Fräs- und/oder Bohrwerkzeug

Stand der Technik

Es sind bereits Fräs- und/oder Bohrwerkzeuge mit einem Schaft und einem Arbeitsteil bekannt. Das Arbeitsteil wird aus einem Rohling durch Trennen, wie zum Beispiel einen Schleifprozess, hergestellt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Fräs- und/oder Bohrwerkzeug mit einem Schaft und einem Arbeitsteil.

Es wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsteil zumindest teilweise durch einen spanlosen Umformprozess hergestellt ist. Unter einem„Fräs- und/oder Bohrwerkzeug" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung, bevorzugt mit bestimmter Schneide, wie ein Schaftfräser oder Spiralbohrer, verstanden werden. Die Erfindung ist auch auf weitere, dem Fachmann geläufige Werkzeuge anwendbar. Unter einem„Schaft" soll ein bevorzugt im Wesentlichen zylindrischer Bereich des Werkzeugs verstanden werden, der insbesondere dazu vorgesehen sein kann, von einer Werkzeugaufnahme einer Bearbeitungsmaschine aufgenommen zu werden. Eine Zylinderachse des Schafts bildet bevorzugt eine Rotationsachse des Werkzeugs. Der Schaft ist bevorzugt zumindest teilweise aus einem Metall, insbesondere aus einem Werkzeugstahl, ausgebildet. Es sind auch weitere geeignete, insbesondere zähe und bruchfeste Materialien denkbar. Unter einem„Arbeitsteil" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich des Werkzeugs verstanden werden, der zur spanbildenden Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen ist. Insbeson- dere kann das Arbeitsteil des Werkzeugs eine oder mehrere Schneiden enthalten. Das Arbeitsteil besteht bevorzugt zumindest teilweise aus einem harten Material. Insbesondere besteht das Arbeitsteil bevorzugt zumindest teilweise aus einem härteren Material als der Schaft. Es kann eine besonders kostengünstige Herstellung des Arbeitsteils erreicht werden. Insbesondere können Spanräume des Arbeitsteils im Wesentlichen durch den Umformprozess gebildet werden. Zur Fertigstellung des Arbeitsteils, insbesondere der Schneiden des Arbeitsteils, werden nur kleine Materialmengen spanbildend abgetragen. Weiter wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsteil zumindest teilweise von einem um eine Achse verdrehten Materialstreifen gebildet ist. Unter einem„Materialstreifen" soll insbesondere ein flächiger, streifenförmiger Rohling verstanden werden. Bevorzugt ist der Materialstreifen länglich, das heißt eine Länge des Materialstreifens ist länger als eine Breite. Bevorzugt ist die Länge wenigstens dop- pelt so lang wie seine Breite. Eine Dicke des Materialstreifens ist vorzugsweise kleiner als seine Breite. Bevorzugt ist die Dicke weniger als halb so groß als die Breite des Materialstreifens. Unter einem„um eine Achse verdrehten Materialstreifen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Materialstreifen verstanden werden, bei dem ein Ende des Materialstreifens gegenüber einem dem Ende gegenüberliegenden Ende des Materialstreifens um eine Achse um einen

Winkel verdreht ist. Insbesondere kann der Materialstreifen durch ein Torsionsmoment verdreht oder tordiert werden. Der Materialstreifen wird beim Verdrehen bevorzugt plastisch verformt. Insbesondere können Außenkanten des Materialstreifens eine Helix bilden. Der Materialstreifen kann um eine Symmetrieachse des Materialstreifens verdreht sein. Bevorzugt kann der Materialstreifen um seine

Längsachse verdreht sein. Besonders bevorzugt ist der Materialstreifen um die Rotationsachse des Fräs- und/oder Bohrwerkzeugs verdreht. Eine Grundform des Arbeitsteils kann einfach erstellt werden. Insbesondere können Zwischenräume des verdrehten Materialstreifens Spanräume des Arbeitsteils bilden. Be- vorzugt können Außenkanten des Materialstreifens Schneiden des Arbeitsteils bilden. Das Arbeitsteil kann bevorzugt einstückig ausgebildet sein. Unter„einstückig" soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und/oder durch eine Herstellung in einem Sin- terverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Das Arbeitsteil kann besonders kostengünstig hergestellt werden.

Bevorzugt ist das Arbeitsteil zumindest teilweise aus einem Hartmetall gefertigt. Besonders bevorzugt ist das Arbeitsteil aus einem Hartmetallstreifen gefertigt.

Unter einem„Hartmetall" soll ein insbesondere gesinterter Werkstoff verstanden werden, der zu einem überwiegenden Teil aus einer Verstärkungsphase besteht, wobei die Verstärkungsphase bevorzugt zumindest überwiegend von Wolframkarbid gebildet wird. Bevorzugt enthält das Hartmetall neben der Verstärkungs- phase zumindest Kobalt und/oder Nickel und/oder Molybdän als ein Bindemittel.

Bevorzugt besteht das Hartmetall zu über 85% aus Wolframkarbid. Es sind auch andere, zur Bearbeitung von Werkstücken geeignete Werkstoffe denkbar. Insbesondere kann das Arbeitsteil aus einem Werkzeugstahl gebildet sein, bevorzugt aus einem Schnellarbeitsstahl. Das Arbeitsteil kann bevorzugt mit einer Be- Schichtung versehen sein. Das Arbeitsteil kann besonders verschleißfest und langlebig sein.

Es wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsteil mit einem stirnseitigen Aufnahmebereich des Schafts verbunden ist. Unter einem„Aufnahmebereich" soll insbeson- dere ein Bereich des Schafts verstanden werden, der so ausgeformt ist, dass er das Arbeitsteil aufnehmen kann. Der Aufnahmebereich kann bevorzugt so ausgeformt sein, dass eine große Kontaktfläche zwischen dem Arbeitsteil und dem Schaft besteht. Bevorzugt weist der Aufnahmebereich eine stirnseitige, schlitzförmige Ausnehmung auf, in die das Arbeitsteil eingesteckt werden kann. Kräfte können besonders wirkungsvoll vom Arbeitsteil auf den Schaft übertragen werden. Verformungen des Arbeitsteils und/oder des Schafts können vermieden werden. Die schlitzförmige Ausnehmung kann bevorzugt etwas breiter als eine Dicke des Bereichs des Arbeitsteils, das von der Ausnehmung aufgenommen wird, sein, so dass zwischen der schlitzförmigen Ausnehmung und dem Ar- beitsteil ein Spalt verbleibt. In den Spalt kann ein Befestigungsmittel, wie ein

Klebstoff oder insbesondere ein Lötmittel, eingebracht werden. Das Lötmittel kann im Aufnahmebereich das Arbeitsteil umgeben. Es kann ein Gleichgewicht zwischen Spannungen, welche beim Erstarren des Lötmittels entstehen, bestehen. Es kann eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Arbeitsteil und dem Aufnahmebereich sichergestellt werden. Die zu lötende Oberfläche kann vergleichsweise klein sein insbesondere verglichen mit Arbeitsteilen mit aufgelö- teten Schneiden. Ein Verzug des Arbeitsteils und/oder der Schneiden und Materialspannungen können vermieden werden.

Bevorzugt verfügt der Aufnahmebereich über Mittel zur Positionierung des Ar- beitsteils. Bevorzugt ist der Aufnahmebereich so ausgestaltet, dass er das Arbeitsteil in einer definierten Position aufnimmt. Insbesondere kann der Aufnahmebereich über eine zentrische Ausnehmung verfügen. Die Ausnehmung kann bevorzugt als Zentrierbohrung ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann das Arbeitsteil einen Zentrierfortsatz aufweisen, der von der Zentrierbohrung aufge- nommen werden kann. Es sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen des Aufnahmebereichs und/oder der Mittel zur Positionierung des Arbeitsteils denkbar. Es kann eine Befestigung des Arbeitsteils am Schaft in einer definierten Position und/oder Orientierung erreicht werden. Es kann ein hochwertiges Fräs- und/oder Bohrwerkzeug hergestellt werden. Es können bei einer Bearbeitung eines Werkstücks mit dem Fräs- und/oder Bohrwerkzeug besonders gute Bearbeitungsergebnisse erzielt werden.

Vorteilhaft besteht eine gelötete Verbindung zwischen Arbeitsteil und Schaft. Unter einer„gelöteten Verbindung" soll insbesondere ein stoffschlüssiges Fügever- fahren verstanden werden, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines

Lots erzeugt wird und nach dem Erstarren des Lots eine bevorzugt metallische Verbindung zwischen Arbeitsteil und Schaft herstellt. Bevorzugt soll unter einer „Lötverbindung" eine Hartlötverbindung mit einem Hartlot verstanden werden. Es sind aber auch weitere, dem Fachmann geläufige Verbindungsverfahren denk- bar. Es kann eine besonders hochwertige Verbindung zwischen dem Schaft und dem Arbeitsteil erreicht werden. Insbesondere kann ein Verziehen des Schafts und/oder des Arbeitsteils vermieden werden. Eine Materialstruktur und Materialeigenschaften des Schafts und/oder des Arbeitsteils können erhalten werden. Bevorzugt weist das Arbeitsteil des Fräs- und/oder Bohrwerkzeugs zumindest eine spiralförmig ausgebildete Schneide auf. Insbesondere kann zumindest eine Umfangsschneide des Arbeitsteils spiralförmig ausgebildet sein. Es kann eine besonders hohe Bearbeitungsleistung erreicht werden. Ein Spanabfluss der Späne vom bearbeiteten Werkstück kann besonders effizient erfolgen. Eine be- sonders hohe Oberflächenqualität der bearbeiteten Oberfläche kann erreicht werden. Spiralförmige, mit dem Arbeitsteil einstückig ausgeführte Schneiden können robuster sein als gerade, mit einem Arbeitsteil verlötete Schneiden.

Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Fräs- und/oder Bohrwerkzeugs vorgeschlagen, bei dem in einem Herstellungsschritt ein Materialstreifen um eine Achse verdreht wird. Bevorzugt kann der Materialstreifen beim Verdrehen plastisch verformt werden. Es kann in einem kostengünstigen Verfahrensschritt die Grundgeometrie des Arbeitsteils erstellt werden. Insbesondere enthält der verdrehte Materialstreifen die Spanräume, die für einen Spanabfluss benötigt werden.

Bevorzugt werden in einem weiteren Herstellungsschritt der Materialstreifen und der Schaft mittels einer Lötverbindung verbunden. Der Materialstreifen und der Schaft können besonders wirksam verbunden werden. Ein Verzug des Material- Streifens und/oder des Schafts kann vermieden werden. Eine Veränderung des

Materialgefüges des Materialstreifens und/oder des Schafts kann vermieden werden.

Es wird vorgeschlagen, dass in einem weiteren Herstellungsschritt am Material- streifen durch Schleifen Schneiden gebildet werden. Unter„Schleifen" soll in diesem Zusammenhang eine spanabhebende Bearbeitung mit geometrisch Undefinierter Schneide verstanden werden. Insbesondere können durch das Schleifen die Schneiden geschärft werden. Ein Rundflauffehler durch Toleranzen des Arbeitsteils, des Schafts und/oder der Verbindung des Arbeitsteils mit dem Schaft kann durch den Materialabtrag ausgeglichen werden. Unter„Schneiden" sollen insbesondere Umfangs- und Stirnschneiden des Arbeitsteils verstanden werden, die zu einer spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen sind. Insbesondere können ein Hinterschliff und ein Planschleifen erfolgen, um die Schneiden auszubilden. Bevorzugt können die Spanräume des Arbeitsteils durch das Verdrehen des Materialstreifens gebildet sein. Insbesondere kann eine spanende Bearbeitung der Spanräume vermieden werden. Kosten und Bearbeitungszeit können eingespart werden. Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fräs- und/oder Bohrwerkzeugs und

Fig. 2 Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Fräs- und/oder Bohrwerkzeugs.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 und Figur 2 zeigen ein Fräs- und/oder Bohrwerkzeug und die Schritte eines Herstellungsverfahrens für dieses Fräs- und/oder Bohrwerkzeug, das als ein Schaftfräser 28 ausgebildet ist. Der Schaftfräser 28 kann zum Bearbeiten eines Werkstücks eingesetzt werden, wobei der Schaftfräser 28 um eine Rotationsachse 30 rotiert. Zu einer Spanbildung verfügt der Schaftfräser 28 über zwei Umfangsschneiden 24 und zwei Stirnschneiden 26. Die Umfangsschneiden 24 eines Arbeitsteils 12 sind spiralförmig ausgebildet und erstrecken sich entlang von Kanten in Längsrichtung des Arbeitsteils 12. Die Stirnschneiden 26 sind stirnseitig am Arbeitsteil 12 angeordnet. Über Spanräume 32 werden Späne vom Werkstück wegtransportiert. Der Schaftfräser 28 weist einem Schaft 10 und das Arbeitsteil 12 auf, wobei das Arbeitsteil 12 teilweise durch einen spanlosen Um- formprozess hergestellt ist. Das Arbeitsteil 12 wird von einem um eine Achse 14 verdrehten Materialstreifen 16 gebildet. In diesem Beispiel ist der Materialstreifen 16 um seine Längsachse 34, die die Rotationsachse 30 des Schaftfräsers 28 darstellt, um etwas mehr als eine halbe Umdrehung verdreht. Das Arbeitsteil 12 ist aus Hartmetall gefertigt. Das Arbeitsteil 12 ist mit einem stirnseitigen Aufnahmebereich 18 des Schafts 10 mit diesem verbunden. Der Aufnahmebereich 18 verfügt über Mittel zur Positionierung 20 des Arbeitsteils 12. Die Mittel zur Positionierung 20 beinhalten eine Ausnehmung, die als Zentrierbohrung 36 ausgebildet ist. Weitere Ausnehmungen 38 sind schlitzförmig ausgebildet. Das Arbeitsteil 12 wird mit Flanken 42 von den schlitzförmigen Ausnehmungen 38 aufgenommen, wobei ein stiftförmiger Zentrierfortsatz 40 des Arbeitsteils 12 von der Zentrierbohrung 36 aufgenommen wird. Durch den Zentrierfortsatz 40 wird das Arbeitsteil 12 so am Schaft 10 angeordnet, dass seine Längsachse 34 und die Längsachse des Schafts 10 sowie die Rotationsachse 30 des Schaftfräsers 28 nur geringe Toleranzen aufweisen, die bei einem Schleifen des Schaftfräsers 28 ausgeglichen werden können. Eine Lötverbindung 22 verbindet das Arbeitsteil 12 mit dem Schaft 10. Die Ausnehmung 38 ist etwas breiter als die Dicke der Flanken 42 des Arbeitsteils 12, die von der Ausnehmung 38 aufgenommen werden, so dass zwischen der Ausnehmung 38 und den Flanken 42 des Arbeitsteils 12 ein Spalt 44 verbleibt. In diesen Spalt 44 wird ein Befestigungsmittel, in diesem Fall ein Lötmittel 46, zur Befestigung des Arbeitsteils 12 eingebracht.

Figur 2 zeigt wesentliche Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaftfräsers 28. In einem Herstellungsschritt 48 wird ein Materialstreifen 16 um eine Achse 14 verdreht. Dabei wird der Materialstreifen 16 plastisch verformt und bildet ein Arbeitsteil 12. An einem Ende verfügt der Materialstreifen 16 über einen stiftförmigen Zentrierfortsatz 40 und Flanken 42. In einem weiteren Herstellungsschritt 50 wird ein Schaft 10 durch einen Dreh- und Fräsprozess hergestellt. In einem weiteren Herstellungsschritt 52 wird das Arbeitsteil 12 mit den Flanken 42 und den Zentrierfortsatz 40 in einen Aufnahmebereich 18 des Schafts 10 eingesetzt und mit diesem durch eine Lötverbindung 22 verbunden. Zwischen den Flanken 42 und einer schlitzförmigen Ausnehmung 38 des Schafts 10 verbleibt ein Spalt 44, in den ein Lötmittel 46 eingebracht werden kann. In einem weiteren Herstellungsschritt 54 werden am Materialstreifen 16 durch Schleifen Umfangsschneiden 24 und Stirnschneiden 26 gebildet. Die Schneiden 24, 26 werden von einem Hinterschliff und einem Planschliff gebildet. Beim Schleifen wird der Schaftfräser 28 am Schaft 10 in einer Schleifvorrichtung gehalten, so dass beim Schleifen der Schneiden 24, 26 Toleranzen der Befestigung des Arbeitsteils 12 am Schaft 10 ausgeglichen werden können.