an den Flä- chen 6 oder durch Schrauben befestigt.

Zur geeineten'Stauchung und Formung des Spanes wird die Span- brecherfläche 11 von der Spanfläche 22 aus durch einen Radius R mit daran anschließenden Winkel 6 gebildet (Fig. 2).

Je nach den Erfordernissen, die durch den Zerspannungsvorgang gestellt werden, kann dieser Winkel 6 im Bereich von 0° bis 30°, vorzugsweise 10° bis 20° liegen.

Bei einer weiteren Ausführung, die in Fig. 3 dargestellt ist, wird die Spanbrecherfläche 11 durch einen Radius R gebildet.

Weitere vorteilhafte Ausführungen des Spanbrechers sind in Fig.

4 bis 9 dargestellt. Hier werden die Spanbrecherflächen 1 durch konkave, konvexe oder treppenförmige Ausführung des Spanbre- chers gebildet.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 10 ist der Spanbrecherteil 1 auf dem Werkzeuggrundkörper 4 befestigt, beispielsweise in das Hart- metallmaterial eingelötet. Der Schneidenteil 2 mit der Auflage 3 ist zweckmäßig wiederum durch Löten auf dem Spanbrecherteil 1 befestigt.

Bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Hart- metallmaterial des Werkzeuggrundkörpers 4 im Schneidenbereich zu einem Spanbrecherteil geschliffen worden. In den Werkzeug- grundkörper ist ein Schlitz eingeschliffen oder erodiert wor- den, in dem der Schneidenteil 2 mit Träger (B) eingelötet sind.

Der in Fig. 12 dargestellte Werkzeuggrundkörper 4 ist wiederum als Spanbrecher ausgebildet. An ihm ist der Schneidenteil 2,3 befestigt.

Weitere mögliche vorteilhafte Ausführung des Spanbrechers in Schneidenrichtung sind in Fig. 13 bis 19 dargestellt.

Bei dem in Fig. 13 dargestellten Spanbrecher 11 verläuft dieser parallel zur Schneide in einem Abstand a von vorzugsweise 0,5 mm bis 1,2 mm.

Die in Fig. 14 und Fig. 15 gezeigten Ausführungen lassen Rich- tungsbeeinflussung das Spanablaufs durch Größe und Richtung der Winkel a und ß, zwischen Spanbrecher 11 und Schneide 21 zu.

Weitere in Fig. 13 bis 16 gezeigten Ausführungsformen des Span- brechers 11 ermöglichen zusätzlich eine Einflußnahme auf die Form der Späne.

Mit diesen bogenförmig und trapezförmigen gestalteten Span- brechern lassen sich Spanbildung und Spanfluß für den Bearbei- tungsfall weiter optimieren.

In Fig. 20 ist eine taschenförmige Ausdehnung 17 des Span- brecherteils 1 dargestellt.

Bei der in Fig. 21 dargestellten Ausführung sind Leitrillen 18 mit flachem Trapezquerschnitt in die Spanbrecherplatte 1 einge- formt. Diese Leitrillen sind durchgängig in die Spanbrecher- platte 1 und die daran anschließende Spannut eingearbeitet.

Die in Fig. 22 gezeigte Ausführung hat die Leitrillen 19 nur in der Spanbrecherplatte 1.