CH705571B1

CH705571B1 - Fräswerkzeug.

Info

Publication number: CH705571B1
Application number: CH15552011A
Authority: CH
Inventors: Marco Näf; Jetmir Bejtulai
Original assignee: Marco Näf; Jetmir Bejtulai
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2015-03-31
Also published as: CH705571A2; DE202012008940U1; AT13252U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug, insbesondere einen Schaftfräser, Torusfräser, Kugelfräser, Konusfräser oder Fräswerkzeug mit einem Wechselkopf oder einer Wendeplatte zur Bearbeitung von metallischen und nichtmetallischen Werkstücken, das hohe Zerspanungsleistungen und damit geringe Fertigungszeiten in Verbindung mit höheren Standzeiten und verbesserter Masshaltigkeit der bearbeiteten Werkstückflächen ermöglicht. Dies ist gelöst durch ein Fräswerkzeug mit einem Werkzeugschaft und einem Arbeitsbereich, der eine im Umfang des Fräswerkzeugs gelegene und in einem Schraubengang verlaufende Fräsfläche auf mindestens einem Zahn (2) mit einer Schneidkante (5) aufweist, wobei die Schneidkante (5) auf dem mindestens einen Zahn (2) ausgebildet ist, wobei der Schneidkante (5) in Umfangsrichtung beabstandet eine Führungsstützleiste (6) nachgelagert ist und die Führungsstützleiste (6) auf einem kleineren Radius als die Schneidkante (5) liegt.

Description

Beschreibung

[0001 ] Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug, insbesondere einen Schaftfräser, Torusfräser Kugelfräser, Konusfräser, oder ein Fräswerkzeug mit einem Wechselkopf oder einer Wendeplatte zur Bearbeitung von metallischen oder nichtmetallischen Werkstücken.

[0002] Fräswerkzeuge mit Schaft sind sowohl mit helixförmigen Schneiden (US-B-7367754), stirnseitigen Schneideinsätzen (US-A-20 040 253 062) oder auch mit Schneidrollen an der Stirnseite (JP-A-2 002 361 51 1) bekannt. Ein dreischneidiges Schneidwerkzeug gemäss WO-A-2 005 122 690 weist nach jeder Schneidkante eine rückseitige Verstärkung mit einem Abstand zum Aussendurchmesser des Werkzeugs auf. Der Abstand beträgt maximal 1/5 des Aussendurchmessers, was das Torsionsverhalten und die Biegesteifigkeit verbessern soll.

Zwecks Verringerung der Schwingungsneigung sollen zumindest einige Zähne eines Fräswerkzeuges nach DE-U29 715 192 unterschiedliche Steigungen aufweisen.

Ein Schaftfräser gemäss DE-A-10 325 600 weist Stirnschneiden mit an diese angrenzenden Umfangsschneiden auf, welche jeweils um einen Teilungswinkel zueinander versetzt am Werkzeugumfang angeordnet sind, wobei jede Umfangsschneide einen Spanwinkel bildet und zwischen den Umfangsschneiden jeweils ein Spanraum gebildet ist. Zwischen den Umfangsschneiden sind unterschiedliche Teilungswinkel gebildet und der Spanwinkel soll negativ sein, was auch bei hoher Zerspanungsleistung einen schwingungsfreien Werkzeugbetrieb ermöglichen soll.

Ein weiterer Schruppfräser nach EP-A-2 078 574 ist mit einer abgeschrägten Schneidkante versehen, um deren Stabilisierung und eine verbesserte Spanabfuhr zu erreichen. Hierzu ist der abgeschrägte Bereich der Schneidkante in Längsrichtung mit einem Wellenschliff versehen. In weiterer Ausgestaltung ist die Periode des Wellenschliffs grösser als die Periode einer wellenförmigen Schruppverzahnung auf der Fräsfläche. In der WO-A-2 010 079 374 ist ein zylindrisches Fräswerkzeug offenbart, das zur simultanen Schrupp- wie Feinbearbeitung geeignet sein soll, wobei sich Schrupp- und Feinbearbeitungsschneide auf einem Zahn befinden. Der Radius der Schruppschneide ist dabei kleiner als der Radius der Feinbearbeitungsschneide. Die Schneiden sind etwa koaxial zur Zylinderachse angeordnet. Die Schruppschneiden sind mit Spanbrechernuten versehen und die Schruppschneide ist durch einen kleineren Spanraum von der Feinbearbeitungsschneide beabstandet.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug, insbesondere einen Schaftfräser, Kugelfräser, Konusfräser, Torusfräser oder ein Fräswerkzeug mit einem Wechselkopf oder einer Wechselplatte zur Bearbeitung von metallischen oder nichtmetallischen Werkstücken, zur Schrupp- wie Feinbearbeitung zu schaffen, das im Vergleich zum Stand der Technik höhere Zerspanungsleistungen und damit geringere Fertigungszeiten in Verbindung mit höheren Standzeiten und verbesserter Masshaltigkeit der bearbeiteten Werkstückflächen ermöglicht.

Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Auf eine Hauptschneide folgt beabstandet eine Führungsstützleiste als Vibrationsdämpfer, wobei der Radius der Führungsstützleiste etwas geringer als der der Hauptschneide sein kann. Zwischen Hauptschneide und Führungsstützleiste ist ein kleiner Entlastungsraum vorgesehen. Der Spanraum ist in üblicher Weise, in Drehrichtung des Werkzeugs vor der Hauptschneide angeordnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Hauptschneide und Führungsstützleiste sind bevorzugt auf einem Zahn angeordnet. Die Führungsstützleiste ist nicht scharf, weist einen Rundungsradius auf und stellt somit keine Zusatzschneide.

[0004] Die Hauptschneide ist demzufolge für das Spanvolumen konzipiert, während die Führungsstützleiste den Rohmaterialstock nur verformt.

[0005] Das Fräswerkzeug weist bevorzugt einen zylindrischen Grundkörper mit mindestens einem, bevorzugt jedoch zwei oder mehreren Zähnen jeweils mit Hauptschneide und Führungsstützleiste auf.

Die Führungsstützleiste resp. der Zahn kann integraler Bestandteil eines Schaftfräsers oder dergleichen sein und/oder in einzelnen Wendeplatten o. a., die in einen Werkzeugkörper eingesetzt sind, implementiert sein.

Der bevorzugte Durchmesserbereich des Fräswerkzeuges beträgt 0,2-35 mm, doch sind ebenfalls Durchmesser im Meterbereich, z.B. bis zu 10 m möglich. Die Führungsstützleiste kann zwecks Reibungsverminderung in Längsrichtung des Fräswerkzeugs mit Freischliffen und/oder Unterbrechungen versehen sein. Ebenso können die Zähne und/oder die Hauptschneiden resp. die Führungsstützleisten gleichmässig und/oder ungleichmässig voneinander beabstandet sein, es können verschiedene Drallwinkel zur Anwendung gelangen.

Auf einem Zahn ist mindestens eine Führungsstützleiste angeordnet.

[0006] Der hohe Vorschub und die direkte Feinbearbeitung ermöglichen eine Verkürzung der Fertigungszeit. Der Werkzeugverschleiss ist geringer als bei bisherigen Fräswerkzeugen, was die Standzeit erhöht. Die höhere Masshaltigkeit erfordert weniger Korrekturen, was Fertigungszeit und Prozesssicherheit positiv beeinflusst.

[0007] Das erfindungsgemässe Fräswerkzeug ist bei Werkstücken z.B. aus Stahl, Guss, warmfesten Legierungen wie aus Titan oder anderen Nichteisenmetallen vorteilhaft einsetzbar beim Schlichten (z.B. Umfangsfräsen, Abzeilen, Säumen, Trochoidalbearbeitung) wie auch bei der Schruppbearbeitung resp. HPC-Vorgang im Maschinen- und Apparatebau, im Werkzeugbau, in der Fahrzeugindustrie, in der Luft- und Raumfahrt oder auch in der Medizintechnik.

[0008] Die Erfindung, Evocut genannt, schliesst neben Schaftfräsern auch Torusfräser, konische oder Kugelfräser ein und erstreckt sich zudem auf Fräswerkzeuge mit Wendeplatten oder Wechselköpfen.

2 [0009] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die

Fig. 1 : eine Stirnansicht des Schaftfräsers Fig. 2: eine perspektivische Teilansicht desselben Fig. 3: eine Führungsstützleiste mit Freischliff.

[0010] Ein Schaftfräser 1 aus üblichem Werkzeugstahl, Hartmetall, Cermet, Keramik, diamantbestückt oder diamantbeschichtet o. a. ist in der Grundform zylindrisch und umfasst einen Schaft mit einem Spannbereich und einem Arbeitsbereich mit einer Stirnseite. Der Arbeitsbereich umfasst vier mit üblichem Drallwinkel Lambda (λ) (im Beispiel 35°, wobei auch davon abweichende Werte möglich sind) auf dem Umfang beabstandet voneinander angeordnete Zähne 2, die jeweils eine Hauptschneide 3 und davon beabstandet eine Führungsstützleiste 6 aufweisen. Zwischen den Zähnen 2 ist jeweils ein Spanraum 8 ausgebildet.

Die Hauptschneide 3 umfasst eine Spanfläche, Freifläche und eine Schneidkante 5 als Umfangsschneide. Der Durchmesser (durch die Werkzeugachse 10 hindurchgehend) der Führungsstützleiste 6 ist etwas geringer als der der Schneidkante 5, d.h. je nach gewolltem Vorschub Vf oder Schnittleistung ca. 0,001 mm bis 2D/3 kleiner ist.

Die konkrete Wahl ist insbesondere vom Werkzeugdurchmesser und dem Zahnvorschub fz abhängig, wobei fz wiederum von der Seitenzustellung ae abhängt. Die konkrete Kontur der Führungsstützleiste 6 ist wesentlich vom zu bearbeitenden Werkstoff (hart oder weich) und der Vibrationsminderung abhängig. Z.B. kann die Führungsstützleiste 6 bei harten Materialien einen Radius von 0, 1 mm und einen Öffnungswinkel von 60° aufweisen. Aus Form und Gestaltung können auch hiervon abweichende Radien und Öffnungswinkel resultieren. Wesentlich ist, dass Form und Grösse der Führungsstützleiste 6 (im Extremfall selbst scharfe Kanten) eine Schneidwirkung meiden, resp. nicht schneidend wirken.

Die durch die erfindungsgemässe Führungsstützleiste 6 erzielbare Vibrationsdämpfung erhöht z.B. die Standzeit und Lebensdauer eines Fräsers deutlich. Die bei konventionellen Fräsern vorhandene Vibration während des Bearbeitungsvorgangs, die einen schnelleren Schneidenverschleiss bewirkt, ist wesentlich geringer oder kann gar vermieden werden. Zwischen Hauptschneide 3 und Führungsstützleiste 6 befindet sich ein konkav gerundeter oder anderweitig geformter Entlastungsraum 9.

Der Teilungswinkel alpha (a) zwischen Hauptschneide 3 und Führungsstützleiste 6 ist immer grösser 0° und kann bei einschneidiger bzw. einzahniger Ausbildung bis zu 359,99° betragen. Bei mehrzahniger Ausbildung ist der Teilungswinkel alpha (a) hingegen immer kleiner 180°.

Weitere massliche Angaben zum Fräser, die allgemein üblich sind wurden nicht gesondert erwähnt.

Bezugszeichenliste:

[0011]

1 Schaftfräser

2 Zahn

3 Hauptschneide

4 Stirnschneide

5 Schneidkante

6 Führungsstützleiste

7 Freischliff/Unterbrechung

8 Spanraum

9 Entlastungsraum

10 Werkzeugachse

D Durchmesser des Fräswerkzeugs fz Zahnvorschub alpha (a) Teilungswinkel lambda (λ) Drallwinkel

3

Claims

Patentansprüche 1. Fräswerkzeug, insbesondere ein Schaftfräser, Torusfräser, Kugelfräser, Konusfräser oder Fräswerkzeug mit einem Wechselkopf oder mit einer Wendeplatte zur Bearbeitung von metallischen und nicht-metallischen Werkstücken, mit einem Werkzeugschaft und einem Arbeitsbereich, der mindestens eine im Umfang des Fräswerkzeugs gelegene und in einem Schraubengang verlaufende Fräsfläche auf mindestens einem Zahn (2) mit einer Schneidkante (5) aufweist, wobei die Schneidkante (5) auf dem mindestens einem Zahn (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkante (5) in Umfangsrichtung beabstandet eine Führungsstützleiste (6) nachgelagert ist, wobei die Führungsstützleiste (6) auf einem kleineren Radius als die Schneidkante (5) liegt.
2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserdifferenz zwischen der Schneidkante (5) und der Führungsstützleiste (6) 0,001 mm bis 2D/3 beträgt, wobei D der Durchmesser des Arbeitsbereiches des Fräswerkzeugs ist.
3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schneidkante (5) und der Führungsstützleiste (6) ein konkav geformter Entlastungsraum (9) ausgebildet ist.
4. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zähne (2) vorgesehen sind.
5. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser D des Arbeitsbereiches des Fräswerkzeugs 0,2-35 mm beträgt.
6. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser D des Arbeitsbereiches des Fräswerkzeugs bis zu 10 m beträgt.
7. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstützleiste (6) in Längsrichtung des Fräswerkzeugs mit mindestens einem Freischliff und/oder Unterbrechungen (7) versehen ist, die gleichmässig und/oder ungleichmässig voneinander beabstandet sind.
8. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (2) und/oder Hauptschneiden (3) derselben und die Führungsstützleisten (6) gleichmässig und/oder ungleichmässig voneinander beabstandet sind und/oder unterschiedliche Drallwinkel vorgesehen sind.
9. Fräswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungswinkel alpha (a) zwischen der Hauptschneide (3) und der Führungsstützleiste (6) bei nur einem Zahn (2) grösser 0° ist und bis zu 359, 99° beträgt.
10. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsbereich in eine Wendeplatte oder einen Wechselkopf implementiert ist.
1 1. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstützleiste (6) gerundet, insbesondere mit einem Radius von 0, 1 mm und nicht scharf ist.
12. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Zahn (2) mindestens eine Führungsstützleiste (6) angeordnet ist. 4