DE-102020122413-B4 - DREHSCHNEIDWERKZEUG MIT EINSTELLBARER SCHWINGUNGSABSORBERANORDNUNG ZUR UNTERDRÜCKUNG VON TORSIONSSCHWINGUNGEN

Abstract

Drehschneidwerkzeug (10), umfassend: einen Werkzeugkörper (11), der einen Spannutenabschnitt (18) beinhaltet, der eine Vielzahl von schraubenlinienförmigen Spannuten (22) aufweist, die durch Zacken (23) voneinander getrennt sind; und eine einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60), die innerhalb eines in dem Spannutenabschnitt (18) ausgebildeten Hohlraums (25) angeordnet ist, wobei die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60) zumindest zwei einstellbare Absorbermassen (62), ein elastisches Material (64) zwischen den zumindest zwei Absorbermassen (62) und dem Hohlraum (25) und ein oder mehrere zwischen den zumindest zwei Absorbermassen (62) angeordnete Verbindungselemente (66) zum Verhindern einer relativen Winkelverschiebung zwischen den zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62) um eine zentrale Längsachse (12) des Drehschneidwerkzeugs (10) umfasst, wobei das eine oder die mehreren Verbindungselemente (66) nicht mit dem Werkzeugkörper (11) in Kontakt stehen, um es den zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62) zu ermöglichen, nur durch das elastische Material (64) gehalten zu werden, was ermöglicht, dass die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60) auf eine gewünschte Frequenz eingestellt wird, um Torsionsschwingungen des Drehschneidwerkzeugs (10) während eines Schneidvorgangs zu unterdrücken.

Inventors

• Ruy Frota de Souza Filho
• Logan Semnisky

Assignees

• KENNAMETAL INC.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20200827

Priority Date

20190829

Claims (19)

1. Drehschneidwerkzeug (10), umfassend: einen Werkzeugkörper (11), der einen Spannutenabschnitt (18) beinhaltet, der eine Vielzahl von schraubenlinienförmigen Spannuten (22) aufweist, die durch Zacken (23) voneinander getrennt sind; und eine einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60), die innerhalb eines in dem Spannutenabschnitt (18) ausgebildeten Hohlraums (25) angeordnet ist, wobei die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60) zumindest zwei einstellbare Absorbermassen (62), ein elastisches Material (64) zwischen den zumindest zwei Absorbermassen (62) und dem Hohlraum (25) und ein oder mehrere zwischen den zumindest zwei Absorbermassen (62) angeordnete Verbindungselemente (66) zum Verhindern einer relativen Winkelverschiebung zwischen den zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62) um eine zentrale Längsachse (12) des Drehschneidwerkzeugs (10) umfasst, wobei das eine oder die mehreren Verbindungselemente (66) nicht mit dem Werkzeugkörper (11) in Kontakt stehen, um es den zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62) zu ermöglichen, nur durch das elastische Material (64) gehalten zu werden, was ermöglicht, dass die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60) auf eine gewünschte Frequenz eingestellt wird, um Torsionsschwingungen des Drehschneidwerkzeugs (10) während eines Schneidvorgangs zu unterdrücken.
2. Drehschneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1 , wobei die zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62) einen fächerförmigen Querschnitt aufweisen.
3. Drehschneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
4. Drehschneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62) innerhalb aller Zacken (23) des Spannutenabschnitts (18) angeordnet sind.
5. Drehschneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62) aus einem Material hergestellt sind, das eine Dichte aufweist, die größer oder gleich der des Werkzeugkörpers (11) ist.
6. Drehschneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gewünschte Frequenz einer ersten Eigenfrequenz eines Torsionsschwingungsmodus des Drehschneidwerkzeugs (10) entspricht.
7. Drehschneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60) durch additive Fertigung ausgebildet ist.
8. Drehschneidwerkzeug (10) einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drehschneidwerkzeug (10) einen modularen Bohrer umfasst, der einen austauschbaren Schneidkopf (150) und einen Sitzabschnitt (17) zur Aufnahme des austauschbaren Schneidkopfes (150) aufweist.
9. Drehschneidwerkzeug (10) einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drehschneidwerkzeug (10) einen modularen Bohrer umfasst, der einen austauschbaren Schneideinsatz (50) und einen Sitzabschnitt (17) zur Aufnahme des austauschbaren Schneideinsatzes (50) aufweist.
10. Drehschneidwerkzeug (100), umfassend: einen austauschbaren Schneidkopf (150); einen Werkzeugkörper (11) mit einem Sitzabschnitt (17) zur Aufnahme des austauschbaren Schneidkopfes (150); und eine einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (80), die innerhalb eines in dem austauschbaren Schneidkopf (150) ausgebildeten Hohlraums (125) angeordnet ist, wobei die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (80) eine oder mehrere einstellbare Absorbermassen (82), ein elastisches Material (84) zwischen der einen oder den mehreren Absorbermassen (82) und dem Hohlraum (125) und ein oder mehrere Verbindungselemente (86) zum Verhindern einer relativen Winkelverschiebung zwischen der einen oder den mehreren einstellbaren Absorbermassen (82) um die zentrale Längsachse (12) des Drehschneidwerkzeugs (100) umfasst, wobei das eine oder die mehreren Verbindungselemente (86) nicht mit dem austauschbaren Schneidkopf (150) in Kontakt stehen, um es der einen oder den mehreren einstellbaren Absorbermassen (82) zu ermöglichen, nur durch das elastische Material (84) gehalten zu werden, was ermöglicht, dass die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (80) auf eine gewünschte Frequenz eingestellt wird, um Torsionsschwingungen des Drehschneidwerkzeugs (100) während eines Schneidvorgangs zu unterdrücken.
11. Drehschneidwerkzeug (100) nach Anspruch 10 , wobei das eine oder die mehreren einstellbaren Absorbermassen (82) einen fächerförmigen Querschnitt aufweisen.
12. Drehschneidwerkzeug (100) nach Anspruch 10 oder 11 , wobei die eine oder die mehreren einstellbaren Absorbermassen (82) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
13. Drehschneidwerkzeug (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 , wobei die eine oder die mehreren einstellbaren Absorbermassen (82) aus einem Material hergestellt sind, das eine Dichte aufweist, die größer oder gleich der des Werkzeugkörpers (11) ist.
14. Drehschneidwerkzeug (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 , wobei die gewünschte Frequenz einer ersten Eigenfrequenz eines Torsionsschwingungsmodus des Drehschneidwerkzeugs (100) entspricht.
15. Drehschneidwerkzeug (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 , wobei die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (80) durch additive Fertigung ausgebildet ist.
16. Verfahren zum Unterdrücken von Torsionsschwingungen in einem Drehschneidwerkzeug (10, 100), umfassend: Anordnen einer einstellbaren Schwingungsabsorberanordnung (60, 80) innerhalb eines in dem Drehschneidwerkzeug (10, 100) ausgebildeten Hohlraums (25, 125), wobei die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60, 80) zumindest zwei einstellbare Absorbermassen (62, 82), ein elastisches Material (64, 84) zwischen den zumindest zwei Absorbermassen (62, 82) und dem Hohlraum (25, 125) und ein oder mehrere zwischen den zumindest zwei Absorbermassen (62, 82) angeordnete Verbindungselemente (66, 86) zum Verhindern einer relativen Winkelverschiebung zwischen den zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62, 82) um eine zentrale Längsachse (12) des Drehschneidwerkzeugs (10, 100) umfasst; und Einstellen der einstellbaren Schwingungsabsorberanordnung (60, 80) auf eine gewünschte Frequenz durch das Auswählen einer oder mehrerer Materialeigenschaften der zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen (62, 82), des elastischen Materials (64, 84) und des einen oder der mehreren Verbindungselemente (66, 86), was die Torsionsschwingungen des Drehschneidwerkzeugs (10, 100) während eines Schneidvorgangs unterdrückt.
17. Verfahren nach Anspruch 16 , wobei die gewünschte Frequenz einer ersten Eigenfrequenz eines Torsionsschwingungsmodus des Drehschneidwerkzeugs (10, 100) entspricht.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 , wobei die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (60, 80) durch additive Fertigung ausgebildet ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18 , wobei das Drehschneidwerkzeug (100) einen modularen Bohrer umfasst, der einen austauschbaren Schneidkopf (150) und einen Sitzabschnitt (17) zur Aufnahme des austauschbaren Schneidkopfes (150) aufweist und wobei die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung (80) innerhalb des austauschbaren Schneidkopfes (150) angeordnet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein drehbares Schneidwerkzeug und insbesondere ein Drehschneidwerkzeug, wie etwa einen Spiralbohrer, einen modularen Bohrer oder dergleichen, mit einer einstellbaren Schwingungsabsorberanordnung zur Unterdrückung von Torsionsschwingungen. ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK Während eines Metallzerspanungsvorgangs kann jedwede Schwingungsbewegung zwischen einem Schneidwerkzeug und einem Werkstück zu unerwünschten Schneidleistungen führen, wie etwa einer schlechten Oberflächengüte des Werkstücks und toleranzüberschreitenden fertigen Werkstücken. Darüber hinaus können diese Schwingungen das Schneidwerkzeug oder die Werkzeugmaschine beschädigen. Torsionsschwingungen können bei Bohrern mit schraubenlinienförmigen Nuten aufgrund der Spiralform der Nuten Oszillationen in axialer Richtung erzeugen, die wiederum Abweichungen der Spanstärke verursachen können, was zu Rattern führt. Normalerweise treten die Eigenschwingungen, die durch (axiale) Torsionsschwingungen verursacht werden, bei hohen Frequenzen auf und erzeugen einen unerwünschten Geräuschpegel. Dieses Problem ist bei modularen Bohrern mit großem Durchmesser und bei drehbaren Schneidwerkzeugen mit einem großen Verhältnis von Länge/Durchmesser (d. h. L/D) besonders kritisch. Aus der DE 601 26 277 T2 sowie der US 3 690 414 A sind Drehschneidwerkzeuge mit Schwingungsdämpfern bekannt. Es besteht somit ein Bedarf an einer Unterdrückung oder Elimination von Torsionsschwingungen in einem drehbaren Schneidwerkzeug. KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG Die Aufgabe wird gelöst durch ein Drehschneidwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Drehschneidwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zum Unterdrücken von Torsionsschwingungen in einem Drehschneidwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16. Das Problem der Unterdrückung des Torsionsmodus in einem Drehschneidwerkzeug wird durch das Bereitstellen einer einstellbaren Schwingungsabsorberanordnung gelöst, die eine oder mehrere einstellbare Absorbermassen aufweist, die sich der Form der Zacken der Nuten in dem Drehschneidwerkzeug anpassen. Die einstellbaren Absorbermassen werden durch Elastomer oder andere elastische Trägerelemente gehalten. Die Materialeigenschaften der Trägerelemente, wie etwa die Steifigkeit, die viskose Dämpfung oder dergleichen, werden so ausgewählt, dass die Torsionsfrequenz der einstellbaren Massen ähnlich der Torsionsfrequenz des Bohrerkörpers eingestellt ist. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit sind die einstellbaren Massen fest miteinander verbunden. In einer Ausführungsform entspricht die Anzahl von einstellbaren Massen der Anzahl von Nuten. In einem Aspekt umfasst ein Drehschneidwerkzeug einen Werkzeugkörper, der einen Spannutenabschnitt, der eine Vielzahl von schraubenlinienförmigen Spannuten aufweist, die durch Zacken voneinander getrennt sind; und eine einstellbare Schwingungsabsorberanordnung beinhaltet, die innerhalb eines Hohlraums angeordnet ist, der in dem Spannutenabschnitt ausgebildet ist. Die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung umfasst zumindest zwei einstellbare Absorbermassen, ein elastisches Material zwischen den zumindest zwei Absorbermassen und dem Hohlraum und ein oder mehrere zwischen den zumindest zwei Absorbermassen angeordnete Verbindungselemente zum Verhindern einer relativen Winkelverschiebung zwischen den zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen um die zentrale Längsachse des Drehschneidwerkzeugs. Das eine oder die mehreren Verbindungselemente stehen nicht mit dem Werkzeugkörper in Kontakt, um es den zumindest zwei einstellbaren Absorbermassen zu ermöglichen, nur durch das elastische Material gehalten zu werden, was ermöglicht, dass die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung auf eine gewünschte Frequenz eingestellt wird, um Torsionsschwingungen des Drehschneidwerkzeugs während eines Schneidvorgangs zu unterdrücken. In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Drehschneidwerkzeug einen austauschbaren Schneidkopf; einen Werkzeugkörper, der einen Sitzabschnitt zur Aufnahme des austauschbaren Schneidkopfes und einen Spannutenabschnitt beinhaltet, der eine Vielzahl von schraubenlinienförmigen Spannuten aufweist, die durch Zacken getrennt sind; und eine einstellbare Schwingungsabsorberanordnung, die innerhalb eines Hohlraums angeordnet ist, der in dem austauschbaren Schneidkopf ausgebildet ist. Die einstellbare Schwingungsabsorberanordnung umfasst eine oder mehrere einstellbare Absorbermassen, ein elastisches Material zwischen der einen oder den mehreren Absorbermassen und dem Hohlraum und ein oder mehrere Verbindungselemente zum Verhindern einer relativen Winkelverschiebung zwischen der einen oder den mehreren einstellbaren Absorbermassen um die zentrale Längsachse des Drehschneidwerkzeugs. Das eine oder die mehreren Verbindungselemente stehen nicht mit dem austauschbaren Schneidkopf in Kontakt