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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fräswerkzeug mit einem walzenförmigen zumindest einseitig aufspannbaren Grundkörper, welcher im Arbeitsbereich umfänglich Schneidelemente, vorzugsweise Wendeschneidplatten, deren Schneidkanten bei der Drehung des Werkzeuges eine koaxiale Arbeitsfläche bzw. eine dergleichen im wesentlichen glatte Schneidenflugfläche bilden, trägt, zur Bearbeitung von zumindest Teilen einer achsnormalen bzw stirnseitigen oder achsschrägen bzw kegeligen Fläche eines um die Achse drehbaren Werkstückes, wobei das Werkzeug eine im Vergleich mit dem Durchmesser grössere Längserstreckung der Arbeitsfläche besitzt.
Fräswerkzeuge der eingangs genannten Art werden zum materialabtragenden Bearbeiten von Bauteilen eingesetzt, wobei an einem Drehkörper durch eine zumeist lösbare Verbindung auf-bzw. eingesetzte Schneidelemente die Spanbildung bewirken. Ein Bohr-Fräswerkzeug der genannten Art, das sowohl zum Bohren In das volle Material als auch zum Kopierfräsen geeignet ist, offenbart AT-001180 U1. Aus der DE 38 12 150 A1 ist beispielsweise ein spiralverzahntes Werkzeug bekannt geworden, bei welchem die Schneidkanten aller Einsätze zusammen eine kontinuierliche und ununterbrochene Schneidlinie mit gestuftem Verlauf bilden.
Wichtige Faktoren für eine wirtschaftliche Abspanung und für ein Erstellen einer hochwertigen Bearbeitungsoberfläche sind, insbesondere bei der Metallbearbeitung, das Ausmass der Relativewegung zwischen dem im Eingriff stehenden Schneidelement mit der spanbildenden Schneidkante und der Werkstückoberfläche sowie die Spanungstiefe bzw. die Spandicke. Diese Zerspanungsparameter wirken sich auf die Abspanungsleistung, die Standzeit des Werkzeuges und gegebenenfalls auf die erreichbare Güte und Genauigkeit der Bearbeitung aus
Bei einer gewählten Schneidengeometrie der Elemente bzw Wendeschneidplatten können beispielsweise bel Verwendung eines angemessen grossen Vorschubweges vorteilhaft dicke Spane abgetragen werden, wobei eine hohe Wirtschaftlichkeit, Genauigkeit und Oberflächengüte der Bearbeitung erreichbar sind.
Ein kleiner Vorschubweg der Schneidelemente hingegen bewirkt auch bei grösseren Spanungstlefen einen Abtrag von dünnen Spänen vom Werkstück, wobei es oftmals zu einem sogenannten Drücken des Werkzeuges bei der Schnittbildung kommt. Dieses Drücken verursacht vielfach einen hohen Werkzeugverschleiss oder einen Bruch desselben und kann auch zu einer schlechten und ungenauen Bearbeitungsoberfläche führen. Von den Herstellern der Werkzeuge und/oder der Schneidelemente wird daher zumeist die vorzusehende Umdrehungszahl bzw. die dergleichen Schnittgeschwindigkeit sowie gegebenenfalls die Schnittiefe oder Spanstärke angegeben, um entsprechende Zerspanungsleistungen zu erreichen.
Für eine spanabhebende Bearbeitung der Stirn- oder Kegeifiache eines sich gleichzeitig zumindest teilweise drehenden Werkstückes kann beispielsweise ein rotierendes Werkzeug mit geringer Arbeitsfiächen ! änge eingesetzt werden, weiches Werkzeug zumeist von aussen beginnend über den zu bearbeitenden Bereich des Werkstückes bei Drehung desselben vorgeschoben wird. Erfolgt dabei eine Annäherung des Bearbeitungsbereiches an die Werkstückachse und in der Folge eine Unterschreitung des in Grenzen vorgesehenen Vorschubweges der Schneidelemente, kann die Drehzahl des Fräswerkzeuges vermindert oder jene des Werkstückes vergrössert werden, um eine erwünschte Spandicke zu erhalten und ein Drücken des Werkzeuges zu vermeiden.
Eine derartige Bearbeitung eines Werkstückes kann zwar eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächengüte bei geringer Werkzeugbelastung erbringen, besitzt jedoch die Nachteile eines grossen maschinen- und regeltechnischen Aufwandes bei langen Bearbeitungszeiten.
Für eine vorhin dargelegte Bearbeitung ist es auch moglich, ein Fräswerkzeug zu verwenden, weiches eine vergrösserte Arbeitsflächenlänge, vorzugsweise eine die jeweils zu bearbeitende Zone am Werkstück überschreitende Längserstreckung, aufweist, so dass eine Abspanung einer Stirn- oder Kegelfläche mit einer Werkzeuganstellung erfolgen kann. Eine stirnseitige Bearbeitung mit einem derart gebildeten rotierenden Werkzeug Ist zwar einfach einstell- und durchführbar, besitzt jedoch den Nachteil, dass der im Aussenbereich vorgesehene Vorschubweg der Schneidelemente am Werkstück in Richtung zur Werkstückachse verringert ist, was in der distalen Fräserzone verkleinerte Spandicken bewirkt und ein Drücken des Werkzeuges verursachen kann.
Ein Drücken des Werkzeuges in dem von der Aufspannstelle entfernt liegenden Bereich führt jedoch nicht nur, wie vorher dargestellt, zu einer hohen Belastung der Schneidteile, sondern auch zu einer Biegewechselbeanspruchung des Grundkörpers und erhöht dadurch die Initiation von Dauerbrüchen
Die Erfindung bezweckt eine Vermeidung der Nachteile der bekannten Fräswerkzeuge und
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setzt sich zum Ziel, ein neues Werkzeug zu schaffen, mit welchem bei einer stirnseitigen Bearbeitung eines sich drehenden Werkstückes die Spandicke weitgehend konstant bzw. unabhängig vom Achsabstand erstellbar ist.
Dieses Ziel wird bei einem gattungsgemässen Fräswerkzeug dadurch erreicht, dass die Anzahl der umfänglich angeordneten Schneidelemente und/oder deren Schneidkantenlänge über die Längserstreckung der Arbeitsfläche des Fräswerkzeuges unterschiedlich ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die örtlich wirksame Zähnezahl des Fräsers an der zu bearbeitenden Stirn- oder Kegelfläche des Werkstückes derart ausrichtbar ist, dass Späne mit einer vom Achsabstand weitgehend unabhängigen, im wesentlichen gleichen Dicke abgetragen werden. Dadurch kann ein etwa gleich grosser Vorschub pro Schneide über die gesamte im Eingriff befindliche Länge des Werkzeuges erreicht und ein Drücken desselben verhindert werden. Ein weiterer Vorteil ist in der Einsparung von Schneidteilen am distalen Teil des Fräsers zu sehen.
Besonders hohe Abspanungsleistungen vom Werkstück sind erreichbar, wenn in günstiger Weise die Anzahl der Schneidelemente, insbesondere der Wendeschneidplatten, der Arbeitsfläche in Richtung der Aufspannung mit einer Faktor von mindestens 2, vorzugsweise 3, 1, ansteigend ist.
Wenn, wie weiters in vorteilhafter Weise vorgesehen sein kann, die Schneidelemente in spiralförmigen Schneidelementenreihen die Arbeitsfläche bildend am Grundkörper angeordnet sind, sind bei der Abspanung höchste Güte und Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche erreichbar.
Günstige Zerspanungsbedingungen über die gesamte Bearbeitungsfläche werden erstellt, wenn die Anzahl der umfänglich angeordneten Schneidelemente proportional oder unterproportio- nal über die Längserstreckung der Arbeitsfläche ansteigend ist.
Profilierte Stirn- oder Kegelflächen am Werkstück, aber auch gegebenenfalls geringe Biegespannungen im Werkzeug und somit besondere Bearbeitungsgenauigkeit sind erreichbar, wenn der Grundkörper im Bereich der Arbeitsfläche zumindest teilweise kegelstumpfförmig und/oder stufenförmig ausgebildet ist.
Wenn weiters die Arbeitsfläche in Richtung der Axe zumindest teilweise gekrümmt ausgebildet ist, können einfach und in einem Arbeitsgang stirnseitige Rundungen gegebenenfalls um Zapfen, zum Beispiel Kurbelwellenzapfen, am Werkstück erstellt werden.
Im folgendes wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 Bearbeitung einer stirnseitigen Fläche einer Kurbelwelle schematisch
Fig. 2 Fräswerkzeug mit zylindrischer Mantelfläche
Fig. 3 Bearbeitung einer stirnseitigen Fläche einer Kurbelwelle (schematisch) mit Ausrundung zum Abbau der Spannungsspitzen im Zapfenbereich.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Fräswerkzeug 1 bei einer Bearbeitung einer axnormalen Fläche eines Werkstückes 2, im gegebenen Fall einer Kurbelwelle. Das Fräswerkzeug 1 weist einen zylindrischen Grundkörper 10 auf, ist in einer Aufspannung 12 festgelegt und um die Längsachse 11 drehend angetrieben. Das Werkstück 2 bzw. die Kurbelwelle ist beispielsweise um eine Längsachse 21 drehbar eingespannt. Bei einer Drehung des Werkstückes 2 erfolgt an einer Bearbeitungsfläche 22 durch das rotierende Werkzeug 1 eine Abspanung, wobei ein zu zerspanendes Volumen im Bereich X im Vergleich mit jenem in einem Bereich Y vergrössert ist, weil der Bereich X einen grösseren Abstand x von der Achse 21, um welche das Werkstück 2 beim Bearbeitungsvorgang gedreht wird, aufweist.
Erfindungsgemäss besitzt nun das Werkzeug 1 bzw. dessen Arbeitsfläche 13 im Bereich X eine höhere Anzahl von umfänglich angeordneten Schneidelementen 14, so dass im gesamten Bearbeitungsbereich 22 eine Oberflächenschicht mit etwa gleicher Spandicke abgetragen wird.
Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Werkzeug 1 bestehend aus einem Grundkörper 10 mit einem Aufspannteil 12. Schneidelemente 14, vorzugsweise Wendeschneidplatten, sind am Grundkörper 10, eine Arbeitsfläche 13 bildend, derart angeordnet, dass in Richtung der Aufspannung 12 eine Schraubenlinie a gebildet wird, wobei sich entlang dieser Schraubenlinie a der jeweilige Abstand zum vorgeordneten Schneidteil 14 verkürzt. Mittels dieser Schraubenlinie a, die ein-oder mehrgängig ausgebildet sein kann, und einem zur Einspannung 12 hin jeweils verkürzter Schneidplattenabstand wird eine vorteilhaft ansteigende, für die Abspanung wirksame Zähnezahl erreicht, die
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eine besonders vorteilhafte und wirtschaftliche Bearbeitung der Stirnfläche 22 der Kurbelwelle 2 ermöglicht.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Werkzeuges 1 mit einer endenseitig gekrümmten Arbeitsfläche 13 zur Erstellung einer Ausrundung im Bereich eines Zapfens einer Kurbelwelle 2.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fräswerkzeug (1) mit einem walzenförmigen, zumindest einseitig aufspannbaren Grund- körper, weicher im Arbeitsbereich umfänglich Schneidelemente, vorzugsweise Wende- schneidplatten, deren Schneidkanten bei Drehung des Werkzeuges eine koaxiale Arbeits- fläche bzw. eine dergleichen im wesentlichen glatte Schneidenflugfläche bilden, trägt, zur
Bearbeitung von zumindest Teilen einer achsnormalen bzw. stirnseitigen oder achsschrä- gen bzw. kegeligen Fläche eines um eine Achse drehbaren Werkstückes (2), wobei das
Werkzeug (1) eine im Vergleich mit dem Durchmesser grössere Längserstreckung der Ar- beitsfläche (13) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der umfänglich ange- ordneten Schneidelemente (14) und/oder deren Schneidkantenlänge über die Längs- erstreckung der Arbeitsfläche (13) des Fräswerkzeuges unterschiedlich ist.
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The invention relates to a milling tool with a roller-shaped base body which can be clamped on one side and which in the working area carries cutting elements, preferably indexable inserts, the cutting edges of which, when the tool rotates, form a coaxial working surface or the like, essentially a smooth cutting flight surface, for machining at least Splitting an axially normal or frontal or axially inclined or conical surface of a workpiece that can be rotated about the axis, the tool having a larger longitudinal extent of the working surface than the diameter.
Milling tools of the type mentioned at the outset are used for the material-removing machining of components, with a mostly releasable connection on a rotating body. used cutting elements cause chip formation. AT-001180 U1 discloses a drilling and milling tool of the type mentioned which is suitable for drilling into the solid material as well as for copy milling. From DE 38 12 150 A1, for example, a spiral toothed tool has become known in which the cutting edges of all inserts together form a continuous and uninterrupted cutting line with a stepped course.
Important factors for economical machining and for creating a high-quality machining surface, especially in metalworking, are the extent of the relative movement between the cutting element in engagement with the chip-forming cutting edge and the workpiece surface as well as the depth of the chip or the chip thickness. These machining parameters have an effect on the machining performance, the tool life and, if applicable, the achievable quality and accuracy of the machining
With a selected cutting edge geometry of the elements or indexable inserts, for example, thick chips can advantageously be removed using an appropriately large feed path, a high level of economy, accuracy and surface quality of the machining being achievable.
A small feed path of the cutting elements, on the other hand, causes thin chips to be removed from the workpiece even in the case of larger chip guides, which often leads to a so-called pressing of the tool during the cutting process. This pressing often causes high tool wear or breakage and can also lead to a poor and inaccurate machining surface. The manufacturers of the tools and / or the cutting elements therefore usually specify the number of revolutions to be provided or the same cutting speed and, if appropriate, the depth of cut or chip thickness in order to achieve appropriate cutting performance.
For machining the face or cone face of a workpiece that is at least partially rotating at the same time, for example, a rotating tool with small working surfaces can be used! Lengths are used, soft tool is usually pushed starting from the outside over the area of the workpiece to be machined as the workpiece rotates. If the machining area is brought closer to the workpiece axis and the result is that the cutting element's feed path is less than the limit, the speed of the milling tool can be reduced or that of the workpiece increased in order to obtain a desired chip thickness and to avoid pressing the tool.
Machining such a workpiece in this way can achieve high machining accuracy and surface quality with low tool loading, but has the disadvantages of a large amount of machine and control engineering with long machining times.
For the machining described above, it is also possible to use a milling tool that has an enlarged working surface length, preferably a longitudinal extension that exceeds the respective zone to be machined on the workpiece, so that an end face or conical surface can be machined with a tool adjustment. Front machining with a rotating tool formed in this way is easy to set and carry out, but has the disadvantage that the feed path of the cutting elements on the workpiece, which is provided in the outer region, is reduced in the direction of the workpiece axis, which results in reduced chip thicknesses in the distal milling zone and pressing of the tool.
Pressing the tool in the area away from the clamping point not only leads to a high load on the cutting parts, as previously shown, but also to a bending stress on the base body and thereby increases the initiation of fatigue fractures
The invention aims to avoid the disadvantages of the known milling tools and
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sets itself the goal of creating a new tool with which the chip thickness can be made largely constant or independently of the center distance when machining a rotating workpiece.
This goal is achieved in a generic milling tool in that the number of circumferentially arranged cutting elements and / or the length of their cutting edge is different over the longitudinal extent of the working surface of the milling tool.
The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that the locally effective number of teeth of the milling cutter can be aligned on the face or cone surface of the workpiece to be machined in such a way that chips are removed with a thickness that is largely independent of the center distance and is essentially the same thickness. As a result, an approximately equal feed per cutting edge can be achieved over the entire engaged length of the tool and the pressing thereof can be prevented. Another advantage is the saving of cutting parts on the distal part of the milling cutter.
Particularly high stock removal rates from the workpiece can be achieved if the number of cutting elements, in particular the indexable inserts, of the work surface increases in the direction of the clamping by a factor of at least 2, preferably 3, 1.
If, as can also be advantageously provided, the cutting elements are arranged in spiral cutting element rows forming the work surface on the base body, the highest quality and accuracy of the machined surface can be achieved during the removal.
Favorable machining conditions are created across the entire processing area if the number of circumferentially arranged cutting elements increases proportionally or disproportionately over the longitudinal extent of the working area.
Profiled end faces or conical surfaces on the workpiece, but also possibly low bending stresses in the tool and thus special machining accuracy can be achieved if the base body is at least partially frustoconical and / or stepped in the area of the working surface.
If, furthermore, the working surface is at least partially curved in the direction of the axis, roundings on the end face, if necessary around pins, for example crankshaft pins, can be created on the workpiece in a simple operation.
In the following, the invention is explained in more detail with reference to drawings which show only one embodiment.
It shows
Fig. 1 machining of an end face of a crankshaft schematically
Fig. 2 milling tool with a cylindrical outer surface
Fig. 3 Machining an end face of a crankshaft (schematic) with fillet to reduce the stress peaks in the journal area.
1 shows a milling tool 1 according to the invention when machining an axially normal surface of a workpiece 2, in the given case a crankshaft. The milling tool 1 has a cylindrical base body 10, is fixed in a clamping 12 and driven to rotate about the longitudinal axis 11. The workpiece 2 or the crankshaft is clamped, for example, rotatably about a longitudinal axis 21. When the workpiece 2 is rotated on a machining surface 22 by the rotating tool 1, the volume to be machined is increased in area X compared to that in area Y because area X is at a greater distance x from axis 21 , around which the workpiece 2 is rotated during the machining process.
According to the invention, tool 1 or its working surface 13 now has a larger number of circumferentially arranged cutting elements 14 in area X, so that a surface layer with approximately the same chip thickness is removed in the entire machining area 22.
2 shows an example of a tool 1 consisting of a base body 10 with a clamping part 12. Cutting elements 14, preferably indexable inserts, are arranged on the base body 10, forming a work surface 13, in such a way that a helix a is formed in the direction of the clamping 12, wherein the respective distance to the upstream cutting part 14 is shortened along this helical line a. By means of this screw line a, which can be of single or multiple threads, and a cutting plate distance that is shortened towards the clamping 12, an advantageously increasing number of teeth effective for the removal is achieved
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a particularly advantageous and economical processing of the end face 22 of the crankshaft 2 enables.
3 shows an embodiment of the tool 1 with a working surface 13 curved at the end for creating a fillet in the region of a journal of a crankshaft 2.
PATENT CLAIMS:
1. Milling tool (1) with a roller-shaped base body that can be clamped at least on one side, which in the working area has circumferential cutting elements, preferably indexable inserts, the cutting edges of which, when the tool rotates, form a coaxial working surface or an essentially smooth cutting flight surface , to
Machining of at least parts of an axially normal or frontal or axially inclined or conical surface of a workpiece (2) rotatable about an axis, the
Tool (1) has a larger longitudinal extent of the work surface (13) than the diameter, characterized in that the number of circumferentially arranged cutting elements (14) and / or their cutting edge length extends over the longitudinal extension of the work surface (13 ) of the milling tool is different.