Spanabhebendes Werkzeug

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug nach dem Anspruch 1.

Stand der Technik:

Werkzeuge zur spanabhebenden Bearbeitung, beispielsweise Bohr-, Fräs- oder Reibahlen-Werkzeuge mit beim Bearbeitungsvorgang rotierenden Werkzeugabschnitten und/oder Werkstücken sind bekannt.

Häufig sind an derartigen Werkzeugen Funktionseinsätze fixiert vorhanden, welche bei der Bearbeitung des betreffenden Gegenstandes mit diesem in spanabhebenden Kontakt kommen. Beispielsweise werden Schneideinsätze in vorbereiteten Aufnahmeabschnitten am Werkzeug bzw. z.B. an einer Schneidplatte des Werkzeugs durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren wie beispielsweise Löten, Kleben oder Schweißen fest angebracht. Der Schneideinsatz und der Aufnahmebereich sind aufeinander abgestimmt ausgebildet, sodass nach dem stoffschlüssigen Verbinden des Schneideinsatzes dieser stabil am Werkzeug fixiert ist.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung:

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Werkzeug im Hinblick auf dessen Herstellung und Zuverlässigkeit bzw. Standzeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aufgezeigt.

Die Erfindung geht aus von einem spanabhebenden Werkzeug, zum Beispiel einem Bohr-, Fräs- oder Reibahlen-Werkzeug, mit einem Werkzeugträger und einem Schneideinsatz, der in einem Aufnahmebereich angebracht ist, indem ein Anbringabschnitt des Schneideinsatzes durch Stoffschlüssiges Fügen mit einer Gegenfläche am Aufnahmebereich verbunden ist. Der Kern der Erfindung liegt darin, im fertiggestellten Zustand des Werkzeugs mit gefügtem Schneideinsatz zwischen einem zum Anbringabschnitt benachbarten Außenabschnitt des Schneideinsatzes und einer zu diesem Außenabschnitt gegenüberliegenden Wandung des Aufnahmebereichs ein Luftspalt vorhanden ist.

Durch die Ausbildung des Luftspalts können die Schneideinsätze während bzw. nach dem stoffschlüssigen Fügen spannungsfrei in Bezug auf die durch das stoffschlüssige Fügen auftretenden Spannungen gehalten werden. Denn aufgrund des stoffschlüssigen Fügens insbesondere bei entsprechenden thermischen Fügeverfahren wie z.B. Löten oder Schweißen, können Beschädigung im Bereich der durch das stoffschlüssige Verfahren betroffenen Abschnitte am Werkzeug auftreten. Insbesondere können dadurch Risse im Schneideinsatz entstehen, welche unmittelbar beim Fügen oder im Laufe des Werkzeugeinsatzes dann zur Beschädigung bzw. bis zum völligen Versagen des Werkzeugs führen.

Mit dem Luftspalt, nachfolgend abkürzend auch als Spalt bezeichnet, können kritische Spannungen vermieden werden, weil hiermit den angrenzenden Bereichen ein Ausweichraum zur Verfügung gestellt wird, womit unterschiedliche

Wärmeausdehnungskoeffizienten der betreffenden verschiedenen Materialien insbesondere Stahl- oder Hartstoffmaterialien, keine negativen Auswirkungen mehr verursachen. Gegebenenfalls kann sich auch eine gewisse mit dem Spalt erzielbare vorteilhaftere Hitzeabfuhr beim Löten oder Schweißen positiv bemerkbar machen.

Es hat sich auch herausgestellt, dass der Spalt keine nachteiligen Einflüsse auf die Werkzeugeigenschaften bzw. Bearbeitungsleistung des Werkzeugs hat.

Der Luftspalt erstreckt sich insbesondere über die gesamte Dicke des Schneideinsatzes, z.B. bis zum Grund des Luftspalts, welcher insbesondere in Verlängerung des mit dem Anbringabschnitt verbundenen Bereichs im Aufnahmebereich bündig oder abgestuft anschließt.

Es ist insbesondere von Vorteil, dass der Spalt eine Spaltbreite von mindestens ca. 0,02 mm aufweist. Somit lässt sich ein minimal bzw. mindestens notwendiger Ausweichraum mit dem gebildeten Spalt bereitstellen. Diese Spaltmaße sind für spanabhebende Werkzeuge insbesondere bei den für die Schneideinsätze gewählten Abmessungen, Formen und/oder bevorzugt eingesetzten Materialien bzw. Materialkombinationen vorteilhaft.

Es hat sich auch gezeigt, dass der vergleichsweise dünne Spalt keine Angriffsmöglichkeiten bzw. keine Probleme im Hinblick auf Verschmutzungen, Späne oder Partikel darstellt. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die den Spalt begrenzende Wandungen eben bzw. zueinander parallel und/oder rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind, z.B. der Spalt eine im Schnitt rechtwinklige Kanalform zeigt.

Weiter wird vorgeschlagen, dass der Spalt eine Spaltbreite von maximal ca. 0,5 mm aufweist, insbesondere im Bereich von

ca . 0,1 bis ca. 0,3 mm liegt. Eine derartiges Spaltbreitenmaß, das z.B. an der Spaltöffnung oder am Spaltgrund bestimmt werden kann oder auch eine mittlere Spaltbreite sein kann, ist im Hinblick auf unerwünschtes Eindringen bzw. Festsetzen von Partikeln insbesondere Spänen im Spalt unproblematisch.

Es ist außerdem bevorzugt, dass der Spalt über seine Erstreckung ganz oder zumindest überwiegend gleichbleibend ausgebildet ist. So kann die Herstellung des Werkzeugs bzw. die Ausbildung des Aufnahmebereichs vereinfacht werden. Zum Beispiel kann eine einfach auszubildende Aussparung, Freilassung oder Anfasung am Schneideinsatz bzw. am Aufnahmebereich vorgesehen werden.

Es ist überdies bevorzugt, dass der Außenabschnitt des Schneieinsatzes und die gegenüberliegende Wandung im Aufnahmebereich zumindest nahezu planparallel zueinander ausgerichtet sind. Damit können ggf. problematische Verengungsabschnitte bzw. nicht vorteilhafte Spaltbreiten vermeiden.

Bevorzugt sind am Schneideinsatz der Außenabschnitt und der Kontaktabschnitt zueinander abgewinkelt. Insbesondere ist hier eine nahezu rechtwinklige vorteilhaft, wodurch der Schneideinsatz beispielsweise plattenförmig bzw. aus einem vorgefertigten Plattenmaterial einfach herstellbar ist. Auch eine Ausrichtung quer bzw. schräg des Außenabschnitts zum Anbringabschnitt ist möglich. Eine flächige Anlage für das stoffschlüssige Verbinden des Schneideinsatzes am Werkzeug bleibt davon unberührt. Des Weiteren lassen sich in der Regel zueinander abgewinkelte insbesondere rechtwinklig zueinander stehende Abschnitte am Schneideinsatz bzw. am Aufnahmebereich relativ leicht und reproduzierbar realisieren.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass an dem Schneideinsatz

der Anbringabschnitt und der Außenabschnitt miteinander fluchten bzw. nicht zueinander abgewinkelt sind.

Es ist insbesondere vorteilhaft, dass der Schneideinsatz an einer an dem Werkzeug aufgenommenen Schneidplatte angebracht ist. So lassen sich zum Beispiel an einem Werkzeuggrundkörper bzw. Werkzeugträger austauschbare bzw. wahlweise unterschiedliche Schneideinsätze bzw. unterschiedliche Schneidplatten anbringen. Das Werkzeug lässt sich so für unterschiedliche Anwendungszwecke bzw. Anwendungen vorteilhaft nutzen.

Die Schneidplatte kann beispielsweise mittels einer Schraubverbindung am Werkzeug angebracht sein. Die Schneidplatte kann z.B. eine rechteckige oder rautenförmige Grundform aufweisen, wobei der Schneideinsatz insbesondere in Eck- und/oder Randbereichen bevorzugt angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist an einer Schneidplatte eine symmetrische Anordnung von zumindest zwei Schneideinsätzen vorgesehen. Für die Aufnahme des Schneideinsatzes kann beispielsweise an der Schneidplatte ein auf die Abmessungen des Schneideinsatzes abgestimmter stufenförmiger Absatz vorhanden sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Erfindungsgegenstandes fluchten Abschnitte des am Werkzeug angebrachten Schneideinsatzes mit Außenseiten am Werkzeug. Insbesondere können bei eingesetztem Schneideinsatz Außenseiten des Schneideinsatzes mit angrenzenden Außenseiten der Schneidplatte fluchten bzw. bündig anschließen.

Außerdem ist es von Vorteil, dass der Schneideinsatz vollständig oder teilweise aus einem Hartstoff besteht. Damit kann das spanabhebende Werkzeug und insbesondere der Funktionsabschnitt, welcher z.B. durch den Schneideinsatz gebildet wird, im Hinblick auf das Verschleißverhalten

und/oder das Bearbeitungsergebnis verbessert werden.

Bevorzugt umfasst der Schneideinsatz ein Cermet-, Keramik-, CBN- und/oder PKD-Material. Diese Materialen sind im Hinblick auf mechanische, thermische bzw. chemische Eigenschaften besonders vorteilhaft für spanabhebende Werkzeuge einsetzbar.

Schließlich wird weiter vorgeschlagen, dass der Schneideinsatz im Aufnahmebereich angelötet, angeklebt oder angeschweißt ist. Mit diesen stoffschlüssigen Fügeverfahren lässt sich der Schneideinsatz zuverlässig und am spanabhebenden Werkzeug fixieren.

Figurenbeschreibung :

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind anhand eines in den Figuren dargestellten stark schematisierten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Im Einzelnen zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf eine stark schematisiert dargestellte Schneidplatte eines erfindungsgemäßen Werkzeugs,

Figur 2 eine Draufsicht auf die Schneidplatte gemäß Figur 1,

Figur 3 ' die Schneidplatte von der Seite gemäß Pfeil Pl in Figur 1 und

Figur 4 die Schneidplatte von der Seite gemäß Pfeil P2 in Figur 1.

In den Figuren ist eine schematisiert dargestellte

Schneidplatte 1 mit einem Durchgangsloch 2 gezeigt. Mittels • des Durchgangsloches 2 und einer Befestigungsschraube (nicht dargestellt) kann die Schneidplatte 1 an einem vorderen Teil eines Grundkörpers (nicht gezeigt) eines erfindungsgemäßen spanabhebenden Werkzeugs fest angeschraubt werden. Die Schneidplatte 1 umfasst einen Grundkörper 3, an welchem oberseitig an gegenüberliegenden Hochkant- bzw. Eckbreichen Schneieinsätze 4 und 5 angelötete sind. Dazu ist der Schneieinsatz 4 mit seiner Unterseite 4a, welche eben bzw. flächig ausgestaltet ist, auf einer Anbringfläche 10 eines stufenartigen Aufnahmebereichs 6 angelötet. Auf entsprechende Weise ist eine Unterseite 5a des Schneideinsatzes 5 an einer Anbringfläche 11 eines weiteren ebenfalls stufenartigen Aufnahmebereichs 7 angelötet. Die Schneideinsätze 4 und 5 können aus einem Hartstoff bestehen bzw. mit einer hochwiderstandsfähigen Funktionsschicht beschichtet sein.

Bei fertiggestellter Schneidplatte 1 mit am Grundkörper 3 fest fixiert angebrachten Schneideinsätzen 4 und 5 bildet sich zwischen einer Seite 4b des Schneideinsatzes 4 bzw. auf entsprechende Weise zwischen einer Seite 5b des Schneideinsatzes 5 und Wandungsabschnitten der Aufnahmebereiche 6 bzw. 7 ein Luftspalt 8 bzw. Luftspalt 9 aus, nachfolgend als Spalt 8 bzw. 9 bezeichnet. Der Spalt 8 und der Spalt 9 sind gleichartig im Querschnitt gleichbleibend rechteckförmig ausgestaltet und vollständig materialfrei bzw. bilden einen Luftspalt.

In den Figuren 1 bis 4 ist die Spaltbreite der Spalte 8 und 9 nicht realistisch, sondern zur besseren Darstellung im Vergleich zu Abmessungen der Schneidplatte 1 größer gezeigt. Die Spaltbreite s (siehe Figur 2) kann Werte zwischen ca. 0,02 mm und ca. 0,5 mm annehmen.

Die Unterseiten 4a bzw. 5a der Schneideinsätze 4 bzw. 5 sind jeweils rechtwinklig zur Seite 4b bzw. zur Seite 5b

ausgerichtet . Die Seite 5b ist etwa planparallel gegenüberliegend zu einer Wandung 12 des Aufnahmebereichs 7, wobei die Wandung 12 ebenfalls senkrecht ausgerichtet ist zur Anbringfläche 11 des Aufnahmebereichs 7.

Entsprechend ist im Aufnahmebereich 6 eine Wandung 13 senkrecht zur Anbringfläche 10 ausgerichtet und bildet eine gegenüberliegend der Rückseite 4b liegende Wandung des Spalts

Eine schräg angestellte Schneidkante 4c am Schneideinsatz 4 fluchtet mit einer Kante 14 an einer Hochkante im Eckbereich am Grundkörper 3. Entsprechend ist eine Schneidkante 5c fluchtend mit einer Kante 15 am Grundkörper 3 vorhanden.

Außerdem fluchten seitliche Schmalseiten 4d und 4e mit Schmalseiten 16 und 17 am Grundkörper 3. Auf entsprechende Weise fluchten Schmalseiten 5d und 5e am Schneideinsatz 5 mit Schmalseite 18 und 19 am Grundkörper 3. Die Anbringfläche 11 bzw. die Anbringfläche 10 sind parallel versetzt zu einer Oberseite 20 bzw. zu einer Unterseite 21 des Grundkörpers 3.

Die Dicke der Schneideinsätze 4, 5 beträgt etwa ein Drittel der Dicke des Grundkörpers 3.

Bezugszeichenliste :

1 Schneidplatte

2 Durchgangsloch

3 Grundkörper

4 Schneideinsatz 4a Unterseite

4b Seite

4c Schneidkante

4d Schmalseite

4e Schmalseite

5 Schneideinsatz 5a Unterseite

5b Seite

5c Schneidkante

5d Schmalseite

5e Schmalseite

6 äufnahmebereich

7 Aufnahmebereich

8 Spalt

9 Spalt

10 Anbringfläche

11 Anbringfläche

12 Wandung

13 Wandung

14 Kante

15 Kante

16 Schmalseite

17 Schmalseite

18 Schmalseite

19 Schmalseite 20 Oberseite 21 Unterseite