DE10102697A1 - Fine processing tool used for fine processing bores in hard materials has a cutting part consisting of a plate-like cutting body made from an ultra-hard cutting material and a hard metal substrate - Google Patents
Fine processing tool used for fine processing bores in hard materials has a cutting part consisting of a plate-like cutting body made from an ultra-hard cutting material and a hard metal substrateInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft spanabhebende Werkzeuge zur Feinbearbeitung von Bohrungen, hauptsächlich in harten Werkstoffen, mit mindestens 1 Schneidscheibe. Bei der Feinbearbeitung von Bohrungen in gehärteten oder harten Werkstoffen mit einer Härte von größer 42 HRC werden hauptsächlich die Verfahren Schleifen und Honen angewandt und in der Regel auf getrennten Maschinen durchgeführt.The invention relates to cutting tools for fine machining Bores, mainly in hard materials, with at least 1 cutting disc. When finishing bores in hardened or hard materials with With a hardness of more than 42 HRC, the processes grinding and Honing applied and usually carried out on separate machines.
Für eine wirtschaftliche Feinbearbeitung von Bohrungen in gehärteten Werkstoffen fehlen bislang Werkzeuge, welche auch auf Bearbeitungszentren eine wirtschafliche Feinstbearbeitung von gehärteten Bohrungen ermöglichen.For economical fine machining of bores in hardened materials So far, tools have been lacking which are also economical on machining centers Allow fine machining of hardened bores.
Zur spanabhebenden Außenbearbeitung von gehärteten Werkstoffen werden bekanntermaßen CBN (kubisches Bornitrid z. B. Borazon Hersteller GE, Amborite Hersteller De Beers) als Schneidstoff verwendet.For external machining of hardened materials As is known, CBN (cubic boron nitride e.g. Borazon manufacturer GE, Amborite Manufacturer De Beers) used as cutting material.
Hierbei werden die Schneiden bzw. Schneidecken des Werkzeuges oder der Wendeschneidplatten durch Einlöten von CBN-Blanks oder -Segmenten belegt oder Voll-CBN-Schneiden durch eine Klemmverbindung, eingesetzt.Here, the cutting or cutting corners of the tool or the Inserts covered by soldering CBN blanks or segments or Full CBN cutting through a clamp connection.
Für Drehwerkzeuge mit einer Schneide oder für Wendeschneidplatten und Fräswerkzeuge mit wenigen Schneiden ist dies ohne größere Probleme möglich, da für das Anbringen der CBN-Schneiden ausreichend Platz zur Verfügung steht. For turning tools with one cutting edge or for indexable inserts and Milling tools with a few cutting edges, this is possible without major problems because there is sufficient space available for attaching the CBN blades.
Bei Werkzeugen zur Bohrungsfeinbearbeitung, insbesondere bei kleinen Durchmessern ist es bisher nicht möglich, eine für die Hartbearbeitung von Bohrungen notwendige große Schneidenzahl aus ultraharten Schneidstoffen wie CBN unterzubringen. Der dafür notwendige Platz bzw. die für eine Verbindung von Trägerkörper und Schneidstoff notwendige Größe der Verbindungsfläche zwischen Schneidstoff und Träger ist insbesondere bei kleinen Werkzeugdurchmessern nicht vorhanden.For tools for fine bore machining, especially for small ones So far it is not possible to use a diameter for the hard machining of Large number of cutting edges made of ultra-hard cutting materials such as To accommodate CBN. The space required for this or for a connection of Carrier body and cutting material necessary size of the interface between Cutting material and carrier are not, especially with small tool diameters available.
Eine ausreichend große Fläche ist aber notwendig, damit die bei einer Bearbeitung von gehärteten Materialien auftretenden, hohen Schnittkräfte nicht zu einem Lösen der Hartstoffschneiden führt.A sufficiently large area is necessary, however, so that when machining high cutting forces occurring from hardened materials do not lead to loosening the hard material cutting leads.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, ein Werkzeug so zu gestalten, daß eine Vielzahl von Schneiden aus ultraharten Schneidstoffen, wie z. B. CBN, so am Trägerkörper angebracht werden können, daß diese auch bei kleinen Werkzeugdurchmessern, die bei der Bearbeitung von gehärteten Materialien auftretenden hohen Schnittkräfte aufnehmen können. Gleichzeitig soll der Schneidkörper so gestaltet werden, daß eine für das Bearbeiten von gehärteten Werkstoffen optimale Schneidengeometrie ausgeführt werden kann.The object underlying the invention is now a tool like this to design a variety of cutting edges made of ultra-hard cutting materials, such as z. B. CBN, can be attached to the carrier body so that they also small tool diameters used in the machining of hardened materials occurring high cutting forces can absorb. At the same time Cuts are designed so that one is hardened for machining Materials optimal cutting geometry can be carried out.
Diese Aufgabe ist bei Werkzeugen mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Werkzeuge sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved in tools with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the tools according to the invention are the subject of Dependent claims.
Vorteilhaft ist bei den erfindungsgemäßen Werkzeugen mit Durchmessern von ca. 1-20 mm die Aufteilung des Schneidkörpers in einzelne Schneidscheiben, aus dem Schneidstoff CBN, längs der Werkzeugachse.It is advantageous for the tools according to the invention with diameters of approx. 1-20 mm the division of the cutting body into individual cutting disks the cutting material CBN, along the tool axis.
Diese einzelnen Scheiben können als massive CBN-Platte, als CBN-Platte mit Hartmetall-Träger oder als Sandwichplatte (Hartmetall-CBN-Hartmetall) ausgeführt sein. These individual disks can be used as a solid CBN plate or as a CBN plate Tungsten carbide carrier or as a sandwich plate (carbide-CBN carbide) his.
Die einzelnen Schneidstoff-Scheiben können durch Löten, Sintern, Kleben, Laserschweißen, Schrauben oder andere Verfahren untereinander oder mit dem Trägerkörper verbunden sein.The individual cutting material discs can be soldered, sintered, glued, Laser welding, screwing or other processes with each other or with the Carrier body to be connected.
Auf einer oder beiden Seiten der Scheibenplanfläche können vorzugsweise radial verlaufende Kanäle, welche Verbindung zum zentralen Kühlkanal haben, eingearbeitet sein.On one or both sides of the flat disc surface can preferably be radial running channels, which have a connection to the central cooling channel, be incorporated.
Der im Durchmesser fertig bearbeitete Scheibenblock, mit dem daran anschließenden Trägerkörper bzw. Schaft, kann durch Nutenschleifen, die für den jeweiligen Bearbeitungsfall optimale Geometrie dergestalt erhalten, daß das Werkzeug am Umfang einzelne Schneiden aus dem ultraharten Schneidstoff aufweist.The disc block, finished in diameter, with the attached adjoining carrier body or shaft, can be by groove grinding, which for the receive optimal geometry in such a processing case that the Tool on the circumference of individual cutting edges made of the ultra-hard cutting material having.
Hierbei können die Werkzeuge gerade genutet, rechtsspiral-genutet oder linksspiral-genutet und mit unterschiedlichem, dem Anwendungsfall angepassten Spiralwinkel, gefertigt werden.The tools can be straight, right-hand spiral or left spiral-grooved and with different, adapted to the application Spiral angle, are manufactured.
Die jeweilige Ausführung kann in verschiedene Teilungsarten (gleiche-, ungleiche, extrem ungleiche Teilung), sowie mit oder ohne Führungsleisten ausgelegt werden.The respective design can be divided into different types of division (same, unequal, extremely uneven division), as well as with or without guide rails.
Größere Werkzeuge mit Durchmessern von ca. 12-100 mm mit Schaft- und Trägerteil lassen sich mit auswechselbaren Schneidköpfen herstellen, so daß bei Verschleiß des Schneidenteils der Schaft und Träger wieder verwendet werden kann. Außerdem lassen sich größere Durchmesser mit festen oder einstellbaren, mehrschneidigen Schneidkassetten ausführen.Larger tools with diameters of approx. 12-100 mm with shank and Carrier part can be made with interchangeable cutting heads, so that at Wear of the cutting part of the shaft and carrier can be reused can. In addition, larger diameters with fixed or adjustable, Execute multi-bladed cutting cartridges.
Zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, welche die Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise wiedergeben. To further explain the subject matter of the invention, reference is made to the drawings Reference is made to the embodiments of the invention for example play.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Ansicht eines Feinbearbeitungswerkzeuges mit einer Schneidscheibe Fig. 1 is a view of a finishing tool with a cutting disc
Fig. 2 eine Ansicht eines Feinbearbeitungswerkzeuges mit einer ringförmigen Schneidscheibe, ohne Hartmetallsubstrat Fig. 2 is a view of a finishing tool with an annular cutting disc, without a hard metal substrate
Fig. 3 eine Ansicht eines Feinbearbeitungswerkzeuges mit einer ringförmigen Schneidscheibe, mit Hartmetallsubstrat. Fig. 3 is a view of a finishing tool with an annular cutting disc, with a hard metal substrate.
Fig. 4 eine Ansicht eines Reibwerkzeuges mit Vorschneider, mit 4 Schneidscheiben Fig. 4 is a view of a reaming tool with pre-cutter, with 4 cutting disks
Fig. 5 eine Ansicht eines Stufen-Reibwerkzeuges mit 2 Schneidscheiben und mit radialer und axialer Kühlmittelzufuhr. Fig. 5 is a view of a step reaming tool with 2 cutting disks and with radial and axial coolant supply.
Fig. 6 eine Ansicht eines Stufen-Reibwerkzeuges mit 2 Schneidscheiben und Führungszapfen mit Zentrierbohrung Fig. 6 is a view of a step reaming tool with 2 cutting disks and guide pin with center hole
Fig. 7 einen Schnitt durch einen Schneidkörper mit zentraler Kühlbohrung Fig. 7 shows a section through a cutting body with a central cooling bore
Fig. 8 einen Schnitt durch einen Schneidkörper mit radialen, in den zentralen Kühlkanal mündenden, Kanälen. Fig. 8 shows a section through a cutter body with radial, opening into the central cooling channel, channels.
Fig. 9 Schnitt durch einen Schneidkörper mit 2 axialen Kühlbohrungen und Verbindungskanälen zu den Spannuten Fig. 9 section through a cutting body with 2 axial cooling bores and connecting channels to the flutes
Fig. 10 einen Schnitt durch einen Schneidkörper mit 3 axialen Kühlbohrungen und Verbindungskanälen zu den Spannuten. Fig. 10 shows a section through a cutting body with 3 axial cooling bores and connecting channels to the flutes.
Fig. 11 einen Schnitt durch einen Schneidkörper mit 4 axialen Kühlbohrungen und Verbindungskanälen zu den Spannuten. Fig. 11 is a section through a cutter body 4 with axial cooling holes and connection channels to the flutes.
Fig. 12 Schneidengeometrie einer Schneide der Schneidscheibe mit positivem Spanwinkel und Schutzfase Fig. 12 cutting edge geometry of a cutting edge of the cutting disc with positive rake angle and protective chamfer
Fig. 13 Schneidengeometrie einer Schneide mit Spanwinkel 0° und Schutzfase Fig. 13 cutting edge geometry of a cutting edge with rake angle 0 ° and protective chamfer
Fig. 14 Schneidengeometrie einer Schneide mit negativem Spanwinkel, ohne Schutzfase Fig. 14 cutting edge geometry of a cutting edge with a negative rake angle, without protective chamfer
Fig. 15 einen Schnitt durch einen Schneidkörper mit einfachem Anschnitt Fig. 15 is a section through a cutter body with a simple gate
Fig. 16 einen Schnitt durch einen Schneidkörper mit Stirnanschnitt Fig. 16 is a section through a cutter body with end chamfer
Fig. 17 einen Schnitt durch einen Schneidkörper mit doppelten Anschnitt und Führungszapfen mit Zentrierbohrung im Hartstoffträger Fig. 17 shows a section through a cutting body with a double gate and guide pin with center hole in the hard material carrier
Fig. 18 einen Schnitt durch einen Schneidkörper mit einfachem Anschnitt und Führungszapfen Fig. 18 shows a section through a cutting body with a simple gate and guide pin
Fig. 19 einen Schnitt durch einen Schneidscheiben-Körper Fig. 19 shows a section through a cutting disc body
Fig. 20 Einen Schnitt durch einen Sandwich-Schneidscheibenkörper Fig. 20 A section through a sandwich cutting body
Fig. 21 einen Schnitt durch einen Schneidscheiben-Körper mit Schneidstoff-Ring Fig. 21 is a section through a cutting discs body with cutting material ring
Fig. 22 einen Schnitt durch einen Schneidscheiben-Körper mit Schneidstoff-Ring und Zentrierbohrung Fig. 22 is a section through a cutting plate body with cutting material and centering ring
Das in Fig. 1 gezeigte Feinbearbeitungswerkzeug zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Werkzeuges mit einer CBN-Schneidscheibe. Die CBN-Schicht (1) und das Hartmetallsubstrat (2) sind üblicherweise durch einen Sinterprozess verbunden und bilden zusammen den Schneidscheiben-Rohling (S).The fine machining tool shown in FIG. 1 shows a possible configuration of the tool with a CBN cutting disc. The CBN layer ( 1 ) and the hard metal substrate ( 2 ) are usually connected by a sintering process and together form the blank cutting disc (S).
Der CBN-Schneidscheiben-Rohling (S) wird durch ein geeignetes Verfahren, wie Löten, Sintern, Kleben vorzugsweise durch Löten mit dem Träger (3) verbunden und durch übliche Schleifverfahren auf den geforderten Durchmesser gebracht. Dieser, in den Schneiddurchmessern fertig bearbeitete Scheibenblock, mit dem daran anschließenden Schaftteil (6) kann durch Nutenschleifen mit der für den Anwendungsfall nötigen Anzahl Schneiden versehen werden. The CBN cutting disc blank (S) is connected to the carrier ( 3 ) by a suitable method, such as soldering, sintering, gluing, preferably by soldering, and is brought to the required diameter by conventional grinding methods. This disc block, finished in the cutting diameters, with the adjoining shaft part ( 6 ) can be provided with the number of cutting edges required for the application by groove grinding.
Dabei können die Werkzeuge mit beliebigen, dem jeweiligen Anwendungsfall angepassten Spiralwinkeln gefertigt werden. Die jeweilige Ausführung kann geradegenutet, rechtsspiral- oder linksspiralgenutet sein und gleiche, ungleiche oder extrem ungleiche Teilung aufweisen.The tools can be used with any particular application adapted spiral angles are manufactured. The respective execution can be grooved, right-hand spiral or left-hand spiral grooved and the same, unequal or have extremely uneven pitches.
Hierbei können die Schneiden entsprechend den Einsatzbedingungen des Werkzeuges mit der optimalen Schneidengeometrie (Fig. 12-Fig. 14) und den geeigneten Anschnitten (Fig. 15-Fig. 18) gefertigt werden.Here, the cutting edges can be manufactured according to the conditions of use of the tool with the optimal cutting edge geometry ( Fig. 12- Fig. 14) and the suitable gates ( Fig. 15- Fig. 18).
Das in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigte Feinbearbeitungswerkzeug hat anstelle der vollflächigen CBN-Schicht (1) von Fig. 1 einen CBN-Ring (9). Dieser kann direkt auf dem Trägerkörper (3) aufgebracht sein (Fig. 2), oder auf einem Hartmetallsubstrat (2) (Fig. 3) und mit diesem gemeinsam auf dem Träger (3) befestigt sein. Da der Schneidstoff hierbei nur im Schneidenbereich angeordnet ist und sich nicht über den ganzen Werkzeugdurchmesser erstreckt, lassen sich damit auch größere Durchmesser wirtschaftlich herstellen.The finishing tool shown in Fig. 2 and Fig. 3, instead of the full-surface CBN-layer (1) of FIG. 1 is a CBN-ring (9). This can be applied directly to the carrier body ( 3 ) ( FIG. 2), or on a hard metal substrate ( 2 ) ( FIG. 3) and fastened together with this on the carrier ( 3 ). Since the cutting material is only arranged in the cutting area and does not extend over the entire tool diameter, larger diameters can also be produced economically.
Das in Fig. 4 gezeigte Feinbearbeitungswerkzeug ist analog zu dem in Fig. 1 gezeigten Werkzeug aufgebaut. Anstelle von 1 Schneidscheibe (S) besteht der Schneidkörper jedoch aus mehreren, im Beispiel 4, Schneidscheiben (S1, S2, S3, S4).The fine machining tool shown in FIG. 4 is constructed analogously to the tool shown in FIG. 1. Instead of 1 cutting disc (S), the cutting body consists of several, in the example 4, cutting discs (S1, S2, S3, S4).
Damit lassen sich Stufenwerkzeuge mit mehreren unterschiedlichen Durchmessern herstellen. Außerdem sind radiale Kanäle (41, 42, 43, 44) zwischen einer zentralen Bohrung (5) und den Spannuten zur Spänebeseitigung und evtl. Kühlung vorgesehen.This means that step tools with several different diameters can be produced. In addition, radial channels ( 41 , 42 , 43 , 44 ) are provided between a central bore ( 5 ) and the flutes for chip removal and possibly cooling.
Fig. 5 zeigt ein Feinbearbeitungswerkzeug, welches im vorderen Schneidenbereich radiale Kühlkanäle und am Schneidkörperende einen Umlenkungsring (8) aufweist, welcher das Kühlmittel zur besseren Spänebeseitigung in axialer Richtung umlenkt. Fig. 5 shows a finishing tool which has radial cooling channels in the front cutting area and a deflection ring ( 8 ) at the cutting body end, which deflects the coolant in the axial direction for better chip removal.
Das in Fig. 6 gezeigte Feinbearbeitungswerkzeug weist in dem, der CBN-Schicht (11) vorangestellten, Hartmetallsubstrat (21) einen Führungszapfen (FZ) mit Zentrierbohrung (7) auf. Diese ermöglicht eine höhere Rundlaufgenauigkeit bei der Herstellung des Werkzeuges.The fine machining tool shown in FIG. 6 has a guide pin (FZ) with a centering bore ( 7 ) in the hard metal substrate ( 21 ) preceding the CBN layer ( 11 ). This enables higher concentricity in the manufacture of the tool.
In Fig. 7-Fig. 11 sind verschiedene Varianten der Kühlmittelzufuhr dargestellt. Fig. 7 zeigt ein Werkzeug mit zentralem Kühlkanal (5) und Austritt stirnseitig. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Feinbearbeitungswerkzeug sind die Spannuten durch radiale Kanäle (4) mit dem zentralen Kühlkanal (5) verbunden.In Fig. 7 Fig. 11 different variants of the coolant supply are shown. Fig. 7 shows a tool with a central cooling channel ( 5 ) and exit on the front. In the fine machining tool shown in FIG. 8, the flutes are connected to the central cooling channel ( 5 ) by radial channels ( 4 ).
Fig. 9-Fig. 11 zeigen Werkzeuge mit 2, mit 3 und mit 4 axialen Kühlbohrungen (5) und mit Verbindungskanälen (4) zu den Spannuten (SP). Fig. 9 Fig. 11 show tools 2, 3 and 4 with axial cooling holes (5) and with connecting channels (4) to the flutes (SP).
In Fig. 19 ist der aus der CBN-Schicht (1) und dem Hartmetallsubstrat (2) bestehende Schneidscheiben-Rohling dargestellt. Dieser kann außer in der vollflächigen Ausführung auch mit zentraler Bohrung (5) ausgeführt sein.In Fig. 19, consisting of the CBN layer (1) and the existing cemented carbide substrate (2) cutting disk blank is illustrated. In addition to the full-surface version, this can also be designed with a central bore ( 5 ).
Der in Fig. 20 dargestellte Sandwich-Schneidscheibenkörper besteht aus der CBN-Schicht (1) und diese einschließenden Hartmetall-Substrat (2) vorzugsweise können die Sandwich-Schneidscheibenkörper mit zentraler Bohrung (5) ausgeführt sein.The sandwich cutting disc body shown in FIG. 20 consists of the CBN layer ( 1 ) and this hard metal substrate ( 2 ) enclosing it, the sandwich cutting disc bodies can preferably be designed with a central bore ( 5 ).
Die in Fig. 21 und Fig. 22 gezeigten Ausführungen haben anstelle der flächigen CBN-Schicht (1) einen CBN-Ring (9). Damit lassen sich auch größere Durchmesser wirtschaftlich herstellen, da der Schneidstoff hierbei nur im Schneidenbereich angeordnet ist und sich nicht über den ganzen Durchmesserbereich erstreckt.The embodiments shown in FIG. 21 and FIG. 22 have, instead of the flat CBN layer (1) a CBN-ring (9). Larger diameters can also be produced economically, since the cutting material is only arranged in the cutting area and does not extend over the entire diameter range.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
| 8170 | Reinstatement of the former position | ||
| 8141 | Disposal/no request for examination |