BESCHREIBUNG

Werkzeugteil und Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkzeugteils

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkzeugteils.

Ein solches Werkzeugteil weist einen Grundkörper und wenigstens einen an dem Grundkörper ausgebildeten Schneidbereich auf. Der Schneidbereich weist eine Freifläche und eine Spanfläche auf, wobei die Freifläche und die Spanfläche in einer Schneidkante aneinander grenzen.

Bei einem solchen Werkzeugteil besteht grundsätzlich das Problem eines Verschleißes während der spanenden Bearbeitung von Werkstücken. Insbesondere ist es möglich, dass die Freifläche und/oder die Spanfläche bereichsweise beschädigt oder abgetragen werden, wobei die Schneidkante stumpf wird.

Um den Verschleiß zu reduzieren, wird der Schneidbereich mit einer Beschichtung versehen, welche die Verschleißfestigkeit des Werkzeugteils erhöht. Hierdurch kann der Verschleiß zwar verzögert werden, jedoch ist das Verschleißverhalten häufig - insbesondere bei der Bearbeitung abrasiver Materialien wie beispielsweise faserverstärkten Kunststoffen oder Aluminiumlegierungen - nicht zufriedenstellend. Es tritt, wenn auch verzögert, immer noch eine Verrundung der Schneidkante auf, wodurch diese stumpf wird, der Schneiddruck steigt und die Belastung auf die Schneidkante und die Beschichtung ansteigt. Es kann zum partiellen Versagen der Beschichtung kommen, die dann abplatzt und so das darunter liegende Material dem abrasiven Werkstück direkt aussetzt. Ist eine solche Beschädigung erst einmal vorhanden, schreitet der Verschleiß des Werkzeugteils sehr schnell voran, bis die Schneidkante versagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeugteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Werkzeugteils zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten. Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Werkzeugteil geschaffen wird, bei dem die Spanfläche die auf ein Grundkörpermaterial des Grundkörpers aufgebrachte Beschichtung aufweist, wobei sich die Beschichtung bis zu der Schneidkante erstreckt und härter ist als das Grundkörpermaterial. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Freifläche ausgehend von der Schneidkante in einem Freibereich frei von der Beschichtung ist. Hierdurch weist die Freifläche in dem Freibereich, der sich unmittelbar an die Schneidkante anschließt, eine andere, insbesondere geringere Härte auf als die Spanfläche, in der sich die Beschichtung bis zu der Schneidkante erstreckt. Insoweit ist erkannt worden, dass der trotz verschleißfester Beschichtung noch verbleibende Verschleiß bei einem herkömmlichen Werkzeugteil insbesondere darauf beruht, dass die Freifläche und die Spanfläche relativ gleichmäßig verschleißen, woraus letztlich die Verrundung der Schneidkante und damit deren Stumpfwerden resultiert. Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, dass dieser Verschleißmechanismus überwunden werden kann, indem die Verschleißeigenschaften der Spanfläche einerseits und der Freifläche andererseits gezielt verschieden ausgebildet werden. Insbesondere verschleißt die Freifläche in dem Freibereich aufgrund der dort fehlenden Beschichtung schneller als die Spanfläche, sodass die Schneidkante im Bereich der Freifläche nach und nach weniger durch Material unterstützt wird und letztlich abbricht. Dadurch entsteht eine neue Bruchkante, die wiederum scharf ist, sodass die Schneidkante nicht verrundet und scharf bleibt. Die derart entstehenden Brüche beziehungsweise die Tiefe des abgetragenen Materials erstrecken sich im Bereich von maximal 0,1 mm bis zu wenigen Hundertstel Millimeter, vorzugsweise wenigen Mikrometern, sodass keine relevante Geometrieänderung in dem Schneidbereich auftritt. Vielmehr bleibt die Schneidkante definiert erhalten. Durch die sich auf der Spanfläche bis zu der Schneidkante erstreckende Beschichtung, die jedoch in dem unmittelbar an die Schneidkante anschließenden Freibereich der Freifläche ausgespart ist, ergibt sich ein Selbstschärfeffekt für das Werkzeugteil, wodurch das Verschleißverhalten verbessert und die Standzeit des Werkzeugteils erhöht ist.

Unter einem Werkzeugteil wird insbesondere ein Werkzeug, insbesondere ein Zerspanungswerkzeug, oder ein Teil eines Werkzeugs oder für ein Werkzeug, insbesondere ein Teil eines Zerspanungswerkzeugs oder für ein Zerspanungswerkzeug, insbesondere eine Schneidplatte, insbesondere Wendeschneidplatte, verstanden. Die Schneidkante ist insbesondere eine geometrisch definierte Schneide. Dass die Freifläche und die Spanfläche in der Schneidkante aneinander grenzen, bedeutet insbesondere, dass sie in der Schneidkante aufeinandertreffen. Dies wiederum bedeutet insbesondere, dass die Schneidkante eine Schnittlinie der Freifläche mit der Spanfläche darstellt. Die Freifläche und die Spanfläche sind schräg zueinander orientiert, das heißt sie schließen einen Winkel miteinander ein, der einerseits von 0° und andererseits von 180° verschieden ist, sodass sie sich schneiden, wobei die Schnittlinie die Schneidkante bildet.

Dass die Beschichtung härter ist als das Grundkörpermaterial, bedeutet insbesondere, dass die Beschichtung eine größere Härte aufweist als das Grundkörpermaterial. Die Härte kann beispielsweise angegeben werden als Universalhärte oder Martenshärte, Brinellhärte, als Vickershärte, als Rockwellhärte oder als Mohshärte; wichtig ist nur, dass jeweils dieselbe Härteskala für das Grundkörpermaterial und die Beschichtung verwendet wird.

In bevorzugter Ausgestaltung weist das Grundkörpermaterial Hartmetall auf oder besteht aus Hartmetall; oder das Grundkörpermaterial weist Schnellarbeitsstahl, auch als HSS (High Speed Steel) bezeichnet, auf oder besteht aus Schnellarbeitsstahl. Alternativ oder zusätzlich ist die Beschichtung eine Hartstoffschicht, insbesondere eine Diamantbeschichtung.

Dass die Freifläche ausgehend von der Schneidkante in einem Freibereich frei von der Beschichtung ist, bedeutet insbesondere, dass die Freifläche zumindest bereichsweise frei von der Beschichtung ist, nämlich zumindest in dem Freibereich, der unmittelbar an die Schneidkante anschließt. Der Freibereich erstreckt sich insbesondere über einen bestimmten Erstreckungsbereich senkrecht zu der Schneidkante. Insbesondere erstreckt sich der Freibereich auch zumindest über einen bestimmten Bereich entlang der Schneidkante.

Es ist gemäß einer Ausgestaltung möglich, dass sich der Freibereich vollständig über die Freifläche erstreckt, sodass insbesondere die gesamte Freifläche frei von der Beschichtung ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass sich der Freibereich entlang der gesamten Schneidkante erstreckt.

Dass die Freifläche in dem Freibereich frei von der Beschichtung ist, bedeutet insbesondere, dass die Freifläche die Beschichtung in dem Freibereich nicht aufweist. Bevorzugt weist die Freifläche in dem Freibereich keine Beschichtung auf. Insbesondere ist die Freifläche bevorzugt in dem Freibereich unbeschichtet. Der Freibereich weist bevorzugt - entgegen einer Schnittrichtung ausgehend von der Schneidkante gemessen, insbesondere senkrecht zu der Schneidkante gemessen - bevorzugt eine Breite von mindestens 0,2 mm bis höchstens 0,7 mm, vorzugsweise von mindestens 0,3 mm bis höchstens 0,6 mm auf. Ist das Werkzeugteil als Zerspanungswekzeug, insbesondere als Bohrer oder Fräser, ausgebildet, weist der Freibereich die entsprechende Breite bevorzugt zumindest im Bereich einer Schneidecke des Zerspanungswerkzeugs auf.

Ein insbesondere senkrecht zur Schneidkante gemessener Freiwinkel des Schneidbereichs beträgt bevorzugt von mindestens -3° bis höchstens +6°, vorzugsweise von mindestens -2° bis höchstens +5°, vorzugsweise von mindestens -1° bis höchstens +4°, vorzugsweise von mindestens 0° bis höchstens +3°, vorzugsweise von mindestens +1° bis höchstens +2°. Diese Wertebereiche für den Freiwinkel gelten ganz besonders für den Schneidbereich eines Werkzeugteils, das als Bohrwerkzeug, insbesondere als Bohrer, ausgebildet ist, und einen Spitzenwinkel von 90° aufweist.

Ein Spanwinkel des Schneidbereichs beträgt bevorzugt höchstens 30°, vorzugsweise weniger als 30°, vorzugsweise von mindestens 25° bis höchstens 30°. Diese Wertebereiche haben sich als besonders günstig für die Haftung der Beschichtung auf der Spanfläche des Werkzeugteils erwiesen.

Ist das Werkzeugteil als Bohrwerkzeug, insbesondere Bohrer, ausgebildet, weist es bevorzugt einen Drallwinkel von weniger als 30°, vorzugsweise höchstens 30°, vorzugsweise von mindestens 25° bis höchstens 30°, auf.

Die Beschichtung weist vorzugsweise eine Dicke oder Stärke von mindestens 4 pm bis höchstens 15 pm, vorzugsweise von mindestens 5 pm bis höchstens 12 pm, vorzugsweise von mindestens 6 pm bis höchstens 10 pm, vorzugsweise von mindestens 7 pm bis höchstens 9 pm, vorzugsweise eine Dicke von 8 pm auf.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Grundkörpermaterial in dem Freibereich exponiert oder freigelegt ist. Dies bedeutet insbesondere, dass das Grundkörpermaterial eine Oberfläche der Freifläche bildet. Insbesondere in diesem Fall ist gewährleistet, dass die Freifläche in dem Freibereich rascher verschleißt als die Spanfläche. Insbesondere ist während der Bearbeitung eines Werkstücks das Grundkörpermaterial in dem Freibereich dem Werkstückmaterial zugewandt und in unmittelbarem Kontakt mit dem Werkstückmaterial. Dadurch wird es unmittelbar von dem insbesondere abrasiven Werkstückmaterial beeinträchtigt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich - entgegen der Schnittrichtung des Werkzeugteils gesehen - an den Freibereich ein Beschichtungsbereich der Freifläche anschließt, wobei die Freifläche in dem Beschichtungsbereich die Beschichtung aufweist. In diesem Fall ist die Freifläche demnach nicht insgesamt frei von der Beschichtung, sondern lediglich bereichsweise, nämlich in dem nur einen Teil der Freifläche umfassenden Freibereich. Somit ist in vorteilhafter Weise der Verschleiß der Freifläche auch nur in dem Freibereich im Vergleich zur Spanfläche erhöht.

Unter einer Schnittrichtung wird hier eine gedachte Richtung verstanden, entlang der die Schneidkante bestimmungsgemäß bei der Bearbeitung eines Werkstücks relativ zu dem Werkstück bewegt wird. Die Schnittrichtung ist bevorzugt schräg zu der Schneidkante orientiert, insbesondere ist es möglich, dass die Schnittrichtung senkrecht auf der Schneidkante steht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Freibereich sich entlang der Schneidkante nur über eine Freilänge erstreckt, die kürzer ist als eine Schneidlänge der Schneidkante. In diesem Fall erstreckt sich demnach der Freibereich nicht insgesamt entlang der Schneidkante, sondern nur bereichsweise über die Freilänge. Entsprechend tritt auch der Selbstschärfeffekt der Schneidkante nur im Bereich der Freilänge auf.

Die Schneidlänge der Schneidkante ist insbesondere die Fänge derjenigen Erstreckung der Schneidkante, entlang derer diese scharf geschliffen ist. Vorzugsweise ist die Schneidlänge die Gesamtlänge der Schneidkante.

Dort, wo der Freibereich entlang der Schneidkante endet, ist eine Stufe gebildet, da die sich an die Freilänge anschließende Beschichtung eine endliche Dicke aufweist. Diese Stufe ist selbst scharf und hat damit schneidende Eigenschaften. Sie wird daher auch als Schneidstufe bezeichnet. Insbesondere bei der Bearbeitung faserverstärkter Materialien hat dies den zusätzlichen Vorteil, dass im Übrigen von der Schneidkante noch nicht geschnittene Fasern, die in den Bereich der Schneidstufe gelangen, von dieser geschnitten werden.

Die Schneidstufe ist bevorzugt nur wenige Zehntel Millimeter hoch. Insoweit ist es insbesondere möglich, dass beim Entfernen der Beschichtung zusätzlich zu der Beschichtung auch Grundkörpermaterial abgetragen wird, so dass im Ergebnis gegebenenfalls die Schneidstufe höher ist, als es der Höhe der Beschichtung über dem Grundkörpermaterial entspricht.

Insbesondere an einem Bohrungsrand überstehende Fasern werden häufig durch herkömmliche, als Bohrwerkzeug oder Schneidplatte für ein Bohrwerkzeug ausgebildete Werkzeugteile nicht sauber abgeschnitten, sodass der Bohrungsrand ausgefranst ist. Durch die Schneidstufe werden nun solche Fasern beim Austritt des Werkzeugteils aus dem Werkstück abgeschnitten. Insbesondere wenn das Zentrum des Werkzeugteils aus dem Material des bearbeiteten Werkstücks austritt, werden Fasern weggebogen und nicht geschnitten, weil im Bereich des Zentrums einerseits die Schnittgeschwindigkeit niedrig ist und andererseits ein Spanwinkel vergleichsweise klein, sodass die Schneidkante wenig schnittfreudig ist. Die weggebogenen, elastischen Fasern weichen aus und gleiten entlang der Schneidkante, ohne geschnitten zu werden. Durch die Schneidstufe werden die Fasern nun jedoch abgeschnitten, wenn sie längs der Schneidkante gleiten und gegen die Schneidstufe treffen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeugteil als Zerspanungswerkzeug, insbesondere als Bohrwerkzeug, insbesondere als Bohrer, insbesondere für abrasive Werkstoffe, ausgebildet ist. Die Schneidkante ist dabei insbesondere eine Stimschneide des Bohrers, das heißt eine an der Stirnseite des Bohrers angeordnete Schneide, insbesondere Hauptschneide. Bei einem solchen Bohrer verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits zuvor beschriebenen Vorteile.

Bevorzugt weist das Werkzeugteil, insbesondere Bohrwerkzeug, zwei Schneidbereiche der zuvor beschriebenen Art auf. Das Werkzeugteil ist in diesem Fall zweischneidig ausgebildet. Es ist möglich, dass das Werkzeugteil mehr als zwei solche Schneidbereiche aufweist.

Dem wenigstens einen Schneidbereich ist bevorzugt eine Spannut zugeordnet, wobei vorzugsweise die Spanfläche eine Begrenzungswandung der Spannut bildet oder durch eine Begrenzungswandung der Spannut gebildet wird. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist der Bohrer ein Wendelbohrer, wobei er wenigstens eine gewendelte Spannut aufweist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeugteil als Zerspanungswerkzeug, insbesondere als Fräswerkzeug, insbesondere als Fräser, insbesondere für abrasive Werkstoffe, ausgebildet ist. Die Schneidkante ist in diesem Fall bevorzugt eine Umfangsschneide des Fräswerkzeugs, insbesondere des Fräsers. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist - insbesondere bei einem als Bohrwerkzeug, insbesondere Bohrer, ausgebildeten Werkzeugteil, aber nicht beschränkt hierauf - vorgesehen, dass der Freibereich sich ausgehend von einer Schneidecke der Schneidkante nach radial innen nur entlang eines Teils der Schneidkante erstreckt. Eine Axialrichtung erstreckt sich hier insbesondere entlang einer gedachten Dreh- oder Mittelachse des Zerspanungswerkzeugs, insbesondere des Bohrwerkzeugs. Eine Radialrichtung steht senkrecht auf der Axialrichtung, und eine Umfangsrichtung umgreift die Axialrichtung konzentrisch. „Nach radial innen“ bedeutet dabei eine Orientierung oder Erstreckung zur Mittelachse hin.

Die Schneidecke ist insbesondere ein radial äußerster Punkt der Schneidkante; insbesondere definiert die Schneidecke einen Flugkreis der Schneidkante. Insbesondere geht die Schneidkante an der Schneidecke in eine Umfangs- oder Nebenschneide des Zerspanungswerkzeugs über. Der Freibereich ist also insbesondere radial außen an der Schneidkante vorgesehen, wobei er sich nicht vollständig bis zu einem radial inneren Ende der Schneidkante erstreckt, sondern lediglich über den genannten Teil. Dieser Teil der Schneidkante ist insbesondere die zuvor definierte Freilänge. Im Übrigen ist die Freifläche außerhalb der Freilänge zu der Mittelachse hin mit der Beschichtung versehen. Es ergibt sich somit im Übergangsbereich zwischen der Freilänge der Schneidkante und dem beschichteten Teil die zuvor bereits beschriebene axiale Schneidstufe. Der Freibereich und insbesondere die Freilänge ist bevorzugt so bemessen, dass sich entlang der Schneidkante ein homogener Verschleiß über den Freibereich ergibt. Da die Schnittgeschwindigkeit und das Zerspanvolumen von der radial äußeren Schneidecke bis zum radial inneren Ende der Schneidkante hin variieren, insbesondere abnehmen, variiert entsprechend auch der Verschleiß, wobei er insbesondere zur Mittelachse hin stark abnimmt. Somit kann im radial inneren Bereich die Beschichtung erhalten bleiben, und ein homogener Verschleiß wird erzielt, indem dieser radial innere Bereich der Schneidkante von dem Freibereich ausgenommen wird. Insbesondere hat sich gezeigt, dass es einerseits aufwendig und kompliziert wäre, die Beschichtung auch in dem radial inneren Bereich zu entfernen, wobei andererseits die Schnittgeschwindigkeit zur Mittelachse hin immer weiter abnimmt, sodass hier der Selbstschärfeffekt weniger bis nicht mehr auftreten würde.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schneidkante eine Zentrums schneide und eine Hauptschneide aufweist, wobei sich der Freibereich nur entlang der Hauptschneide erstreckt. Insbesondere im Bereich der Zentrums schneide kann die Beschichtung bestehen bleiben, da hier ohnehin aufgrund der reduzierten Schnittgeschwindigkeit kein großer Verschleiß mehr auftritt, wobei außerdem eine Entfernung der Beschichtung aufwendig und kompliziert wäre.

Bevorzugt erstreckt sich der Freibereich nur bereichsweise entlang der Hauptschneide, insbesondere ausgehend von der Schneidecke nicht bis vollständig zu der Zentrumsschneide. Vielmehr endet der Freibereich - entlang der Schneidkante - in einem radialen Abstand zu der Zentrums schneide. Insbesondere auf diese Weise kann ein möglichst homogener Verschleiß über den Freibereich entlang der Schneidkante gewährleistet werden.

Die Zentrumsschneide ist vorzugsweise in für sich genommen bekannter Weise durch eine Ausspitzung bereitgestellt.

Insgesamt weist der Schneidbereich des Zerspanungswerkzeugs, insbesondere des Bohrwerkzeugs, bevorzugt von der Mittelachse aus nach radial außen gesehen zunächst in für sich genommen bekannter Weise eine Querschneide, daran anschließend die Zentrumsschneide und wiederum daran anschließend die Hauptschneide auf.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeugteil als Schneidplatte, insbesondere als Wendeschneidplatte, insbesondere für abrasive Werkstoffe, ausgebildet ist. Auch bei einem derartigen Werkzeugteil verwirklichen sich die bereits zuvor genannten Vorteile.

Unter einem abrasiven Werkstoff wird insbesondere ein im Vergleich mit anderen Werkstoffen verschleißintensiver Werkstoffe verstanden, der insoweit einen erhöhten Verschleiß des Werkzeugteils verursacht oder das Werkzeugteil bei seiner Bearbeitung höher belastet. Insbesondere ist ein abrasiver Werkstoff ein faserverstärkter Kunststoff, insbesondere ein kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK). Solche faserverstärkten Werkstoffe wirken hochgradig abrasiv. Alternativ ist der abrasive Werkstoff eine Aluminiumlegierung, insbesondere ein Aluminium-Gusswerkstoff, insbesondere eine Aluminium-Silizium-Fegierung. Insbesondere bei der Bearbeitung abrasiver Werkstoffe verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Werkzeugteils.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugteils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Werkzeugteils oder eines Werkzeugteils nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, geschaffen wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ein an einem Grundkörper für das Werkzeugteil ausgebildeter Schneidbereich, der eine Freifläche und eine Spanfläche aufweist, wobei die Freifläche und die Spanfläche in einer Schneidkante aneinandergrenzen, wird mit einer Beschichtung beschichtet, die härter ist als ein Grundkörpermaterial des Grundkörpers. Die Beschichtung wird zumindest bereichsweise auf der Freifläche entfernt. Insbesondere wird die Beschichtung zumindest bereichs weise von der Freifläche entfernt. Insbesondere wird ein Freibereich an der Freifläche ausgebildet, der frei von der Beschichtung ist. Insbesondere wird die Beschichtung zumindest bereichs weise derart entfernt, dass der Freibereich an der Freifläche ausgebildet wird. Insbesondere wird so ein Werkzeugteil erhalten, insbesondere ein erfindungsgemäßes Werkzeugteil oder ein Werkzeugteil nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. In Zusammenhang mit dem Verfahren verwirklichen sich insbesondere die bereits in Zusammenhang mit dem Werkzeugteil erläuterten Vorteile.

Im Rahmen des Verfahrens wird als Werkzeugteil bevorzugt ein Zerspanungswerkzeug, insbesondere Bohrwerkzeug, insbesondere ein Bohrer, ein Fräswerkzeug, oder eine Schneidplatte, insbesondere zur Bearbeitung von abrasiven Werkstoffen wie faserverstärkten Werkstoffen oder Aluminiumlegierungen, insbesondere zur Bearbeitung von kohlefaserverstärkten Kunststoffen, hergestellt.

Der Schneidbereich wird insbesondere mit einer Hartstoffschicht beschichtet, vorzugsweise mit einer Diamantschicht.

Vorzugsweise wird der Schneidbereich vollständig beschichtet. Insbesondere wird die Freifläche vollständig beschichtet. Besonders bevorzugt wird der Schneidbereich einschließlich wenigstens einer Spannut vollständig beschichtet.

In bevorzugter Ausgestaltung weist bei einem als Zerspanungswerkzeug ausgebildeten Werkzeugteil der Grundkörper einen Arbeitsabschnitt sowie einen daran anschließenden Befestigungsabschnitt oder Spannabschnitt auf. Der Arbeitsabschnitt weist den wenigstens einen Schneidbereich auf. Der Befestigungsabschnitt ist eingerichtet, um das Zerspanungswerkzeug in eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Maschinenspindel, einzuspannen oder an einer Bearbeitungsmaschine zu befestigen. Bevorzugt wird zumindest der Arbeitsabschnitt vollständig mit der Beschichtung beschichtet. Beim Entfernen der Beschichtung wird bevorzugt das Grundkörpermaterial des Grundkörpers freigelegt, insbesondere exponiert. Die Beschichtung wird also in dem Freibereich insbesondere vollständig entfernt, sodas s das Grundkörpermaterial freiliegt.

Vorzugsweise wird die Beschichtung mittels eines Laserverfahrens, insbesondere durch einen Laserstrahl, insbesondere durch einen gepulsten Laserstrahl oder durch einen kontinuierlichen Laserstrahl, entfernt.

Zusätzlich zu dem Selbstschärfeffekt wird durch das Entfernen der Beschichtung von Beginn an eine sehr scharfe Schneidkante, insbesondere mit einer Schneidkantenrauigkeit von weniger als 6 pm, erhalten. Dadurch kann insbesondere vorteilhaft eine Schneidkantenvemmdung durch die ansonsten relativ dicke Beschichtung eliminiert werden. Insbesondere können Anforderungen an kleine Schneidkantenradien für die Zerspanung von Faserverbundwerkstoffen erfüllt werden. Diese Vorteile verwirklichen sich in besonderer Weise, wenn die Beschichtung mittels eines Laserverfahrens entfernt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass - vor dem Beschichten - der Schneidbereich an dem Grundkörper hergestellt, insbesondere ausgebildet wird. Bevorzugt wird der Schneidbereich durch Schleifen des Grundkörpers an dem Grundkörper ausgebildet.

Vor dem Herstellen des Schneidbereichs wird bevorzugt der Grundkörper bereitgestellt. Insbesondere wird als Grundkörper bevorzugt ein Hartmetallstab oder eine Hartmetallplatte bereitgestellt. Der Grundkörper weist bevorzugt Hartmetall als Grundkörpermaterial auf. Der Grundkörper kann aber auch ein anderes Material, insbesondere Schnellarbeitsstahl, insbesondere HSS, aufweisen. Insbesondere kann der Grundkörper aus einem der genannten Materialien bestehen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass - vor dem Beschichten - in die Freifläche eine Freistellung in einem Abstand zu der Schneidkante eingebracht wird. Dies bedeutet insbesondere, dass Material von der Freifläche weggenommen oder entfernt wird. Bevorzugt wird die Freistellung als Vertiefung, als zusätzliche Schräge oder Abschrägung an der Freifläche oder im Bereich der Freifläche, oder als Stufe ausgebildet. Die Freistellung definiert bevorzugt eine Begrenzung des späteren Freibereichs und erleichtert in vorteilhafter Weise das Entfernen der Beschichtung in dem Freibereich durch das Bereitstellen einer definierten Begrenzung. Dass die Freistellung in einem Abstand zu der Schneidkante in die Freifläche eingebracht wird, bedeutet insbesondere, dass die Freistellung senkrecht zu der Schneidkante von dieser beabstandet ist, insbesondere entgegen der Schnittrichtung.

Bevorzugt wird die Beschichtung nur in dem Freibereich entfernt, der einerseits von der Schneidkante und andererseits von der Freistellung begrenzt wird. Somit ist die geometrische Ausgestaltung und insbesondere Erstreckung des Freibereichs bereits vor dem Entfernen der Beschichtung festgelegt, und es ist in besonders definierter und einfacher Weise möglich, die Beschichtung zu entfernen, sodass insbesondere das Grundkörpermaterial in dem Freibereich freigelegt wird.

Das hier vorgeschlagene Verfahren ist besonders einfach und kostengünstig durchführbar, insbesondere da es keiner selektiven Beschichtung des Grundkörpers bedarf; vielmehr wird dieser zunächst zumindest in dem Schneidbereich vollständig beschichtet, wobei anschließend die Beschichtung in definierter Weise in dem Freibereich wieder entfernt wird.

Der Freibereich wird bevorzugt so ausgebildet, wie dies zuvor in Zusammenhang mit dem Werkzeugteil erläutert wurde.

Das Werkzeugteil weist bevorzugt die Freistellung auf, die gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahrens schritt vor dem Beschichten in die Freifläche in dem Abstand zu der Schneidkante eingebracht wird. Der Freibereich ist also auch bei dem hier vorgeschlagenen Werkzeugteil bevorzugt einerseits durch die Schneidkante und andererseits durch die Freistellung begrenzt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugteils;

Figur 2 eine stirnseitige Draufsicht auf das Werkzeugteil gemäß Figur 1;

Figur 3 eine Seitenansicht des Werkzeugteils gemäß den Figuren 1 und 2;

Figur 4 eine perspektivische Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugteils, und

Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugteils. Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugteils 1, das hier in bevorzugter Ausgestaltung als Zerspanungswerkzeug 2, hier insbesondere als Bohrwerkzeug 4, insbesondere als Bohrer ausgebildet ist. Das Werkzeugteil 1 ist insbesondere eingerichtet zur Bearbeitung von abrasiven Werkstücken, die vorzugsweise faserverstärkten Kunststoff oder eine Aluminiumlegierung umfassen, insbesondere von Werkstücken, die kohlefaserverstärkten Kunststoff oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe umfassen.

Das Werkzeugteil 1 weist einen Grundkörper 3 mit wenigstens einem an dem Grundkörper 3 ausgebildeten Schneidbereich 5, hier genau zwei Schneidbereichen 5, auf. Die beiden Schneidbereiche 5 sind identisch zueinander ausgebildet, sodass im Folgenden nur einer der Schneidbereiche 5 näher erläutert wird, wobei es nicht darauf ankommt, welcher dieser Schneidbereiche 5 dies ist.

Der Schneidbereich 5 umfasst eine Freifläche 7 und eine Spanfläche 9, die in einer Schneidkante 11 aneinandergrenzen. Die Spanfläche 9 weist eine auf ein Grundkörpermaterial des Grundkörpers 3 aufgebrachte, sich bis zu der Schneidkante 11 erstreckende Beschichtung 13 auf, die härter ist als das Grundkörpermaterial. Bevorzugt ist das Grundkörpermaterial Hartmetall, und die Beschichtung ist eine Hartstoffschicht, insbesondere eine Diamantschicht.

Die Freifläche 7 ist ausgehend von der Schneidkante 11 in einem Freibereich 15 frei von der Beschichtung. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise verschiedene Verschleißbedingungen bei der Bearbeitung eines Werkstücks für die Freifläche 7 einerseits und die Spanfläche 9 andererseits bereitgestellt, wobei die Freifläche 7 schneller abgetragen wird. Hierdurch verliert die Schneidkante 11 im Bereich der Freifläche 7 an mechanischer Unterstützung und bricht sukzessive ab, wobei sie an der Bruchkante jeweils wieder neu scharf ist, sodass das Werkzeugteil 1 in vorteilhafter Weise einen Selbstschärfeffekt aufweist. Auf diese Weise kann der Verschleiß des Werkzeugteils 1 insgesamt vermindert und dessen Standzeit verlängert werden. Dies gilt ganz besonders für die Bearbeitung abrasiver Materialien wie beispielsweise faserverstärkter Kunststoffe oder Aluminiumlegierungen.

Bevorzugt ist das Grundkörpermaterial in dem Freibereich 15 exponiert oder freigelegt.

Zur Bearbeitung eines Werkstücks wird bevorzugt eine Relativdrehung zwischen dem Werkzeugteil 1 und dem Werkstück um eine Mittelachse M des Werkzeugteils 1 bewirkt, hier gemäß Figur 1 entgegen der Uhrzeigerrichtung, wobei dies eine Schnittrichtung für die Schneidkante 11 definiert, die durch einen Pfeil P angedeutet ist.

Entgegen der Schnittrichtung schließt sich an den Freibereich 15 ein Beschichtungsbereich 17 an, in dem die Freifläche 7 die Beschichtung aufweist.

Anhand von Figur 1 wird deutlich, dass die Schneidkante 11 insbesondere eine Stimschneide des Bohrers ist. Weiter wird deutlich, dass sich der Freibereich 15 ausgehend von einer Schneidecke 19 der Schneidkante 11 nach radial innen, das heißt zu der Mittelachse M hin, nur entlang eines Teils der Schneidkante 11 erstreckt. Entlang des verbleibenden Teils ist die Freifläche 7 beschichtet. Im Bereich des Übergangs zwischen dem unbeschichteten Teil, also dem Freibereich 15, und dem beschichteten Teil ist insbesondere - entlang der Schneidkante 11 gesehen - eine axiale Schneidstufe 21 ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass bei einem Durchtritt das Werkzeugteil 1 durch ein Werkstück, das faserverstärkten Kunststoff aufweist, über eine Bohrungswandung vorstehende Fasern durch die scharfe Schneidstufe 21 sicher abgeschnitten werden, während sie entlang der Schneidkante 11 gleiten, wo sie schließlich auf die Schneidstufe 21 treffen und dort geschnitten werden.

Die Schneidkante 11 ist insbesondere unterteilt in eine Hauptschneide 23, die radial außen angeordnet ist und sich bis zu der Schneidecke 19 erstreckt, sowie eine insbesondere durch Ausspitzen des Bohrers entstandene Zentrums schneide 25. Der Freibereich 15 erstreckt sich dabei nur entlang der Hauptschneite 23, insbesondere - wie in Figur 1 erkennbar - nur bereichsweise entlang der Hauptschneide 23, nämlich ausgehend von der Schneidecke 19 radial nach innen nicht bis zu einem Übergang 27 in die Zentrumsschneide 25. Insbesondere auf diese Weise kann ein homogener Verschleiß und damit ein homogenes Selbstschärfen der Schneidkante 11 sichergestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Stirnseite des Werkzeugteils 1 gemäß Figur 1.

Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.

Der einfacheren Darstellung wegen sind hier die Bezugszeichen mehrheitlich lediglich an einem der Schneidbereiche 5 angegeben; der andere Schneidbereich 5 ist - wie ausgeführt - identisch ausgebildet. Wiederum lediglich der größeren Klarheit wegen sind manche Bezugszeichen nur dem anderen Schneidbereich 5 zugeordnet.

Anhand von Figur 2 sind gut die verschiedenen Schneidenabschnitte des Schneidbereichs 5 zu erkennen, wobei ausgehend von der Mittelachse M radial auswärts zu der Schneidecke 19 hin zunächst eine Querschneide 26, dann die Zentrums schneide 25, sowie dann die Hauptschneide 23 vorgesehen sind. In Umfangsrichtung schließt sich an die Schneidecke 19 bevorzugt eine Rundschlifffase 31 an.

In Figur 2 ist auch dargesteht, dass der Freibereich 15 sich entlang der Schneidkante 11 nur über eine Freilänge 33 erstreckt, die kürzer ist als eine Schneidlänge, insbesondere als eine Gesamtlänge, der Schneidkante 11.

Weiterhin ist in Figur 2 dargesteht, dass die Freifläche 7 einen ersten Freiflächenabschnitt 35 und einen zweiten Freiflächenabschnitt 37 aufweist, wobei der erste Freiflächenabschnitt 35 den Freibereich 15 sowie die Freistellung 29 umfasst. Der zweite Freiflächenbereich 37 ist schräg zu dem ersten Freiflächenbereich 35, insbesondere zu der Freistellung 29, angeordnet. Die Freistellung 29 bildet gemeinsam mit dem zweiten Freiflächenabschnitt 37 den Beschichtungsbereich 17.

Gut erkennbar ist in Figur 2 auch die Schneidstufe 21. Insbesondere erstreckt sich die Freilänge 33 zwischen der Schneidecke 19 einerseits und der Schneidstufe 21 andererseits. Insbesondere wird die Freilänge 33 durch die Schneidecke 19 einerseits und die Schneidstufe 21 andererseits begrenzt.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Werkzeugteils 1 gemäß den Figuren 1 und 2. Dabei fällt der Blick des Betrachters in Figur 3 in dem linken Schneidbereich 5 auf die Spanfläche 9, die in dem rechten Schneidbereich 5 für den Betrachter verdeckt ist. In dem rechten Schneidbereich 5 sind dafür sehr gut die verschiedenen Abschnitt der Freifläche 7 und insbesondere auch der Freibereich 15 zu erkennen.

Den Schneidbereichen 5 ist noch bevorzugt jeweils eine Spannut 39 zugeordnet, wobei die Spanfläche 9 zugleich eine Wandung der Spannut 39 ist. Der hier dargestellte Bohrer ist insbesondere ein Wendelbohrer, wobei die Spannuten 39 gewendelt sind. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugteils 1. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Werkzeugteil 1 als Zerspanungswerkzeug 2, hier nämlich als Fräswerkzeug 6, insbesondere als Fräser, ausgebildet. Ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Werkzeugteil 1 auch in diesem Fall insbesondere eingerichtet zur Zerspanung abrasiver Werkstoffe. Das Fräswerkzeug 6 weist insbesondere eine Mehrzahl vorzugsweise identisch ausgebildeter Schneidbereiche 5 auf, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen hier Bezugszeichen nur an zwei Schneidbereichen 5, und aufgeteilt auf die Schneidbereiche 5 vorgesehen sind. Die Schneidkante 11 ist in den Schneidbereichen 5 hier insbesondere jeweils eine Umfangsschneide 41 des Fräswerkzeugs 6. Im Übrigen sind in Figur 4 der Grundkörper 3, die Freifläche 7, die Lage der Spanfläche 9, die Anordnung der Beschichtung 13, der Freibereich 15 sowie der Beschichtungsbereich 17 zu erkennen. Das Fräswerkzeug 6 weist auch Spannuten 39 auf, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine mit dem entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet ist. Diese Spannuten 39 sind hier insbesondere geradlinig ausgebildet.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugteils 1. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist das Werkzeugteil 1 als Schneidplatte 8, insbesondere als Wendeschneidplatte 10, vorzugsweise mit zwei Schneidbereichen 5, ausgebildet. Ebenso wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel das Werkzeugteil 1 eingerichtet zur Zerspanung von abrasiven Werkstoffen. In Figur 5 sind insbesondere der Grundkörper 3, die Freifläche 7, die Spanfläche 9, die Schneidkante 11, die Anordnung der Beschichtung 13, der Freibereich 15, der Beschichtungsbereich 17 und auch die Schneidecke 19 gut zu erkennen.

Das Werkzeugteil 1 wird unabhängig von seiner konkreten Ausgestaltung bevorzugt hergestellt, indem der Grundkörper 3 - insbesondere in Form eines Hartmetallstabs oder einer Harmetallplatte - bereitgestellt wird, und indem wenigstens ein Schneidbereich 5 an dem Grundkörper 3 ausgebildet wird. Anschließend wird der Schneidbereich 5 mit der Beschichtung 13, insbesondere der Hartstoffschicht, insbesondere Diamantschicht, beschichtet. Anschließend wird die Beschichtung 13 - vorzugsweise mittels eines Laserverfahrens - zumindest bereichsweise auf der Freifläche 7 oder von der Freifläche 7 entfernt, sodass letztlich der Freibereich 15 ausgebildet wird. Es ist auch möglich, dass der Grundkörper 3 bereits mit einem fertig ausgebildeten Schneidbereich 5 bereitgestellt wird, sodass lediglich noch die Beschichtung 13 aufgebracht und anschließend zumindest bereichsweise wieder von der Freifläche 7 entfernt wird. Das Bereitstellen des unversehrten Grundkörpers 3 sowie das Herstellen des wenigstens einen Schneidbereichs 5 gehören also nicht zwingend zu dem Herstellungsverfahren.

Bevorzugt wird vor dem Beschichten in einem Abstand zu der Schneidkante 11 eine Freistellung 29 in die Freifläche 7 eingebracht. Die Beschichtung 13 wird dann vorzugsweise nur in dem Freibereich 15 entfernt, der einerseits von der Schneidkante 11 und andererseits von der Freistellung 29 begrenzt wird. Auf diese Weise definiert letztlich die Freistellung 29 den Freibereich 15.