WO2005115666A2 - Rotierendes schaftwerkzeug - Google Patents
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- WO2005115666A2 WO2005115666A2 PCT/DE2005/000977 DE2005000977W WO2005115666A2 WO 2005115666 A2 WO2005115666 A2 WO 2005115666A2 DE 2005000977 W DE2005000977 W DE 2005000977W WO 2005115666 A2 WO2005115666 A2 WO 2005115666A2
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- B23D77/00—Reaming tools
- B23D77/006—Reaming tools with means for lubricating or cooling
Definitions
- the invention relates to a rotating shaft tool according to the preamble of claim 1.
- a rotating shank tool which comprises a shank in which a longitudinally extending main channel for cooling / lubricating means is provided. Furthermore, the shank tool has a cutting head connected to the shank, which has flutes and a groove outlet area, with a sleeve extending between the groove outlet area and the shaft. The sleeve covers a feed channel formed between the main channel and the groove outlet area, the feed channel being provided essentially axially parallel to the longitudinal center axis of the shaft and the cutting head, which has a step-free transition from the main channel to the feed channel and from the feed channel to the groove outlet area.
- a multi-cutting reamer which consists of a shank part with a channel for cooling lubricants running on the inside thereof in the axial direction and a cutting head axially connected to the shank part and having the cutting edges and the flutes, the cutting part and the cutting head being made of a bore and Pins formed frictionally acting plug-in connection are interconnected.
- the pin of the plug-in connection is formed as a cylindrical fitting pin on the cutting part, while the associated bore is designed as a fitting hole in the shaft part.
- the cutting part with flutes extends over the entire length of the tenon.
- a clearing is formed in the rear area of the bore in the mouth area of the cooling lubricant bore penetrating the shaft part.
- the plug-in connection is produced by shrinking on, essentially caused by the shaft part.
- the invention has for its object to provide a rotating shank tool according to the preamble of claim 1, in which the cooling lubricant supply to cut or flutes of a cutting head is further improved.
- the invention is based on a shank tool which comprises a shank part with a coolant channel running axially through the shank part and a cutting head with cutting edges and flutes which has a flute outlet area which is connected to the shank part in an axially aligned manner.
- the flute outlet area is preferably arranged in a suitable hole in the shaft part, for example as a fitting pin and fitting hole.
- the shaft part with the bore is shrunk onto the slot outlet area.
- the flutes of the flute outlet area open into the lubricant channel.
- the essence of the invention is that the coolant channel has a substantially constant flow cross-section up to the flutes. This measure provides an optimized coolant / lubricant supply, in particular with low internal lubrication (MQL).
- the procedure according to the invention is based on the knowledge that cooling lubricant supplies which have different channel cross sections from a rear end of the main channel to a groove outlet area of the cutting head show comparatively strong turbulence of the cooling lubricant.
- fine oil droplets collide with enlarged or reduced transition sections, with the result that the deflected cooling lubricant components meet lubricating components that are not deflected in the direction of flow, which causes turbulence.
- Low-quantity lubrication is carried out regularly at an air pressure of 4 to 6 bar and an oil addition per tool from 15 ml / h to 60 ml / h, in particular 20 ml / h to 50 ml / h.
- the outer boundary of the cooling lubricant channel widens in a transition section or sleeve area in the vicinity of the chip groove outlet area in the direction of the chip grooves. This enables a smooth adjustment of the flow cross-section.
- the chip groove outlet area is shaped in the transition section or adapted to the shaft part in such a way that the channel section formed thereby maintains an essentially constant flow cross section.
- the transition section of the coolant channel has a conical geometry. This is comparatively easy to manufacture. However, round spherical shell-like shapes of the cooling lubricant channel are also conceivable.
- the cross section of the flutes in the flute outlet area is matched to the cooling channel cross section.
- the sum of all flute cross sections can at least partially correspond to the flow cross section of the cooling channel. This means that a constant flow cross-section is also continued in the chip groove outlet area.
- the transition section of the cooling channel is provided in a tapered section of the shaft part. In this context, it is also advantageous if the tapered section of the shaft part has a smaller diameter than the diameter of the cutting head. This means that undisturbed machining can also be carried out in comparatively deep holes.
- FIG. 1 shows a reamer in a side view
- FIG. 2 shows the reamer from FIG. 1 in an end view
- FIG. 3 shows an axial section along the section line B-B in FIG. 2,
- FIG. 4 shows a radial section along the section line C-C in FIG. 3,
- FIG. 5 shows a side view of a further reamer
- FIG. 6 shows an axial section of the reamer according to FIG. 5 along the section line A-A in FIGS
- FIG. 7 shows a radial section along the section line BB in FIG. 6. Description of the embodiments
- FIG. 5 shows a first reamer 1 which comprises a shaft 2 with a sleeve 3, in which a cutting head 4 is molded.
- An end region 5 of the shaft 2 is designed to be accommodated in a conventional chuck of a machine tool.
- the cutting head 4 is provided with axially extending cutting edges and corresponding flutes 6 (see in particular FIGS. 2 and 4). Within the sleeve 3, these flutes continue in a groove outlet ereic 7, which is surrounded by the sleeve 3, but by a
- the flutes 6 of the slot outlet area open into an axial channel 8 for coolant / lubricant.
- the axial channel 8 widens conically, whereas an end region 5 of the groove outlet region 7 of the snow head 3 projects conically into the widened region of the axial channel 8.
- the axial channel 8 can widen up to the grooves 6 of the groove outlet area 8 without the flow cross section of the axial channel 8 changing up to the chip grooves 6.
- FIG. 5 shows a further embodiment of a reamer 50, which differs from the embodiment according to FIG. 1 in that the flutes 54 and cutting edges of a cutting head 51 with a groove outlet area 52 does not run axially but in a spiral.
- An axial channel 53 for coolant / lubricant 53 also widens conically, according to the embodiment according to FIGS. 1 to 4, to the flutes 54 (see FIG. 7), an outer wall 55 of a conical jacket channel 56 formed thereby, for example, an angle ⁇ of approximately 40 Degrees and an inner wall 57 of the conical jacket channel 56, for example, an angle ⁇ of about 60 degrees to the axis 58.
- the outer wall 55 of the conical jacket channel 56 is formed in a shaft region 59 and the inner wall 57 of the conical jacket channel 56 is formed by one end of the groove outlet area 52.
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Abstract
Es wird ein rotierendes Schaftwerkzeug (1) vorgeschlagen, das einen Schaftteil mit einem axial den Schaftteil durchlaufenden Kühlschmiermittelkanal (8) und einen Schneidkopf (4) mit Schneiden und Spannuten (6) umfasst, der einen Spannutenauslaufbereich (7) aufweist, welcher mit dem Schaftteil axial verbunden ist, wobei Spannuten (6) des Spannutenauslaufbereichs (7) im Kühlschmiermittelkanal (8) münden. Erfindungsgemäß besitzt der Kühlschmiermittelkanal (8) bis zu den Spannuten (6) einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt.
Description
"Rotierendes Schaftwerkzeug"
Die Erfindung betrifft ein rotierendes Schaftwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-A-195 44 556 ist ein rotierendes Schaftwerkzeug bekannt, das einen Schaft umfasst, in dem ein sich in Längsrichtung erstreckender Hauptkanal für Kühl-/Schmiernαittel vorgesehen ist. Des Weiteren weist das Schaftwerkzeug einen mit dem Schaft verbundenen Schneidkopf auf, der Spannuten und einen Nutenauslaufbereich besitzt, mit einer zwischen dem Nutenauslaufbereich und dem Schaft sich erstreckenden Hülse. Die Hülse überdeckt einen zwischen dem Hauptkanal und dem Nutenauslaufbereich gebildeten Zuführkanal, wobei der Zuführkanal im Wesentlichen achsparallel zur Längsmittelachse des Schaftes und des Schneidkopfes vorgesehen ist, der einen absatzfreien Übergang vom Hauptkanal zum Zuführkanal und vom Zuführkanal zum Nutenauslaufbereich aufweist.
Durch diese Vorgehensweise kann eine strömungsgünstige Kühl- /Schmiermittelversorgung realisiert werden, die sowohl eine
konventionelle KühlSchmierung als auch eine
Minimalmengensch ierung ermöglicht. Darüber hinaus lässt sich eine hohe Festigkeit auch bei kleinerem Durchmesser der Schaftwerkzeuge realisieren.
Eine weitere Druckschrift, in welcher das Problem einer wirksamen Zuführung von Kühl-/Schmiermittel in Spannuten eines Schneidkopfes diskutiert wird, ist die DE-A-101 21 986.
Hierin ist eine Mehrschneidenreibahle offenbart, die aus einem Schaftteil mit einem an dessen Inneren, in axialer Richtung verlaufenden Kanal für Kühlschmiermittel und einem mit dem Schaftteil axial verbundenen die Werkzeugschneiden und die Spannuten aufweisenden Schneidkopf besteht, wobei der Schneidteil und der Schneidkopf mittels einer aus Bohrung und Zapfen gebildeten kraftschlüssig wirkenden Einsteckverbindung miteinander verbunden sind. Der Zapfen der Einsteckverbindung ist als zylindrischer Passzapfen am Schneidteil angeformt, während die zugehörige Bohrung als Passbohrung im Schaftteil ausgebildet ist. Das Schneidenteil mit Spannuten erstreckt sich über die gesamte Zapfenlänge. Im hinteren Bereich der Bohrung im Mündungsbereich der den Schaftteil durchgreifenden Kühlschmiermittelbohrung ist eine Freimachung ausgebildet. Die Einsteckverbindung ist durch ein im Wesentlichen vom Schaftteil bewirktes Aufschrumpfen hergestellt.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rotierendes Schaftwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei welchem die Kühlschmiermittelzufuhr zu Schneiden bzw. Spannuten eines Schneidkopfes weiter verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst,
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung geht von einem Schaftwerkzeug aus, das ein Schaftteil mit einem axial den Schaftteil durchlaufenden Kuhlschmiermittelkanal und einen Schneidkopf mit Schneiden und Spannuten umfasst, der einen Spannutenauslaufbereich aufweist, welcher mit dem Schaftteil axial ausgerichtet verbunden ist. Vorzugsweise ist der Spannutenauslaufbereich in einer passenden Bohrung im Schaftteil angeordnet, beispielsweise als Passzapfen und Passbohrung. Z.B. ist der Schaftteil mit Bohrung auf den Nutenauslaufbereich aufgeschrumpft. Des Weiteren münden die Spannuten des Spannutenauslaufbereichs im Schmiermittelkanal. Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass der Kuhlschmiermittelkanal bis zu den Spannuten einen im Wesentlichen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt besitzt. Durch diese Maßnahme wird insbesondere bei einer Minder eϊigenschmierung (MMS) eine optimierte Kühl-/Schmiermittelversorgung bereitgestellt. Der erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Kühlschmiermittel ersorgungen, die von einem hinteren Ende des Hauptkanals bis zu einem Nutenauslaufbereich des Schneidkopfs unterschiedliche Kanalquerschnitte besitzen, vergleichsweise starke Verwirbelungen des Kühlschmiermittels zeigen. Denn in Folge von unterschiedlichen Kühlkanalquerschnitten prallen feine Öltröpfchen auf vergrößerte bzw. verkleinerte Übergangsabschnitte mit dem Resultat, dass die abgelenkten Kühlschmiermittelanteile auf in Strömungsrichtung nicht abgelenkte Schmiermittelanteile treffen, was Verwirblungen erzeugt.
Mindermengenschmierung erfolgt regelmäßig bei einem Luftdruck von 4 bis 6 bar und einer Ölzu ischung pro Werkzeug von 15 ml/h bis 60 ml/h insbesondere 20 ml/h bis 50 ml/h.
Durch einen im Wesentlichen. gleichbleibenden Strömungsquerschnitt werden aufgrund der Reduzierung von Wirbelbedingungen Geschwindigkeitskomponenten in Querrichtung verringert, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit ansteigt. Dadurch wird eine Steigerung des Kühlmittel- /Schtiiermitteldurchsatzes erreicht, was insgesamt zu einer effektiveren Kühlung/Schmierung im Schneidkopfbereich führt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weitet sich die Außenbegrenzung des Kühlschmiermittelkanals in einem Übergangsabschnitt bzw. Hülsenbereiσh in der Umgebung des Spannutenauslaufbereichs in Richtung zu den Spannuten auf. Damit lässt sich eine absatzfreie Anpassung des Strömungsquerschnitts erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Spannutenauslaufbereich im Übergangsabschnitt so ausgeformt bzw. an den Schaftteil angepasst, dass der dadurch sich bildende Kanalabschnitt einen im Wesentlichen konstanten Stromungsquerschnitt beibehält.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Übergangsabschnitt des Kühlmittelkanals eine konisch Geometrie. Diese lässt sich vergleichsweise einfach herstellen. Denkbar sind jedoch auch runde kugelschalenartige Formen des Kühlschmiermittelkanals.
In einer überdies vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt der Spannuten im Spannutenauslaufbereich auf den Kühlkanalquerschnitt abgestimmt. Beispielsweise kann die Summe aller Spannutenquerschnitte dem Strömungsquerschnitt des Kühlkanals zumindest ansatzweise entsprechen. Damit wird ein gleichbleibender Strömungsquerschnitt auch im Spannutenauslaufbereich fortgesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Übergangsabschnitt des Kühlkanals in einem verjüngten Abschnitt des Schaftteils vorgesehen. In diesem Zusammenhang ist es überdies vorteilhaft, wenn der verjüngte Abschnitt des Schaftteils einen kleineren Durchmesser aufweist, als der Durchmesser des Schneidkopfes. Damit kann eine ungestörte Bearbeitung auch in vergleichsweise tiefen Bohrungen vorgenommen werden.
Mehrere Äusführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Reibahle in einer Seitenansicht,
Figur 2 die Reibahle aus Figur 1 in einer Stirnansicht,
Figur 3 einen Axialschnitt gemäß der Schnittlinie B-B in Figur 2,
Figur 4 einen Radialschnitt gemäß der Schnittlinie C-C in Figur 3,
Figur 5 eine Seitenansicht einer weiteren Reibahle,
Figur 6 einen Axialschnitt der Reibahle nach Figur 5 entlang der Schnittlinie A-A in Figur 5 und
Figur 7 einen Radialschnitt entlang der Schnittlinie B-B in Figur 6.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 5 ist eine erste Reibahle 1 dargestellt, die einen Schaft 2 mit einer Hülse 3 umfasst, in welcher ein Schneidkopf 4 eingeformt ist. Ein Endbereich 5 des Schaftes 2 ist dafür ausgelegt, in einem üblichen Aufnahmefutter einer Werkzeugmaschine aufgenommen zu werden.
Der Schneidkopf 4 ist mit axial verlaufenden Schneiden und entsprechenden Spannuten 6 (siehe insbesondere Figuren 2 und 4) versehen. Innerhalb der Hülse 3 setzen sich diese Spannuten in einem Nutauslauf ereic 7, der von der Hülse 3 umgeben ist, fort, allerdings durch eine
Durchmesserreduzierung im Nutenauslaufbereich 7 in der Hülse 3 mit einem geringeren Spannutquerschnitt.
Die Spannuten 6 des Nutenauslaufbereichs münden in einen Axialkanal 8 für Kühl-/Schmiermittel.
Hierzu weitet sich in einem Übergangsbereich 9, durch welchen der Schnitt C-C in Figur 3 verläuft, der Axialkanal 8 konusartig auf, wogegen ein Endbereich 5 des Nutenauslaufbereichs 7 des Schneikopfes 3 konusartig in den aufgeweiteten Bereich des Axialkanals 8 hineinragt. Durch diese Vorgehensweise kann sich der Axialkanal 8 bis zu den Nuten 6 des Nutenauslaufbereichs 8 aufweiten, ohne dass sich der Strömungsquerschnitt des Axialkanals 8 bis zu den Spannuten 6 verändert.
Hierdurch kann sich ein möglichst ungestörter Kühl- /Schmiermittelstrom durch die Reibahle 1 ausbilden.
In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Reibahle 50 dargestellt, die sich von der Ausführungsform gemäß Figur 1 dadurch unterscheidet, dass die Spannuten 54 sowie Schneiden
eines Schneidkopfes 51 mit Nutenauslaufbereich 52 nicht axial, sondern gewendelt verlaufen. Ein Axialkanal 53 für Kühl-/Schmiermittel 53 weitet sich entsprechend der Ausführungsform gemäß der Figuren 1 bis 4 zu den Spannuten 54 (siehe Figur 7) ebenfalls konusartig auf, wobei eine Außenwand 55 eines dadurch ausgebildeten Kegelmantelkanals 56 z.B. einen Winkel α von ca. 40 Grad und eine Innenwandung 57 des Kegelmantelkanals 56 z.B. einen Winkel ß von ca. 60 Grad zur Achse 58 einnimmt.
Die Außenwandung 55 des Kegelmantelkanals 56 wird dabei in einem Schaftbereich 59 und die Innenwandung 57 des Kegelmantelkanals 56 durch ein Ende des Nutenauslaufbereichs 52 ausgebildet.
Bei der Winkelwahl von und ß kommt es darauf an, einen gleichbleibenden Kanalquerschnitt zu erzeugen.
Claims
1. Rotierendes Schaftwerkzeug (1, 50), das einen Schaftteil (2) mit einem axial den Schaftteil (2) durchlaufenden
Kuhlschmiermittelkanal (8, 53) und einen Schneidkopf (4, 51) mit Schneiden und Spannuten (6, 54) umfasst, der einen Spannutenauslaufbereich (7, 52) aufweist, welcher mit dem Schaftteil (2) axial ausgerichtet verbunden ist, wobei Spannuten (6, 54) des Spannnutenauslaufbereichs (7, 57) im Kuhlschmiermittelkanal (8, 53) münden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kuhlschmiermittelkanal (8, 53) bis zu den Spannuten (6, 54) einen im Wesentlichen gleich bleibenden Störungsquerschnitt besitzt.
2. Rotierendes Schaftwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Außenbegrenzung (55) des Kühlschmiermittelkanals in einem Übergangsabschnitt in der Umgebung des Spannutenauslaufbereichs (7, 52) bis zu den Spannuten (6, 54) aufweitet.
3. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass der
Spannutenauslaufbereich (7, 52) im Übergangsabschnitt (9, 59) so ausgeformt ist, dass der dadurch sich bildende Kanalabschnitt (56) einen im Wesentlichen konstanten Strömungsquerschnitt besitzt.
4. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsabschnitt (9) des Kühlschmiermittelkanals (8, 53) ■ eine konische Geometrie besitzt.
5. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Spannuten (6, 54) im Spannutenauslaufbereich (7, 52) auf den Kühlkanalquerschnitt (8, 53) abgestimmt ist.
6. Rotierendes Schaftwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsabschnitt (9) des Kühlkanals (8, 53) in einem verjüngten Abschnitt (3, 59) des Schaftteils (2) vorgesehen ist.
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