[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halter für ein Nutstoßwerkzeug sowie ein solches

Nutstoßwerkzeug.

[0002] Das Nutstoßen ist ein spanabhebendes Verfahren zum Einbringen von Längsnuten in unterschiedlichsten Formen in ein Werkstück. Beim Nutstoßen führt das Nutstoßwerkzeug eine lineare Vorschubbewegung, den Arbeitshub, aus. Danach erfolgen ein Abheben des Nutstoßwerkzeugs vom Werkstück und ein Rückhub ohne Spanabtrag. Durch schrittweises Versetzen des Nutstoßwerkzeugs erfolgt die Zustellung für den Materialabtrag, bis die gewünschte Profiltiefe und/oder Profilbreite erreicht ist.

[0003] Aus der EP 2 212 041 A1 ist ein solches Nutstoßwerkzeug bekannt. Das Nutstoßwerkzeug umfasst ein eine Schneide aufweisendes Schneidwerkzeug und einen Halter zum Halten des Schneidwerkzeugs. Der Halter hat einen Einspannbereich zum Einspannen in eine Werkzeugmaschine und einen Haltebereich zum Halten des Schneidwerkzeugs. Der Haltebereich weist einen an seinem dem Einspannbereich abgewandten Ende einen Sitz für das Schneidwerkzeug, beispielsweise in Form einer stirnseitigen Vertiefung, auf, der so ausgestaltet und angeordnet ist, dass bei in dem Sitz montiertem Schneidwerkzeug dessen Schneide über die Umfangsfläche des Haltebereichs vorsteht. An dem Haltebereich ist an seiner Umfangsfläche eine Abstützung für das Schneidwerkzeug vorgesehen, die bei der Bearbeitung auf das Schneidwerkzeug wirkende Kräfte aufnimmt und somit das Schneidwerkzeug abstützt.

Auch beim Nutstoßen ist die Kühlung und Schmierung des spanabhebenden

Bearbeitungsprozesses von Bedeutung. Allerdings gestaltet sich die Zufuhr von Kühlschmierstoff (vorliegend vereinfacht als Kühlmittel bezeichnet) an die Zerspanstelle beim Stoßen von Innennuten in Bohrungen besonders schwierig. Eine häufig eingesetzte externe Kühlmittelzufuhr über Schläuche und Leitungen führt das Kühlmittel hierbei nur unzureichend an die Zerspanstelle. Deshalb werden für das Stoßen von Innennuten auch Nutstoßwerkzeuge mit interner Kühlmittelzufuhr eingesetzt. Die bekannten Lösungen bieten jedoch keine ausreichende und sichere Kühlung/Schmierung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halter für ein Nutstoßwerkzeug sowie ein solches Nutstoßwerkzeug anzugeben, die eine verbesserte und sicherere Kühlung/Schmierung gewährleisten.

Die Aufgabe wird durch einen in Anspruch 1 angegebenen Halter für ein Nutstoßwerkzeug gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass im Innern des Halters ein Kühlmittelkanal verläuft, der zwei Austrittsöffnungen aufweist, die in Umfangsrichtung gesehen seitlich neben der Abstützung und/oder in Seitenflächen der Abstützung angeordnet sind.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Nutstoßwerkzeug mit einem eine Schneide aufweisenden Schneidwerkzeug und einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Halter zum Halten des Schneidwerkzeugs. [0008] Das Kühlmittel verläuft somit bei dem erfindungsgemäßen Halter durch den Halter

hindurch, wobei diese Führung des Kühlmittels durch den Kühlmittelkanal so gestaltet ist, dass es seitlich neben und/oder an der Abstützung austritt, also in unmittelbarer Nähe des Schneidwerkzeugs. Dadurch wird zum einen gewährleistet, dass das Kühlmittel keinen langen Weg bis zur Zerspanstelle, nach dem Austritt aus den Austrittsöffnungen, zurücklegen muss, und somit sicher das Schneidwerkzeug trifft. Ferner kann eine zuverlässige Kühlung und Schmierung auch bei großen Bearbeitungstiefen in Bohrungen gewährleistet werden. Auch zu Beginn der zerspanenden Bearbeitung, also wenn etwa das Nutstoßwerkzeug am Anfang einer Bohrung die zerspanende Bearbeitung beginnt, trifft das Kühlmittel sicher auf die Zerspanstelle, und nicht erst dann, wenn eine gewisse Länge in der Bohrung zerspant wurde. Schließlich wird dadurch auch das Problem verhindert, dass ein Span zwischen der Zerspanstelle und einer Austrittsöffnung ein Auftreffen des Kühlmittels auf die Zerspanstelle verhindert, da das Kühlmittel aus seitlichen Richtungen auf das Schneidwerkzeug trifft, wo im Allgemeinen die Gefahr eines sich dort bildenden Spans geringer ist.

[0009] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Abstand der Austrittsöffnungen von dem Sitz geringer ist als von dem Einspannbereich. Dies bewirkt, dass eine möglichst gute Kühlung und Schmierung erreicht wird, dass also das austretende Kühlmittel möglichst treffsicher auf die Zerspanstelle trifft.

[0010] In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal und/oder die

Austrittsöffnungen so ausgestaltet und angeordnet sind, dass austretendes Kühlmittel auf die Schneide und/oder seitliche an die Schneide (auch als Hauptschneide bezeichnet) angrenzende Flanken und/oder zwischen der Schneide und den Flanken liegende Ecken des Schneidwerkzeugs trifft. Es kann also gezielt bestimmt werden, welche Stellen des Schneidwerkzeugs von dem Kühlmittel getroffen werden sollen. Im Gegensatz zu bekannten Werkzeugen kann somit vorgesehen sein, dass die Flanken (auch als Nebenschneiden bezeichnet) und/oder Ecken des Schneidwerkzeugs durch das Kühlmittel gezielt getroffen werden, um dort unmittelbar eine Kühlung zu bewirken, was zu einer längeren Lebensdauer und einer Verringerung des Verschleißes beiträgt. [0011] Weiter ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal eine dritte

Austrittsöffnung aufweist, die auf der Oberseite der Abstützung angeordnet ist. Diese dritte Austrittsöffnung ist bevorzugt so ausgestaltet und angeordnet, dass sie auf die Schneide ausgerichtet ist, damit dort austretendes Kühlmittel bevorzugt die Schneide direkt kühlt, während die beiden seitlichen Austrittsöffnungen auf die seitlichen Flanken/Nebenschneiden und/oder die Ecken zwischen den Flanken und der Schneide ausgerichtet sind.

[0012] In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal einen einzigen durch den

Einspannbereich verlaufenden Hauptkanal und zwei von dem Hauptkanal im Haltebereich abzweigende Seitenkanäle, die in die seitlichen Austrittsöffnungen münden, aufweist. Dies stellt eine einfache und kostengünstig herzustellende Ausgestaltung für den Kühlmittelkanal dar.

[0013] In weiteren Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass der Hauptkanal in einen dritten Seitenkanal übergeht, der in eine dritte Austrittsöffnung auf der Oberseite der Abstützung mündet.

[0014] Der Übergang zwischen Hauptkanal und Seitenkanälen kann unterschiedlich gestaltet sein. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Seitenkanäle von dem zentral im Innern angeordneten Hauptkanal schräg durch den Haltebereich zu der jeweiligen Austrittsöffnung verlaufen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Hauptkanal und den Seitenkanälen ein quer, insbesondere senkrecht zur Längsachse des Halters bzw. des Hauptkanals angeordneter Querkanal liegt, in den der Hauptkanal mündet und von dem die Seitenkanäle abzweigen. Aus konstruktiven Gegebenheiten kann es beispielsweise vorteilhaft sein, einen Querkanal vorzusehen, um die Austrittsrichtung des Kühlmittelstrahls der Seitenkanäle auf die Flanken/Nebenschneiden auszurichten. Ist der Durchmesser des Hauptkanals nicht größer als die Breite der Unterstützung, so würden direkt mit dem Hauptkanal verbundene Seitenkanäle einen nach außen gerichteten Kühlmittelstrahl ergeben, welcher nicht an die Flanken seitlich neben der Hauptschneide gelangt. Der Querkanal bietet hier Flexibilität in der Festlegung der Austrittsrichtung. Die letztendliche Funktion ist bei beiden Varianten jedoch weitgehend identisch. [0015] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu

erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0016] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Nutstoßwerkzeugs als

Explosionsdarstellung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Nutstoßwerkzeugs in

zusammengebautem Zustand;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Nutstoßwerkzeugs von vorne;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Nutstoßwerkzeugs mit Innenansicht einer ersten Ausgestaltung des Kühlkanals;

Fig. 5 eine seitliche Schnittdarstellung der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Nutstoßwerkzeugs;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nutstoßwerkzeugs; und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Nutstoßwerkzeugs mit Innenansicht einer zweiten Ausgestaltung des Kühlkanals.

[0017] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nutstoßwerkzeugs. Die Fig. 2 und 3 zeigen diese Ausführungsform in zusammengebautem Zustand als perspektivische Schrägansicht (Fig. 2) und perspektivi- sehe Vorderansicht (Fig. 3). Das Nutstoßwerkzeug umfasst im Wesentlichen einen Halter

I und ein Schneidwerkzeug 2. Der Halter 1 umfasst einen Einspannbereich 10 zum Einspannen in eine Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Spindel, einen Haltebereich

I I zum Halten des Schneidwerkzeugs 2 und einen dazwischenliegenden Flansch 12. An seiner dem Einspannbereich 10 abgewandten Stirnseite weist der Haltebereich 1 1 einen Sitz 13 auf, in dem das Schneidwerkzeug 2 aufnehmbar und darin festlegbar ist. Der Sitz 13 ist durch eine an der Stirnfläche 14 und an der Umfangsflache 15 des Haltebereichs 1 1 offene Vertiefung gebildet. Diese Vertiefung weist, ausgehend vom Vertiefungsgrund 130, Sitzwände 131 auf, die sich, ausgehend vom Vertiefungsgrund 130 und zueinander divergierend, zur Umfangsfläche 15 des Haltebereichs 1 1 hin erstrecken. Der Aufnahmeraum des Sitzes 13 für das Schneidwerkzeug 2 hat somit bei der gezeigten Ausführungsform einen V-förmigen Querschnitt.

[0018] Die rückwärtige Endfläche 132 des Sitzes 13 liegt in einer gemeinsamen Ebene mit einer

Abstützfläche 160 einer Abstützung 16 (auch als Abstützkörper bezeichnet), so dass die Abstützfläche 160 eine unmittelbare Fortsetzung der hinteren Endfläche 132 des Sitzes 13 bildet. Somit steht für das im Sitz 13 festgelegte Schneidwerkzeug 2 eine durchgehende plane Kontaktfläche zur Verfügung, die sich über den Außenumfang des Haltebereichs 1 1 hinaus radial mit der Abstützfläche 160 der Abstützung 16 fortsetzt.

[0019] Die Abstützung 16 ist an der Umfangsfläche 15 des Haltebereichs 1 1 als radial vorstehender, einstückig ausgebildeter Abstützkörper ausgebildet. Die Abstützung 16 besitzt dabei in dieser Ausführungsform die Form eines zu seiner Ober- oder Außenseite hin leicht abgeschrägten Klotzes, der, abgesehen von Abschrägungen 161 , einen etwa quadratischen Querschnitt besitzt mit einer Oberseite 162 und Seitenflächen 163. Diese Abstützung dient insbesondere dazu, Schneidkräfte und erzeugte Momente in unmittelbarer Nachbarschaft der Angriffsstelle über die vorstehende Abstützung in den Haltebereich 4 einzuleiten, was zu einer Verringerung der am Schneidwerkzeug 2 wirkenden Lastmomente beiträgt.

[0020] Das Schneidwerkzeug 2 weist eine Hauptschneide 20 auf, mit der beispielsweise eine

Innennut innerhalb einer Bohrung gestoßen werden kann. An seiner der Hauptschneide 20 entgegengesetzten Rückseite weist das Schneidwerkzeug 2 eine plane Anlagefläche auf, die, wenn das Schneidwerkzeug 2 im Sitz 13 aufgenommen ist, formschlüssig an der hinteren Endfläche 132 und der sich radial fortsetzenden Abstützfläche 160 anliegt. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, befindet sich am Übergangsbereich zwischen Endfläche 132 und Abstützfläche 160 eine Gewindebohrung 17 für eine Spannschraube 3 in Form einer eine Durchgangsbohrung 22 im Schneidwerkzeug 2 durchgreifenden Senkkopfschraube, mittels derer das Schneidwerkzeug 2 im Sitz 13 festspannbar ist. Der Festlegeteil 21 des Schneidwerkzeugs 2 befindet sich dann mit Seitenwänden 23 in seitlicher Anlage an den Seitenwänden 131 und der der Hauptschneide 20 benachbarte Schneidenteil 24 des Schneidwerkzeugs 2 liegt an der Abstützfläche 160 der Abstützung 16 an.

[0021] Wie ebenfalls in den Fig. 1 bis 3 erkennbar ist, hat das Festlegeteil 21 des blockförmig gestalteten Schneidwerkzeugs 2 im Wesentlichen eine Keilform, die dem V-förmigen Aufnahmequerschnitt des Sitzes 13 angepasst ist, wobei die Keilform bei der vorliegenden Ausführungsform im unteren Scheitelbereich 25 abgerundet ist. Die sich vom Scheitelbereich 25 divergierend erstreckenden Seitenwände 23 des Festlegeteils 21 weisen von der ebenen Gestalt abweichende Flächenbereiche oder eine gewisse ballige Formgebung für eine optimale Anlage an den Sitzwänden 131 auf. Die Enden der Sitzwände 131 am Vertiefungsgrund 130 sind durch eine Ausnehmung in Form einer Teilbohrung voneinander getrennt, so dass am Vertiefungsgrund 130 ein Freiraum zwischen Halter 1 und Scheitelbereich 130 des im Sitz 13 aufgenommenen Schneidwerkzeugs 2 erzeugt wird.

[0022] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Innern des Halters 1 ein Kühlmittelkanal 40 verläuft. Dieser Kühlmittelkanal 40 ist in einer ersten Ausführungsform in den Fig. 4 bis 6 als perspektivische Schrägdarstellung (Fig. 4), als Schnittansicht (Fig. 5) und als Draufsicht (Fig. 6) gezeigt. Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform des Kühlmittelkanals 40 in einer perspektivischen Schrägdarstellung. Der Kühlmittelkanal 40 weist einen Hauptkanal 41 und mindestens zwei Seitenkanäle 42, 43 auf. Der Hauptkanal 41 verläuft zentral durch den Einspannbereich 10 und bevorzugt ein Stück weit bis in den Haltebereich 1 1 . Dort zweigen die beiden Seitenkanäle 42, 43 von dem Hauptkanal 41 ab. Die beiden Seitenkanäle 42, 43 verlaufen schräg durch den Haltebereich und münden in Austrittsöffnungen 44, 45, die erfindungsgemäß in Umfangsrichtung gesehen seitlich neben der Abstützung 16 und/oder in dessen Seitenflächen 163 angeordnet sind. Die Austrittsöffnungen 44, 45 sind also bevorzugt vollständig neben der Abstützung 16 (in der Umfangs- fläche 15 des Haltebereichs 1 1 ) oder vollständig in den Seitenflächen 163 angeordnet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Austrittsöffnungen 44, 45 jeweils zum Teil neben der Abstützung 16, also in der Umfangsfläche 15 des Haltebereichs 1 1 , und zum Teil in (bzw. an) der angrenzenden Seitenfläche 163 der Abstützung 16 angeordnet sind.

[0023] An der Eintrittsöffnung 49 in den Hauptkanal 41 eingeführtes Kühlmittel fließt somit durch den Hauptkanal 41 und die Seitenkanäle 42, 43, bis es an den Austrittsöffnungen 44, 45 austritt. Da diese Austrittsöffnungen 44, 45 in unmittelbarer Nähe des Schneidwerkzeugs 2 angeordnet sind, trifft das Kühlmittel sicher auf dessen Schneidenteil 24, um dort die gewünschte Kühlung bzw. Schmierung an der Zerspanstelle zu bewirken.

[0024] Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Austrittsöffnungen 44, 45 möglichst nahe an dem Sitz 13 angeordnet sind. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Seitenkanäle 42, 43 und/oder die Austrittsöffnungen 44, 45 so ausgestaltet und angeordnet sind, also beispielsweise einen solchen Verlauf durch den Haltebereich 1 1 nehmen und eine derart gestaltete Öffnung aufweisen, dass das austretende Kühlmittel auf die Schneide 20 und/oder seitliche, an die Schneide 20 angrenzende Flanken 26 (bzw. dort befindliche Nebenschneiden) und/oder zwischen der Schneide 20 und den Flanken 26 liegende Ecken 27 des Schneidwerkzeugs 2 trifft. Dadurch ist eine gute Kühlung und Schmierung der Flanken (Nebenschneiden) und Schneidecken/-radien des Schneidwerkzeugs 2 auch bei großen Bearbeitungstiefen in Bohrungen gewährleistet.

[0025] Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal 40 einen dritten Seitenkanal 46 aufweist, der in einer dritten Austrittsöffnung 47 mündet. Der dritte Seitenkanal 46 zweigt bevorzugt ebenfalls von dem Hauptkanal 41 ab und verläuft schräg durch das Halteteil 1 1 , wobei er bevorzugt auf der Oberseite 162 der Abstützung 16 in die dritte Austrittsöffnung 47 mündet. Bevorzugt ist dabei der dritte Seitenkanal 46 und/oder die dritte Austrittsöffnung 47 so ausgestaltet und angeordnet, dass austretendes Kühlmittel bevorzugt auf die Schneide 20 trifft, um dort an der Zerspanstelle eine mittelbare Kühlung und Schmierung zu bewirken. Anders als bei der in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsform zweigen bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform des Kühlmittelkanals 40 die Seitenkanäle 42, 43 nicht unmittelbar von dem Hauptkanal 41 ab, sondern dort ist ein quer (bevorzugt senkrecht) zum Hauptkanal 41 (und quer zur Längserstreckungsrichtung des Halters 1 ) verlaufender Querkanal 48 vorgesehen, der von dem Hauptkanal 41 abzweigt und von dem wiederum zumindest die Seitenkanäle 42, 43 abzweigen. In Bezug auf die Funktionsweise führt dies zu keiner wesentlichen Änderung, ermöglicht jedoch eine andere Herstellung des Kühlmittelkanals 40 im Halter 1 sowie ggf. eine bessere Möglichkeit, die Richtung der Seitenkanäle 43, 44 und damit die Austrittsrichtung des Kühlmittels aus den Seitenkanälen 42, 43 festzulegen.

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Halter und dem erfindungsgemäß

vorgeschlagenen Nutstoßwerkzeug mit einem solchen Halter wird eine verbesserte Kühlung und Schmierung des Schneidwerkzeugs, insbesondere dessen Schneide sowie von an die Schneide angrenzenden Flanken (Nebenschneiden) und Schneidecken bzw. Schneidradien, erreicht.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Unterschiedlichste Variationen, beispielsweise in Bezug auf die Ausgestaltung des Schneidwerkzeugs, wie etwa die Anordnung, Ausgestaltung und Anzahl von Schneiden und Schneidecken, sind unmittelbar vorstellbar. Entsprechend kann auch die Anzahl und Anordnung der Kühlmittelkanäle bzw. deren Austrittsöffnungen variiert werden, um den gewünschten Zweck zu erzielen. Auch der Verlauf des gesamten Kühlmittelkanals innerhalb des Halters kann anders ausgestaltet sein, als in den Figuren dargestellt ist.