| 1. | Stabförmiges Werkzeug aus gesintertem Material zur spanen den Bearbeitung eines Werkstücks, z. B. Bohrer, Fräseroder Reibahlenstab, mit einer Stabmittenachse (1), einem Schaftbe reich (6) und einem in Richtung der Stabmittenachse (1) an den Schaftbereich (6) angrenzenden Spankammerbereich (5), wo bei das Werkzeug im Spankammerbereich (5) mindestens eine au ßenseitige, um die Stabmittenachse (1) umlaufende Spankammer (4) und im Schaftbereich (6) keine Spankammer (4) aufweist, wobei die Spankammer (4) einen Minimalabstand (a) von der Stabmittenachse (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine Mittenausnehmung (7) aufweist, die sich in Richtung der Stabmittenachse (1) über den Schaftbe reich (6) und bis in den Spankammerbereich (5) hinein er streckt, im Spankammerbereich (5) einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist und im Spankammerbereich (5) von der Stabmittenachse (1) einen Maximalabstand (A) aufweist, der mindestens so groß wie der Minimalabstand (a) ist. |
| 2. | Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalabstand (A) im Schaftbereich (6) größer als der Minimalabstand (a) ist. |
| 3. | Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftbereich (6) einen Schaftaußendurchmesser (D) aufweist und dass der Maximalabstand (A) im Schaftbereich (6) mindestens das 0,2fache des Schaftaußendurchmessers (D) be trägt. |
| 4. | Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnete dass der Maximalabstand (A) im Schaftbereich maximal das 0,45fache des Schaftaußendurchmessers (D) beträgt. |
| 5. | Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalabstand (A) im Spankammerbereich (5) größer als der Minimalabstand (a) ist. |
| 6. | Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Mittenausnehmung (7) im Spankammer bereich (5) an einen Außenquerschnitt des Spankammerbereichs (5) angepasst ist, so dass der Spankammerbereich (5) im we sentlichen überall eine gleichbleibende Materialstärke (s) aufweist. |
| 7. | Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenausnehmung (7) im Spankammerbereich (5) wen delförmig um die Stabmittenachse (1) umläuft. |
| 8. | Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teilabschnitt des Spankammerbereichs (5) min destens ein bezüglich der Stabmittenachse (1) exzentrisch an geordneter Führungskanal (2) für ein Kühloder Schmiermedium verläuft, der mit der Mittenausnehmung (7) kommunizierend verbunden ist. |
| 9. | Werkzeug nach. einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenausnehmung (7) im Schaftbereich (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. |
| 10. | Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenausnehmung (7) im Schaftbereich (6) einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist. |
| 11. | Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt im Schaftbereich (6) oval, elliptisch oder polygonförmig ist oder mindestens eine Ausnehmung oder mindestens einen Vorsprung aufweist. |
| 12. | Werkzeug nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenausnehmung (7) im Schaftbereich (6) in einem dem Spankammerbereich (5) zugewandten Teilabschnitt einen größeren Querschnitt aufweist als an ihrem vom Spankammerbe reich (5) abgewandten Ende. |
| 13. | Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenausnehmung (7) leicht konisch verläuft. |
| 14. | Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenausnehmung (7) in ihrem dem Spankammerbereich (5) zugewandten Teilabschnitt (8) hammerkopfartig oder schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist. |
Derartige Werkzeuge sind allgemein bekannt. Jeder handelsüb- liche Metallbohrer ist derart ausgebildet.
Aus der DE 199 42 966 AI ist ferner bekannt, in ein gattungs- gemäßes Werkzeug exzentrisch angeordnete Kanäle einzubringen, die zusammen mit den Spankammern wendelförmig um die Stabmit- tenachse umlaufen und der Zufuhr von Kühl-oder Schmiermittel zur Werkzeugspitze dienen.
Aus der DE 195 22 837 AI ist ein stabförmiges Werkzeug zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks bekannt, das eine Stabmittenachse, einen Schaftbereich und eine in Richtung der Stabmittenachse an den Schaftbereich angrenzenden Spankammer- bereich aufweist. Im Spankammerbereich weist das Werkzeug zwei außenseitige, im wesentlichen axial verlaufende Spankam- mern auf, im Schaftbereich keine derartige Spankammer. Die Spankammern weisen einen Minimalabstand von der Stabmitten- achse auf.
Aus dem DE 80 02 631 U1 ist ein stabförmiges Werkzeug zur mahlenden Bearbeitung eines zu bearbeitenden Materials be- kannt, das eine Stabmittenachse, einen Schaftbereich und ei- nen in Richtung der Stabmittenachse an den Schaftbereich an- grenzenden Kammerbereich aufweist. Das Werkzeug weist im Kam- merbereich außenseitige Kammern auf, die einen Minimalabstand von der Stabmittenachse aufweisen. Im Schaftbereich weist es keine derartigen Kammern auf. Das Werkzeug weist ferner eine Mittenausnehmung auf, die sich in Richtung der Stabmittenach- se über den Schaftbereich und bis in den Kammerbereich hinein erstreckt, im Kammerbereich einen nicht kreisförmigen Quer- schnitt aufweist und im Kammerbereich von der Stabmittenachse einen Maximalabstand aufweist, der mindestens so groß wie der Minimalabstand ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes Werkzeug derart weiterzubilden, dass es bei gleicher Leistungsfähigkeit mit verringertem Materialeinsatz herstellbar ist.
Die Aufgabe wird dadurch-gelöst, dass das Werkzeug eine Mit- tenausnehmung aufweist, die sich in Richtung der Stabmitten- achse über den Schaftbereich und bis in den Spankammerbereich hinein erstreckt, im Spankammerbereich einen nicht kreisför- migen Querschnitt aufweist und im Spankammerbereich von der Stabmittenachse einen Maximalabstand aufweist, der-mindestens so groß wie der Minimalabstand ist.
Denn dadurch ist das Werkzeug sowohl im Schaft-als auch im Spankammerbereich nicht massiv, sondern hohl ausgebildet.
Dennoch ist eine hinreichende Stabilität und Belastbarkeit des Werkzeugs gegeben.
Wenn der Maximalabstand im Schaftbereich mindestens so groß wie der Minimalabstand, vorzugsweise sogar größer als der Mi- nimalabstand ist, ergibt sich eine besonders große Material- ersparnis. Dies gilt ganz besonders dann, wenn der Schaftbe-
reich einen Schaftaußendurchmesser aufweist und der Maximal- abstand mindestens das 0,2-fache des Schaftaußendurchmessers beträgt. Um die Leistungsfähigkeit des Werkzeugs nicht zu be- einträchtigen, sollte aber der Maximalabstand maximal das 0,45-fache des Schaftaußendurchmessers betragen.
Wenn der Querschnitt der Mittenausnehmung im Spankammerbe- reich an einen Außenquerschnitt des Spankammerbereichs ange- passt ist, so dass der Spankammerbereich im wesentlichen überall eine gleichbleibende Materialstärke aufweist, ergibt sich eine Optimierung der Materialeinsparung.
In einem Teilabschnitt des Spankammerbereichs kann mindestens ein bezüglich der Stabmittenachse exzentrisch angeordneter Führungskanal für ein Kühl-oder Schmiermedium verlaufen, der mit der Mittenausnehmung kommunizierend verbunden ist.
Die Mittenausnehmung kann im Schaftbereich wahlweise einen kreisförmigen oder einen nicht kreisförmigen Querschnitt auf- weisen. Im letzteren Fall kann der Querschnitt beispielsweise oval, elliptisch oder polygonförmig sein bzw. mindestens eine.
Ausnehmung oder mindestens einen Vorsprung aufweisen. Durch einen nicht kreisförmigen Querschnitt ist dabei eine besonde- res gute Kraftübertragung durch einen in die Mittenausnehmung eingeführten Mitnehmer möglich.
Wenn die Mittenausnehmung im Schaftbereich in einem dem Span- kammerbereich zugewandten Teilabschnitt einen größeren Quer- schnitt aufweist als an ihrem vom Spankammerbereich abgewand- ten Ende, ist. das Werkzeug besonders einfach mit einem Werk- zeughalter verspannbar. Die Mittenausnehmung kann hierzu leicht konisch verlaufen und/oder in ihrem dem Spankammerbe- reich zugewandten Teilabschnitt hammerkopfartig oder schwal- benschwanzförmig ausgebildet sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbin- dung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung Figur 1 einen Bohrer im'Profil, Figuren 2-4 Schnitte durch den Bohrer von Figur 1 ent- lang Linien II-II, III-III bzw. IV-IV, Figur 5 einen weiteren Bohrer im Profil, Figur 6-8 Schnitte durch den Schaftbereich eines wei- teren Bohrers, Figur 9 einen dritten Bohrer im Profil und Figuren 10-12 Schnitte durch den Bohrer von Figur 9 ent- lang Linien X-X, XI-XI bzw. XII-XII.
In Figur 1 ist beispielhaft für ein stabförmiges Werkzeug zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks ein Bohrerstab darge- stellt. Die vorliegende Erfindung umfasst aber auch andere Werkzeuge als Bohrerstäbe. Beispielhaft seien Fräserstäbe und Reibahlenstäbe genannt.
Der Bohrerstab besteht aus gesintertem Material, z. B. aus Stahlpulver, Hartmetall oder Keramik. Zum Herstellen des Boh- rerstabs wird z. B. zunächst pastöses Sintermaterial extru- diert. Beim Extrudieren werden exzentrisch zu einer Stabmit- tenachse 1 Führungskanäle 2 in den Stab eingebracht. Die Füh- rungskanäle 2 dienen beim späteren Betrieb des Bohrerstabs der Zuführung eines Kühl-oder eines Schmiermittels zu einer Bohrerspitze 3.
Während oder nach dem Extrudieren wird der hergestellte Stab verdrallt. Die Führungskanäle 2 laufen danach wendelförmig um die Stabmittenachse 1 um. Bevorzugt erfolgt das Verdrallen dabei nach dem Ablängen des extrudierten Stabs.
In den Sinterstab werden ferner-vorzugsweise vor dem Sin- tern, in jedem Fall aber nach dem Stabilisieren des Sinterma- terials, z. B. nach dem Trocknen oder Vorsintern des Sinter-
materials-außenseitige Spankammern 4 eingebracht. Auch sie laufen wendelförmig um die Stabmittenachse 1 um.
Die Spankammern 4 definieren einen Spankammerbereich 5. Das von der Bohrerspitze 3 abgewandte Ende der Spankammern 4 stellt den Übergang zu einem Schaftbereich 6 dar. Der Schaft- bereich 6 weist keine Spankammern 4 auf. Er erstreckt sich bis zu dem von der Bohrerspitze 3 abgewandten Ende des Boh- rerstabes. Der Spankammerbereich 5 und der Schaftbereich 6 grenzen also in Richtung der Stabmittenachse 1 unmittelbar aneinander an.
Der Schaftbereich 6 erstreckt sich über eine Schaftlänge L1, der Spankammerbereich 5 über eine. Schneidenlänge L2. Der Boh- rerstab weist somit eine Gesamtlänge L auf, die der Summe von Schaftlänge Ll und Schneidenlänge L2 entspricht. Das Verhält- nis von Schaftlänge Ll zu Gesamtlänge L ist (trivialerweise) kleiner als 1. Meist liegt es zwischen 0,25 und 0,66, in der Regel zwischen 0,33 und 0,50.
Der Bohrerstab weist einen einheitlichen Außendurchmesser D auf. Die Spankammern 4 erstrecken sich vom Außendurchmesser D ein Stück zur Stabmittenachse 1 hin. Sie weisen aber einen Minimalabstand a von der Stabmittenachse 1 auf. Der Minimal- abstand a beträgt in der Regel mindestens das 0, 2-fache des Außendurchmessers D des Bohrerstabs.
Der Schaftbereich 6 weist eine Mittenausnehmung 7 auf, die sich in Richtung der Stabmittenachse 1 erstreckt und im Schaftbereich 6 einen Maximalabstand A von der Stabmittenach- se 1 aufweist. Der Maximalabstand A ist gemäß den Figuren 1 bis 3 größer als der Minimalabstand a. Er ist also insbeson- dere mindestens so groß wie der Minimalabstand a und auch mindestens so groß wie das 0,8-fache des Minimalabstands a.
Die Mittenausnehmung 7 wird vorzugsweise in den formstabili- sierten, noch nicht gesinterten Sinterstab eingebracht. Die Mittenausnehmung 7 kann z. B. als Bohrung ausgebildet sein.
Aufgrund des Entfernens des Sintermaterials aus dem Schaftbe- reich 6 vor dem Sintern des Sinterstabes kann daher das ent- fernte Material wieder mit Bindemittel vermischt und erneut dem Herstellungsprozess zugeführt werden.
Aufgrund der relativen Abmessungsverhältnisse beträgt der Ma- ximalabstand A typischerweise 25 bis 40 % des Außendurchmes- sers D. 20 % des Außendurchmessers D sollten aber nicht un- terschritten, 45 % nicht überschritten werden.
Die Führungskanäle 2 und die Mittenausnehmung 7 sind mitein- ander kommunizierend verbunden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Exzentrizität der Führungskanäle 7 maximal so groß wie der Maximalabstand A ist.
Gemäß den Figuren 2 und 3 weist die Mittenausnehmung 7 im Schaftbereich 6 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Querschnitt nimmt von dem der Bohrerspitze 3 abgewandten Ende des Schaftbereichs 6 zum Spankammerbereich 5 hin zu. Die Mit- tenausnehmung 7 verläuft also leicht konisch. Dadurch ist es möglich, dass ein Mitnehmer für den Bohrerstab nicht außen am Bohrerstab angreift (wie üblich), sondern in die Mittenaus- nehmung 7 eingeführt und in dieser mit dem Schaftbereich 6 verspannt ist.
Der Bohrerstab gemäß Figur 5 entspricht im wesentlichen dem Bohrerstab gemäß den Figuren 1 bis 4. Insbesondere weist die Mittenausnehmung 7 auch beim Bohrerstab gemäß Figur 5 im Schaftbereich 6 in einem dem Spankammerbereich 5 zugewandten Teilabschnitt 8 einen größeren Querschnitt auf als an ihrem vom Spankammerbereich 5 abgewandten Ende. Bei dem Bohrerstab gemäß Figur 5 ist die Mittenausnehmung 7 aber in dem Teilab- schnitt 8 hammerkopfartig oder schwalbenschwanzförmig ausge- bildet. Im übrigen Bereich ist sie zylindrisch ausgebildet.
Gegebenenfalls könnte die Mittenausnehmung 7 aber im übrigen Teilabschnitt ebenfalls leicht konisch verlaufen.
In den Figuren 6 bis 8 sind weitere mögliche Querschnitte der Mittenausnehmung 7 dargestellt, die nach Belieben bei den Bohrerstäben gemäß den Figuren l bis 5 zum Einsatz kommen könnten. Allen diesen Bohrerstäben ist gemeinsam, dass die Mittenausnehmung 7 im Schaftbereich 6 einen nicht kreisförmi- gen Querschnitt aufweist. Ferner ist ihnen gemeinsam, dass die Führungskanäle 2 und die Mittenausnehmung 7 miteinander kommunizierend verbunden sind.
Gemäß Figur 6 ist der Querschnitt im Schaftbereich 6 oval oder elliptisch ausgebildet. Gemäß Figur 7 ist der Quer- schnitt im Schaftbereich 6 polygonförmig. Gemäß Figur 8 weist der Querschnitt eine Ausnehmung 9 und-beispielhaft der Aus- nehmung 9 gegenüber liegend-einen Vorsprung 10 auf. Gegebe- nenfalls könnten auch mehr als eine Ausnehmung 9 und/oder mehr als ein Vorsprung 10 vorhanden sein. Gegebenenfalls könnte auch die Ausführungsform gemäß Figur 8 mit einer der Ausführungsformen gemäß den Figuren 6 und 7 kombiniert wer- den.
Der Bohrerstab gemäß den Figuren 5 bis 8 weist keine Füh- rungskanäle 2 auf. Er könnte aber auch solche Kanäle 2 auf- weisen. Ebenso könnten beim Bohrerstab gemäß den Figuren 1 bis 4 die Führungskanäle 2 gegebenenfalls entfallen.
In den Figuren 9 bis 12 ist nun ein weiterer Bohrerstab dar- gestellt, der auf eine andere Herstellungsweise als die Boh- rerstäbe gemäß den Figuren 1 bis 8 herstellbar ist. Bei die- sem Bohrerstab wird fließfähiges Sintermaterial auf einen Formling aufgebracht. Das Sintermaterial kann z. B. pastös sein. Der Formling kann z. B. aus Metall, Keramik, Kunststoff oder einem leicht schmelzbaren Material (typischerweise Wachs) bestehen. Danach wird das aufgebrachte Sintermaterial getrocknet oder auf andere Weise formstabilisiert, z. B. durch Vorsintern. Sodann wird der Formling-gegebenenfalls unter Relativdrehung gegen das formstabilisierte Sintermate- rial um die Stabmittenachse 1-aus dem formstabilisierten
Sinterstab herausgezogen oder-im Falle eines schmelzbaren Materials-ausgeschmolzen. Die Spankammern 4 können alterna- tiv vor oder nach dem Ausziehen bzw. Ausschmelzen des Form- lings, gegebenenfalls auch nach dem Sintern des Sinterstabs, in diesen eingebracht werden. Auch bei dem Bohrerstab gemäß Figur 9 laufen die Spankammern 4 wendelartig um die Stabmit- tenachse 1 um. Auch die Mittenausnehmung 7 läuft-zumindest im Spankammerbereich 5-wendelartig um die Stabmittenachse 1 herum.
Bei diesem Bohrerstab ist die Ausgestaltung der Mittenausneh- mung 7 (und in der Regel auch der Führungskanäle 2) wesent- lich durch die Gestalt des Formlings bestimmt. Dadurch ist es möglich, dass die Mittenausnehmung 7 sich über den Schaftbe- reich 6 hinaus in Richtung der Stabmittenachse 1 bis in den Spankammerbereich 5 hinein erstreckt. Aufgrund des nicht kreisförmigen Querschnitts ist es dabei möglich, dass der Ma- ximalabstand A auch im Spankammerbereich 5 mindestens so groß wie der Minimalabstand a-ist. Er kann sogar auch im Spankam- merbereich 5 größer als der Minimalabstand a sein.
Gemäß den Figuren 10 bis 12 verjüngt sich die Mittenausneh- mung 7 zur Bohrerspitze 3 hin und geht allmählich in die Füh- rungskanäle 2 über. Die Mittenausnehmung 7 reicht dabei so weit, wie der Bohrerstab im Bereich der Stabmittenachse 1 ma- terialfrei gehalten ist. In dem Bereich, in dem die Mitten- ausnehmung 7 im Spankammerbereich 5 noch vorhanden ist, ist der Querschnitt der Mittenausnehmung 7 an einen Außenquer- schnitt des Spankammerbereichs 5 derart angepasst, dass der Spankammerbereich 5 im wesentlichen überall eine gleichblei- bende Materialstärke s aufweist.
Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 9 bis 12 ist die Mittenausnehmung 7 im Schaftbereich 6 im wesentlichen zylind- risch ausgebildet. Die Mittenausnehmung 7 könnte aber auch einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Ebenso könn- ten sie im Schaftbereich 6 in einem dem Schneidenbereich 5
zugewandten Teilabschnitt einen größeren Querschnitt aufwei- sen als an ihrem vom Spankammerbereich 5 abgewandten Ende.
Hierzu muss der Formling entsprechend vorgeformt und aus- schmelzbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann nach dem, Entfernen des Formlings aus dem formstabilisierten Sinterma- terial auch eine Nachbearbeitung der Mittenausnehmung 7 er- folgen.
Die Führungskanäle 2 werden, wie bereits erwähnt, durch die Gestalt des Formlings bestimmt. Im Bereich der Bohrerspitze 3 können die Führungskanäle 2 gegebenenfalls aber auch nach- träglich, z. B. durch Nachbohren, in den Bohrerstab einge- bracht werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Bohrerstab-bzw. allgemeiner dem erfindungsgemäßen Werkzeug zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks-lässt sich gegenüber herkömmlichen Werkzeugen eine erhebliche Material-und Gewichtsersparnis erzielen.
Ferner ist es auf einfachere Weise möglich, eine kompakte Halterung für das Werkzeug in Betrieb vorzusehen. Durch den größeren Querschnitt der Mittenausnehmung 7 ergibt sich fer- ner ein erheblich verringerter Fließwiderstand für das Kühl- bzw. Schmiermedium. Trotz der teilweise hohlen Ausbildung des Bohrerstabs ist dessen Belastbarkeit und Leistungsfähigkeit aber im wesentlichen nicht verringert.