DE10147843B4

DE10147843B4 - Process for the production of heat-resistant casting molds from binder-containing foundry sand

Info

Publication number: DE10147843B4
Application number: DE2001147843
Authority: DE
Inventors: Bertram Prof. Dr.-Ing. Hentschel; Reso Dr. Alijew
Original assignee: ACTech GmbH
Current assignee: ACTech GmbH
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: DE10147843A1

Abstract

Verfahren für die Herstellung von hitzebeständigen Gießformen aus bindemittelhaltigem Formsand, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Herstellung von Formstoffblöcken aus bindemittelhaltigem Formsand mit einer Abmessung, die einer Formhohlraumtiefe von typischerweise bis zu 300 mm bis 400 mm entspricht;
b) Ausarbeiten der Innenkontur der Gießform mit einem Aufmass in einem konturennahen Abstand zu der Kontur der inneren Wand des Formhohlraumes mittels Schruppfräsen mit großem Vorschub mit einem mit einer Hochfrequenzspindel mit hohen Drehzahlen angetriebenen Schruppwerkzeug (4), das einen als dünnwandigen Hülsenkörper ausgebildeten und ausgewuchteten rotationssymmetrischen Werkzeugschaft (7) aufweist, der stirnseitig einen Schneidkopf (11) aufweist und auf dem gegenüberliegenden endseitigen Schaftbereich mit einem Spannschaft (6) versehen ist, wobei der Schneidkopf (11) mindestens eine aus Hartmetallplatten geschnittene Schneidplatte (9) aufweist, die in einem stirnseitig vorhandenen Schlitz (14) im Werkzeugschaft (7) form – oder kraftschlüssig angeordnet ist, wobei der wirksame Schneidendurchmesser der Schneidplatte (9) 12 bis 40 mm, vorzugsweise 30 bis 35 mm...Process for the production of heat-resistant casting molds from binder-containing foundry sand, characterized by the following steps:
a) production of molding blocks of binder-containing molding sand having a dimension corresponding to a mold cavity depth of typically up to 300 mm to 400 mm;
b) finishing the inner contour of the mold with a measurement in a close-to-contour distance to the contour of the inner wall of the mold cavity by rough milling with large feed with a driven with a high-frequency spindle at high speeds roughing tool (4), designed as a thin-walled sleeve body and balanced rotationally symmetric Tool shank (7) having a front end a cutting head (11) and on the opposite end side shank portion with a clamping shank (6) is provided, wherein the cutting head (11) has at least one cut of hard metal plates cutting plate (9) in a front side existing slot (14) in the tool shank (7) is arranged positively or non - positively, wherein the effective cutting diameter of the cutting plate (9) 12 to 40 mm, preferably 30 to 35 mm ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von hitzebeständigen Gießformen aus bindemittelhaltigem Formsand, wobei sich insbesondere bei der Bearbeitung von Formen für die schnelle Herstellung von Prototypen aus Gußmaterialien häufig große Volumina und tiefe Gravuren ergeben.The The invention relates to a process for the production of heat-resistant casting molds from binder-containing foundry sand, which is particularly in the Processing of forms for The rapid production of prototypes from cast materials often involves large volumes and give deep engravings.

Für die Herstellung von Gießformen mit tiefen Gravuren ist nach dem in der DE 195 44 573 C1 beschriebenen Stand der Technik eine Schichttechnik erforderlich, die eine Auswahl standardisierter Werkzeuge ermöglicht. Die DE 195 44 573 C1 geht von dem Gedanken aus, daß plattenförmige Rohlinge mit vorgegebener, gegebenenfalls variabler Wandstärke nacheinander mit einer Grundstruktur oder einem zuvor bearbeiteten Rohling flächig verbunden und jeweils anschließend nach Massgabe des für die betreffende Schicht abzuarbeitenden NC – Programms von ihrer nach unten weisenden Breitseite aus über Kopf mit von unten nach oben weisenden Fräswerkzeugen bearbeitet werden. Die Fertigung erfolgt daher sukzessive aus plattenförmigen Materialschichten. Da immer relativ dünne gleichartige Schichten bearbeitet werden müssen, können die Fräsdaten bei gegebenem Werkstoff optimiert werden. Insbesondere ergeben sich bei gegebener Schichtdicke und gleichem Werkstoff immer die gleichen Fräsparameter.For the production of molds with deep engraving is after the in the DE 195 44 573 C1 Prior art described a layering technique required that allows a selection of standardized tools. The DE 195 44 573 C1 is based on the idea that plate - shaped blanks with predetermined, optionally variable wall thickness successively connected to a basic structure or a previously processed blank and then subsequently in accordance with the processed for the relevant layer NC program from its downward facing broadside of overhead machined from bottom to top milling tools. The production therefore takes place successively from plate-shaped material layers. Since relatively thin layers of the same kind always have to be processed, the milling data can be optimized for a given material. In particular, the same milling parameters always result for a given layer thickness and the same material.

Nachteilig ist die Verwendung von Klebstoff und der zusätzliche Aufwand für das Zusammenfügen der Schichten, um inkrementale Fehler beim Schichtaufbau zu vermeiden. Vor oder nach einer jeden Konturenbearbeitung wird die freie Breitseitenfläche mit einem Planfräser auf ein vorgeschriebenes Abstandsmaß gebracht. Am Außenrand sind Stützzonen erforderlich, die dafür sorgen, daß der nächste Rohling exakt in der Verbindungsebene ausgerichtet und mit dem zuvor bearbeiteten Rohling verbunden werden kann.adversely is the use of glue and the extra effort for assembling the Layers to avoid incremental errors in layering. Before or after each contour processing, the free broadside surface with a face milling cutter brought to a prescribed distance. At the outer edge are support zones required for that take care that the next blank aligned exactly in the connection plane and with the previously edited Blank can be connected.

Beim Einsatz standardisierter Fräswerkzeuge werden auf diese Weise die Vorteile der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung zum Teil wieder aufgehoben. Standardisierte Fräswerkzeuge enthalten in der Regel einen Kugelkopf mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Auskraglänge von höchstens 24 mm. Daraus ergibt sich ein Durchmesser – Längenverhältnis von 1 zu 4 bis höchstens 1 : 8. Aus diesem vergleichsweise geringen Durchmesser – Längenverhältnis resultiert notwendigerweise die Bearbeitung in einzelnen Schichten.At the Use of standardized milling tools In this way, the advantages of high-speed machining partially canceled again. Standardized milling tools usually contain a ball head with a diameter of 6 mm and a projecting length of at the most 24 mm. This results in a diameter - length ratio of 1 to 4 to at most 1: 8. For this comparatively small diameter - length ratio results necessarily the processing in individual layers.

Da sich durch die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung beim Formenbau sehr hohe Oberflächenqualitäten erzeugen lassen, können in vielen Fällen nachfolgende Feinbearbeitungsverfahren ganz oder teilweise entfallen. Hierbei lassen sich Oberflächen herstellen, die der geforderten Endformgenauigkeit in bezug auf Maß – und Formabweichung sowie Oberflächengüte entsprechen. Insbesondere bei komplizierten Formen im Formenbau können die Hauptzeiten bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung durch höhere Vorschubgeschwindigkeiten erheblich reduziert werden. Bei einem Kugelkopffräser wird die Oberflächenrauheit durch den vorgegebenen Werkzeugdurchmesser bestimmt. Ein kleiner Kantenradius kann durch einen Torusfräser erzielt werden, der jedoch wesentlich größere Abmessungen und eine höhere Masse aufgrund der Spannelemente für die Wendeschneidplatten aufweist.There are very motivated by high-speed machining in mold making produce high surface qualities let, can in many cases following Finishing processes completely or partially omitted. in this connection can make surfaces, the required final accuracy with regard to dimensional and geometrical deviations as well as surface quality. Especially in complicated forms in the mold, the Main times in high-speed machining due to higher feed rates be significantly reduced. When a ball end mill is the surface roughness determined by the given tool diameter. A little Edge radius can be achieved by a Torusfräser, however much larger dimensions and a higher one Mass due to the clamping elements for the indexable inserts has.

Andererseits liegen bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung die Schnittgeschwindigkeiten etwa um den Faktor 5–10 höher als im konventionellen Bereich, so daß sich daraus erhöhte Anforderungen an die verwendeten Fräswerkzeuge ergeben. Fräswerkzeuge für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung unterliegen hohen Fliehkraftbelastungen. Mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten muß auch die Werkzeugunwucht berücksichtigt werden, die bei der konventionellen Bearbeitung von eher untergeordneter Bedeutung ist. Bei hohen Drehzahlen können durch Werkzeugunwuchten Kräfte erzeugt werden, die größer sind als die eigentlichen Zerspankräfte. Aus diesem Grunde ist durch die konstruktive Auslegung, insbesondere bei Wendeplattenwerkzeugen, der Einsatz bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung begrenzt. Mit steigender Schnittgeschwindigkeit entstehen ansteigende Werkzeugkosten, die durch hohe Temperaturen und starken abrasiven Verschleiß verursacht werden.on the other hand For high-speed machining, the cutting speeds are approximately by a factor of 5-10 higher than in the conventional field, so that increased demands to the used milling tools result. milling tools for the High-speed machining are subject to high centrifugal forces. With high peripheral speeds and the tool imbalance must considered which are rather subordinate to conventional processing Meaning is. At high speeds may be due to tool unbalance personnel be generated, which are larger as the actual cutting forces. Out This reason is due to the structural design, in particular for insert tools, use in high-speed machining limited. As the cutting speed increases, soaring Tool costs caused by high temperatures and strong abrasive Caused wear become.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß mit den eingangs genannten standardisierten Fräswerkzeugen keine befriedigende Ergebnisse erzielt werden können. Dies ist in erste Linie durch die bei hohen Drehfrequenzen auftretenden Belastungen der Werkzeuge durch die entstehenden Fliehkräfte bedingt. Während ausgewuchtete Vollmaterialwerkzeuge in der Regel unkritisches Verhalten zeigen, sind besonders Werkzeuge mit Wendeschneidplatten mit hohen Massen und großen Durchmessern in ihrer bisherigen Form den Fliehkräften kaum gewachsen. Vor diesem Hintergrund sind für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geeignete Werkzeuge erforderlich.In In practice, it has been shown that with the above-mentioned standardized milling tools no satisfactory Results can be achieved. This is primarily due to the occurring at high rotational frequencies Loads of tools due to the resulting centrifugal forces. While balanced solid material tools usually uncritical behavior Show are particularly tools with inserts with high Masses and big ones Diameters in their previous form hardly the centrifugal forces grown. Against this background are for high-speed machining suitable tools required.

In der DE 199 28 840 C1 wird zum Fräsen von Gießformen ein Schaftwerkzeug mit einem schlanken Schaft und einem flachen Schneidblatt eingesetzt. Das Schneidblatt ist ein Stanzteil aus einem flachen Zuschnitt aus Stahl, verschleißfestem Stahl oder einem geeigneten verschleißfesten Werkstoff mit einer Dicke von vorzugsweise 0,2–1 mm. Das Schaftwerkzeug weist in Abhängigkeit von den kleinen Abmessungen des Schaftes und der Schneidplatte einen Außendurchmesser von geringer Größe auf. Die Umfangsschneiden der Schneidplatten sind deutlich außerhalb des Schaftquerschnitts angeordnet.In the DE 199 28 840 C1 For example, a shank tool with a slender shank and a flat cutting blade is used for milling of casting molds. The cutting blade is a stamped part of a flat blank made of steel, wear-resistant steel or a suitable wear-resistant material with a thickness of preferably 0.2-1 mm. The shank tool has, depending on the small dimensions of the shaft and the cutting plate on an outside diameter of small size. The peripheral cutting edges of the cutting plates are arranged clearly outside the shank cross section.

In der EP 776 719 A1 ist ein Torusfräser mit einem auswechselbaren Schneidkopf aus Hartmetall für die Metallbearbeitung beschrieben, der in einem Axialschaft durch eine Gewindeverbindung befestigt ist. Bei hohen Drehzahlen führen Asymmetrien zu Vibrationen und zu einer fehlerhaften Qualität und zu einer verfrühten Abnutzung des Schneidewerkzeugs sowie seines rotierenden Trägers. Aus diesem Grund ist die axiale Verschraubung erforderlich. Aufgrund der Verschraubung ist die geringe Länge des Schaftes nachteilig.In the EP 776 719 A1 is a Torusfräser with a replaceable cutting head made of carbide for metalworking described, which is fixed in an axial shaft by a threaded connection. At high speeds, asymmetries lead to vibrations and faulty quality and premature wear of the cutting tool and its rotating carrier. For this reason, the axial screw is required. Due to the screw the small length of the shaft is disadvantageous.

In der US 6286581 B1 wird aus diesen Gründen ein Verfahren zum Fräsen eines Sandblocks vorgeschlagen, bei dem unter Einsatz eines herkömmlichen Fräsers ein Sandkern oder Formelement hergestellt wird. Das Fräsen erfolgt in zwei Aufspannungen, weil die Tiefe durch die Länge der gebräuchlichen Werkzeuge begrenzt ist. Der Sandblock wird in einem Rahmen gehalten und nach dem Bearbeiten der oberen Seite gedreht, damit die untere Seite bearbeitet werden kann.In the US 6286581 B1 For these reasons, a method for milling a block of sand is proposed in which a sand core or molding element is produced using a conventional mill. Milling takes place in two setups because the depth is limited by the length of the common tools. The sand block is held in a frame and turned after editing the top side so that the bottom side can be edited.

Die Erfindung bezweckt ein Verfahren, mit dem die Effizienz bei der Herstellung von hitzebeständigen Gießformen aus bindemittelhaltigem Formsand, mit einer tiefen Gravur wesentlich gesteigert werden kann.The The invention aims at a method with which the efficiency in the Production of heat-resistant molds made of binder-containing foundry sand, with a deep engraving essential can be increased.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention Problem solved by a method having the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the Dependent claims.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können Gießformen durch direktes Formstoff- Fräsen mit niedrigen Fertigungskosten und schnellen Fertigungszeiten hergestellt werden. Mit lang auskragenden Fräswerkzeugen ist eine Komplettbearbeitung der Gießform in einer Aufspannung möglich, was eine schnelle Fertigung von Formen, Modellen und Prototypen ohne das schichtweise Kleben ermöglicht. Die Genauigkeit der gesamten Form kann dadurch in bisher nicht bekannter Weise wesentlich erhöht werden. Die Schneidblätter der Fräswerkzeuge können darüber hinaus mit kleinen Eckradien ausgebildet werden, so daß in den Gießformen komplizierte Konturen mit höchster Genauigkeit abgebildet werden. Der Werkzeugschaft weist einen hohen Schlankheitsgrad auf. Mit diesem Merkmal des Fräswerkzeuges können auch komplizierte Konturen in kleinen tiefliegenden Formbereichen hergestellt werden, die ansonsten für herkömmliche Werkzeuge unzugänglich sind. Durch die Verwendung moderner Schneidstoffe werden höchste Schnittgeschwindigkeiten bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten ermöglicht, die sich in einer deutlichen Verkürzung der Fertigungszeit und Verbesserung der Oberflächenqualität niederschlagen. With the proposed method can casting molds by direct molding material milling manufactured with low production costs and fast production times become. With long-protruding milling tools is a complete machining of the mold in one clamping possible, which means fast production of molds, models and prototypes without the layer-wise gluing possible. The accuracy of the entire shape can thus in previously unknown Manner substantially increased become. The cutting blades In addition, the milling tools can be formed with small corner radii, so that in the molds complicated contours with highest Accuracy can be mapped. The tool shank has a high degree of slimming on. With this feature of the milling tool can also complicated contours in small low-lying form areas otherwise inaccessible to conventional tools. The use of modern cutting materials results in the highest cutting speeds at high feed speeds, resulting in a significant shortening reduce production time and improve surface quality.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Im einzelnen zeigtThe Invention will be described below with reference to an embodiment with reference closer to the drawings explained become. In detail shows

1 einen Teilschritt des Verfahrens durch Bearbeiten der Gießform mittels Schruppfräsen, 1 a partial step of the method by machining the casting mold by roughing,

2 das Bearbeiten der Gießform mit einem Schlichtfräser, 2 machining the mold with a finishing cutter,

3 einen Schlichtfräser mit kraftschlüssig befestigter Schneidplatte, 3 a finishing mill with a friction-fitted insert,

4 einen Schlichtfräser mit formschlüssig gehaltener Schneidplatte, 4 a finishing mill with positively held cutting plate,

5 einen Schruppfräser mit kraftschlüssig befestigter Schneidplatte und 5 a roughing cutter with frictionally mounted cutting plate and

6 einen Schruppfräser mit formschlüssig gehaltener Schneidplatte, in schematischer Darstellung. 6 a roughing cutter with positively held cutting plate, in a schematic representation.

In 1 ist ein Formstoffblock ersichtlich, der als Teil einer Gießform 1 mit tiefliegenden Konturen 2 bearbeitet werden soll. Die tiefliegenden Konturen 2 sind in 2 ersichtlich. Unter Gießform 1 sind hitzebeständige Gießformen aus einem Formstoff, insbesondere aus bindemittelhaltigem Formsand, oder Modelle beziehungsweise Prototypen aus Kunststoff, Graphit, Holzwerkstoffen oder sonstigen fräsbaren Werkstoffen zu verstehen. Ein anderes Anwendungsgebiet ist zum Beispiel die Herstellung von Graphitelektroden. Nachfolgend soll die Bezeichnung Gießform 1 verwendet werden.In 1 is a molding block visible as part of a mold 1 with low-lying contours 2 to be edited. The low-lying contours 2 are in 2 seen. Under mold 1 are heat-resistant molds of a molding material, in particular of binder-containing molding sand, or models or prototypes of plastic, graphite, wood-based materials or other milled materials to understand. Another field of application is, for example, the production of graphite electrodes. Below is the term casting mold 1 be used.

Die Gießform 1 besteht in der Regel aus mindestens zwei Formhälften oder aus mehreren Formteilen, die zusammen mit in der Gießereitechnik gebräuchlichen Kernen zu einer kompletten Form zusammengesetzt werden. Für die Herstellung einer Gießform 1 wird zunächst ein Formstoffblock aus einem Formstoff oder bindemittelhaltigem Formsand hergestellt, der seinen Abmessungen nach in der Regel einer Gießformhälfte entspricht. Die Höhe der Gießform 1 und damit die Dicke des Formstoffblockes ist im wesentlichen durch die Auskraglänge des Fräswerkzeuges bestimmt, mit dem die tiefliegenden Konturen 2 zu bearbeiten sind. Die Bearbeitung der tiefliegenden Konturen 2 erfolgt mit einem in 2 dargestellten Schlichtfräser 3, der eine maximale Auskraglänge zwischen 300 bis 400 mm aufweisen soll. Auf diese Weise kann die Formhohlraumtiefe bis zu 400 mm betragen und das Zusammenfügen von einzelnen Gießformschichten durch Kleben kann vermieden werden. Das Verfahren kann jedoch nicht auf die Herstellung von Gießformhälften beschränkt werden. Vielmehr können mit Hilfe des Verfahrens einzelne Formstoffblöcke in der gegebenen Abmessungen bearbeitet und zu größeren Gießformen 1 zusammengesetzt werden.The mold 1 usually consists of at least two mold halves or of several moldings, which are assembled together with common in foundry technology cores to a complete mold. For the production of a casting mold 1 First, a molding material block is made of a molding material or binder-containing molding sand, which corresponds to its dimensions in the rule of a mold half. The height of the mold 1 and thus the thickness of the molding material block is essentially determined by the projecting length of the milling tool with which the low-lying contours 2 to edit. The processing of low-lying contours 2 done with a in 2 illustrated finishing cutter 3 , which should have a maximum Auskraglänge between 300 to 400 mm. In this way, the mold cavity depth can be up to 400 mm and the assembly of individual mold layers by gluing can be avoided. However, the method can not be limited to the production of mold halves. Rather, with the help of the method, individual molding blocks can be machined in the given dimensions and made into larger casting molds 1 be assembled.

Die Bearbeitung von Gießformen 1 untergliedert sich im allgemeinen in das Schruppen und Schlichten der Geometrie. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die beiden Teilschritte sind spezielle Verfahrensweisen sowohl für das Schruppen als auch das Schlichten zweckmäßig.The machining of casting molds 1 is generally broken down into roughing and finishing of the geometry. Due to the different requirements of the two sub-steps special procedures for both roughing and sizing are appropriate.

Ziel des Schruppens ist die wirtschaftliche und damit schnelle Bearbeitung eines großen Materialvolumens, um die Form für den nachfolgenden Schlichtvorgang anzunähern. Nach 1 wird mit einem Fräswerkzeug in der Form eines Schruppwerkzeugs 4 zunächst die Innenkontur der Gießform 1 mit einem Aufmaß in einem konturennahen Abstand zu der Kontur der inneren Wand des Formhohlraumes ausgearbeitet. Durch ein sorgfältiges an die Geometrie angepaßtes Schruppen mit dem Schruppwerkzeug 4 kann mit großem Vorschub und hoher Schnittgeschwindigkeit der Schlichtvorgang auf ein geringes notwendiges Maß verringert werden.The aim of roughing is the economical and thus fast processing of a large volume of material in order to approximate the shape for the subsequent sizing process. To 1 is done with a milling tool in the form of a roughing tool 4 First, the inner contour of the mold 1 prepared with an allowance at a near-contour distance to the contour of the inner wall of the mold cavity. Through careful roughing adapted to the geometry with the roughing tool 4 can be reduced with high feed and high cutting speed of the sizing process to a small necessary level.

Der Antrieb der Fräswerkzeuge mit hohen Drehzahlen erfolgt mit einer Hochfrequenzspindel, die nicht weiter dargestellt ist. Die Aufnahme der Fräswerkzeuge erfolgt durch ein für die hohen Drehzahlen taugliches Spannfutter 5, das eine hohe Steifigkeit des Werkzeughalters und eine große Dämpfung des Systems aufweist. Hierfür eignen sich Spannsysteme mit Kraftschrumpftechnik oder Warmschrumpftechnik. Bevorzugt werden Spannsysteme mit einer hohen Schwingungsdämpfung, weil sich eine mangelhafte Schwingungsdämpfung negativ auf den Standweg auswirken kann.The drive of the milling tools at high speeds is done with a high-frequency spindle, which is not shown. The recording of the milling tools is done by a suitable for high speeds chuck 5 which has a high rigidity of the tool holder and a great damping of the system. Clamping systems with power shrink technology or heat shrink technology are suitable for this. Clamping systems with a high vibration damping are preferred because poor vibration damping can have a negative effect on the tool life.

Zum anderen sind Spannfutter 5 für den in 2 dargestellten Schlichtfräser 3 zu bevorzugen, die einen schlanken Werkzeughalter aufweisen, um optimale Voraussetzungen für das Fräsen in schwer zugänglichen Gießformbereichen zu schaffen. Sehr steife Spannsysteme können für das Schruppfräsen eingesetzt werden, um hohe Spann – und Querkräfte aufzunehmen. Die Spannfunktion basiert in der Regel auf der elastischen Verformung des Werkzeughalters. Im Gegensatz dazu können desgleichen Spannzangenfutter eingesetzt werden, die jedoch im Vergleich zu der Kraftspanntechnik und der Warmschrumpftechnik mit beweglichen Teilen versehen sind. Wichtig für die Auswahl des Spannmittels ist der symmetrische Aufbau und eine optimale Wuchtgüte, als Voraussetzung für eine hohe Rundlaufgenauigkeit und die Verbesserung der Fräsergebnisse. Bei der Spannzangenaufnahme kann der endseitige Schaftbereich mit dem Spannschaft 6 des Werkzeugschaftes 7 unmittelbar in der Spannzange befestigt werden, während bei der Kraftschrumpftechnik oder bei der Warmschrumpftechnik die Anordnung eines den Werkzeugschaft 7 überragenden und zu der Werkzeugaufnahme passenden Adapterschaftes 8 nach 1 vorgesehen ist.On the other hand are chucks 5 for the in 2 illustrated finishing cutter 3 which have a slim tool holder to provide optimal conditions for milling in hard to reach casting mold areas. Very stiff clamping systems can be used for roughing to accommodate high tension and shear forces. The clamping function is usually based on the elastic deformation of the tool holder. In contrast, the same collet chuck can be used, however, which are provided with moving parts compared to the power clamping technique and the heat shrink technology. Important for the selection of the clamping device is the symmetrical construction and an optimal balancing quality, as a prerequisite for a high concentricity and the improvement of the milling results. When the collet receiving the end shaft area with the clamping shaft 6 of the tool shank 7 be mounted directly in the collet, while in the Kraftschrumpftechnik or in the heat shrink technology, the arrangement of the tool shank 7 superior and matching to the tool holder adapter shaft 8th to 1 is provided.

Das Fräsen des Formstoffblockes in 1 erfolgt mit einem Schruppwerkzeug 4 mit einem wirksamen Schneidendurchmesser von 12 bis zu 40 mm. Vorzugsweise soll der Schneidendurchmesser 30 bis 35 mm betragen, damit die Herstellung der Gießform 1 wirtschaftlich ist. Der Schaftdurchmesser ist auf diese Weise wesentlich größer als der Schaftdurchmesser bei einem Schlichtfräser 3. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Außendurchmesser des Werkzeugschaftes 7 im Zusammenhang mit der Biegebeanspruchung der Schneidplatte 9 steht, die von der freien Einspannlänge der Schneidplatte 9 abhängig ist.Milling the molding material block in 1 done with a roughing tool 4 with an effective cutting diameter of 12 to 40 mm. Preferably, the cutting diameter should be 30 to 35 mm, so that the production of the mold 1 is economical. The shaft diameter is in this way much larger than the shaft diameter in a finishing mill 3 , This is due to the fact that the outer diameter of the tool shank 7 in connection with the bending stress of the insert 9 stands that of the free clamping length of the cutting plate 9 is dependent.

Nach dem Schruppfräsen erfolgt das Schlichtfräsen des Formhohlraumes mit einem Schlichtfräser 3, der in 2 dargestellt ist. Beim Schlichtfräsen erfolgt ein schnelles konturenverfolgendes Abfräsen des Aufmaßmaterials mit dem Schlichtfräser 3, der in einer der zuvor beschriebenen Spannaufnahme eingespannt und mit hohen Drehzahlen angetrieben ist.After roughing, the finish milling of the mold cavity is performed with a finishing mill 3 who in 2 is shown. In finish milling, a quick contour-tracking milling of the stock material takes place with the finishing cutter 3 , which is clamped in one of the previously described tension receptacle and driven at high speeds.

Daneben kann das Schlichtfräsen das Fräsen von Formen mit oder ohne Formschräge sowie ein Vorschlichten und Schlichten enthalten. Für das Schlichten wird ein Schlichtfräser 3 mit einem gegenüber dem Schruppwerkzeug 4 reduzierten wirksamen Werkzeugdurchmesser und einem Durchmesser – Längenverhältnis zwischen 1 zu 10 bis 1 zu 30, vorzugsweise zwischen 1 zu 13 bis 1 zu 25 eingesetzt, der im Detail weiter unten beschrieben ist. Abschließend wird die Gießform 1 einer Nachbehandlung unterzogen, wobei die Oberfläche des Formstoffes durch Schlichte geschlossen und der Formhohlraum durch Auftragen eines Trennmittels geglättet und für den Zusammenbau und Gießvorgang vorbereitet wird.In addition, finish milling may include the milling of shapes with or without draft, as well as pre-finishing and sizing. For finishing, a finishing cutter is used 3 with one opposite the roughing tool 4 reduced effective tool diameter and a diameter - length ratio between 1 to 10 to 1 to 30, preferably between 1 to 13 to 1 used to 25, which is described in detail below. Finally, the casting mold 1 a post-treatment, wherein the surface of the molding material is closed by sizing and the mold cavity is smoothed by applying a release agent and prepared for assembly and casting.

Nach 3 bis 6 sind die für das Hochgeschwindigkeitsfräsen erforderlichen Fräswerkzeuge in der Form eines Schruppwerkzeugs 4 oder eines Schlichtfräsers 3 hinsichtlich ihrer gemeinsamen Merkmale durch einen dünnwandigen Hülsenkörper gekennzeichnet, der den Werkzeugschaft 7 bildet. Dieser Werkzeugschaft 7 ist ausgewuchtet und zum Vermeiden von Unwucht rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Werkzeugschaft 7 ist stirnseitig mit einem Schneidkopf 11 mit einer oder mehreren Schneidplatten 9 oder flügelartigen Einsätzen versehen. Auf dem gegenüberliegenden endseitigen Bereich weist der Werkzeugschaft 7 auf der Außenmantelfläche einen Spannschaft 6 mit einem glatten Zylinderschaft auf, der an sich bei ausreichender Festigkeit in einer Motorspindel mit einer Spannzangenaufnahme befestigt werden kann.To 3 to 6 The milling tools required for high speed milling are in the form of a roughing tool 4 or a finishing mill 3 characterized in terms of their common features by a thin-walled sleeve body, the tool shank 7 forms. This tool shank 7 is balanced and rotationally symmetric to avoid imbalance educated. The tool shank 7 is frontally with a cutting head 11 with one or more inserts 9 or wing-like inserts provided. On the opposite end region, the tool shank points 7 on the outer surface of a clamping shaft 6 with a smooth cylindrical shank, which can be attached with sufficient strength in a motor spindle with a collet receptacle per se.

Bei Einsatz der Kraftschrumpftechnik beispielsweise und zur Erhöhung der Steifigkeit wird der Spannschaft 6 zum Einspannen in die Werkzeugaufnahme im Bereich der Innenmantelfläche mit einem mittels Preßpassung eingefügten Schaftkörper 12 versehen und verstärkt. Der Spannschaft 6 kann damit in einem Spannfutter 5 direkt aufgenommen werden. Um den Durchmesser des Werkzeugschaftes 7 an die vorgegebenen Abmessungen des Spannfutters 5 anzupassen, kann ein zu der Werkzeugaufnahme einer Motorspindel passender Adapterschaft 8 vorgesehen werden, der den Werkzeugschaft 7 mit dem Schaftkörper 12 überragt. Auf diese Weise können an ein vorgegebenes Spannfutter 5 adaptierbare Fräswerkzeuge mit einem im Außendurchmesser unterschiedlichen Werkzeugschaft 7 eingesetzt werden, der an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepasst ist.When using the power shrink technology, for example, and to increase the rigidity of the clamping shaft 6 for clamping in the tool holder in the region of the inner circumferential surface with a shaft body inserted by means of a press fit 12 provided and reinforced. The span shaft 6 can do so in a chuck 5 be recorded directly. Around the diameter of the tool shank 7 to the specified dimensions of the chuck 5 can adapt to the tool holder of a motor spindle suitable adapter shaft 8th be provided, the tool shank 7 with the shaft body 12 surmounted. In this way you can attach to a given chuck 5 adaptable milling tools with a different outer diameter tool shank 7 can be used, which is adapted to the respective processing task.

Um die mit der Vergrößerung des Schaftdurchmessers einhergehende Massezunahme zu verringern, kann die Wandstärke des Werkzeugschaftes 7 nach 5 entlang seiner Rotationsachse zur Stirnseite hin verjüngend ausgebildet werden. Die Verjüngung des Werkzeugschaftes 7 ist derart ausgebildet, daß der Flugkreisdurchmesser der Schneidplatte 9 größer als der maximale Außendurchmesser des Werkzeugschaftes 7 im Bereich des Schaftkörpers 12 mit dem Adapterschaft 8 ist. Die Verjüngung der Wandstärke kann prinzipiell durch eine konisch verlaufende oder in anderer Weise abgestufte Außenmantelfläche bei einem konstanten Innendurchmesser ausgebildet werden, die einfach und genau herstellbar ist.In order to reduce the increase in mass associated with the increase in the shaft diameter, the wall thickness of the tool shank 7 to 5 be formed tapering along its axis of rotation to the front side. The rejuvenation of the tool shank 7 is formed such that the circle diameter of the cutting plate 9 greater than the maximum outside diameter of the tool shank 7 in the region of the shaft body 12 with the adapter shaft 8th is. The taper of the wall thickness can in principle be formed by a conically extending or otherwise stepped outer surface at a constant inner diameter, which is simple and accurate to produce.

Eine Erhöhung der funktionalen Eigenschaften kann dagegen durch einen Werkzeugschaft 7 erzielt werden, der eine zylindrische Außenmantelfläche mit konstantem Außendurchmesser und mindestens im Bereich zwischen dem Spannschaft 6 und der Stirnseite 13 eine nichtzylindrische, konisch oder nach und nach sich erweiternde Innenmantelfläche aufweist. Hierbei ist die Hülsenerweiterung im Bereich des Spannschaftes 6 kleiner als im Bereich der Stirnseite 13 ausgebildet. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist eine erheblich geringere Masse des Werkzeugschaftes 7 im Bereich des Schneidkopfes 11.An increase in functional properties, on the other hand, can be achieved by a tool shank 7 be achieved, which has a cylindrical outer circumferential surface with a constant outer diameter and at least in the region between the clamping shaft 6 and the front side 13 has a non-cylindrical, conical or gradually widening inner circumferential surface. Here, the sleeve extension is in the range of the clamping shaft 6 smaller than in the area of the front side 13 educated. The advantage of the proposed solution is a significantly lower mass of the tool shank 7 in the area of the cutting head 11 ,

Der Schneidkopf 11 weist beispielsweise aus Hartmetallplatten geschnittene Schneidplatten 9 auf, die stirnseitig mit dem Werkzeugschaft 7 mit einem Schlitz 14 formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden sind. Die Schneidplatten 9 können beschichtet werden oder außerdem aus Schnellarbeitsstahl sowie aus Keramik und Cermet bestehen. Die Schneidplatten 9 können aus einem plattenförmigen Material mit einer Dicke von ca. 1 mm bis 3 mm mittels Drahterodieren geschnitten werden. Die Spannkontur der Schneidplatten 9 richtet sich nach dem Befestigungsverfahren. Durch die Ausbildung und die Anordnung der Schneidplatten 9 kann die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens weiter positiv beeinflußt werden.The cutting head 11 For example, has cutting inserts cut from carbide plates 9 on, the front side with the tool shank 7 with a slot 14 are positively connected or non-positively connected. The cutting plates 9 can be coated or made of high-speed steel, ceramics and cermet. The cutting plates 9 can be cut from a plate-shaped material with a thickness of about 1 mm to 3 mm by means of wire EDM. The clamping contour of the inserts 9 depends on the fastening method. Due to the design and the arrangement of the inserts 9 the cost-effectiveness of the process can be further positively influenced.

Ein Schlichtfräser 3, wie in 3 dargestellt, weist eine Schneidplatte 9 mit einem Flugkreisdurchmesser von 6 mm bis 12 mm auf. Vorzugsweise beträgt der Flugkreisdurchmesser 8 mm bis 10 mm. Der Eckenradius 15 beträgt 1 mm bis zum halben Durchmesser, wodurch Gußteile auch mit einem kleinen Außenkantenradius ermöglicht werden. Die Befestigung der Schneidplatte 9 im Schneidkopf 11 erfolgt durch eine kraftschlüssige Einspannung, beispielsweise durch Schrumpfen, wobei der Montageaufwand beim Auswechseln der Schneidplatte 9 angesichts der einfachen Handhabung gering ist. Der Werkzeugschaft 7 weist ein Durchmesser – Längenverhältnis auf, das zwischen 1 zu 10 bis 1 zu 30, vorzugsweise zwischen 1 zu 13 bis 1 zu 25 liegt.A finishing cutter 3 , as in 3 shown, has an insert 9 with a circle diameter of 6 mm to 12 mm. Preferably, the circle diameter is 8 mm to 10 mm. The corner radius 15 is 1 mm to half the diameter, which allows casting even with a small outer edge radius. The attachment of the cutting plate 9 in the cutting head 11 takes place by a non-positive clamping, for example by shrinking, the assembly cost when replacing the cutting plate 9 low in view of the ease of use. The tool shank 7 has a diameter aspect ratio ranging from 1 to 10 to 1 to 30, preferably 1 to 13 to 1 to 25.

Nach 4 kann die Rundlaufgenauigkeit und die Vibrationsdämpfung in der Schneidplatte 9 erhöht werden, wenn die Schneidplatte 9 teilweise in einem Schlitz 14 gelagert ist, der diametral in der Stirnseite 13 des Werkzeugschaftes 7 vorgesehen ist. In dem Schlitz 14 ist die Schneidplatte 9 formschlüssig angeordnet und stoffschlüssig fixiert, wobei sich die frei auskragende Länge verringert. Eine weitere Erhöhung der Rundlaufgenauigkeit kann durch den in 5 dargestellten konischen Verlauf des Werkzeugschaftes ? ermöglicht werden. Außer diesen geometrisch bedingten Vorteilen ergibt sich auch ein weiterer Vorteil durch eine höhere Standzeit der Schneidplatte 9.To 4 can the concentricity and the vibration damping in the cutting plate 9 be increased when the cutting plate 9 partly in a slot 14 is stored, the diametrically in the front 13 of the tool shank 7 is provided. In the slot 14 is the cutting plate 9 arranged in a form-fitting manner and firmly bonded, whereby the cantilevered length is reduced. A further increase in concentricity can be achieved by the in 5 illustrated conical shape of the tool shank? be enabled. In addition to these geometric advantages, there is also a further advantage of a longer service life of the cutting insert 9 ,

Bei einem Schruppwerkzeug 4 nach 5 wird die freie Einspannlänge der Schneidplatte 9 durch ein Werkzeugschaft 7 verringert, der geringfügig kleiner als der Flugkreisdurchmesser der Schneidplatte 9 ist. In Abhängigkeit von der Plattendicke der Schneidplatte 9 kann der Durchmesser des Werkzeugschaftes 7 4 mm bis 8 mm kleiner als der Flugkeisdurchmesser der Schneidplatte 9 ausgeführt werden. Die Abmessung des Flugkreisdurchmesser des Schneidenkörpers kann 12 mm bis 40 mm, vorzugsweise 30 mm bis 35 mm betragen. Der Werkzeugschaft 7 soll ein Durchmesser – Längenverhältnis zwischen 1 zu 3,5 bis 1 zu 11 aufweisen. Bei einer formschlüssig in einem Schlitz 14 angeordneten Schneidplatte 9 nach 6 kann der Schaftdurchmesser ca. 4 mm kleiner gewählt werden.In a roughing tool 4 to 5 becomes the free clamping length of the insert 9 through a tool shank 7 slightly smaller than the circle diameter of the insert 9 is. Depending on the plate thickness of the insert 9 can be the diameter of the tool shank 7 4 mm to 8 mm smaller than the kerf diameter of the insert 9 be executed. The dimension of the circle diameter of the cutting body may be 12 mm to 40 mm, preferably 30 mm to 35 mm. The tool shank 7 should have a diameter - length ratio between 1 to 3.5 to 1 to 11. In a form-fitting in a slot 14 arranged cutting plate 9 to 6 can the shaft through 4 mm smaller.

Claims

Process for the preparation of heat-resistant casting molds from binder-containing foundry sand, characterized by the following steps: a) production of molding blocks of binder-containing foundry sand having a dimension corresponding to a cavity depth of typically up to 300 mm to 400 mm; b) working out the inner contour of the casting mold with an allowance at a contour close to the contour of the inner wall of the mold cavity by rough milling with large feed with a driven with a high-frequency spindle at high speeds roughing tool ( 4 ), which designed as a thin-walled sleeve body and balanced rotationally symmetrical tool shank ( 7 ), the front side a cutting head ( 11 ) and on the opposite end-side shaft region with a clamping shank ( 6 ), wherein the cutting head ( 11 ) at least one cut from hard metal plates cutting plate ( 9 ), which in a frontally existing slot ( 14 ) in the tool shank ( 7 ) is arranged positively or non-positively, wherein the effective cutting diameter of the cutting plate ( 9 ) Is 12 to 40 mm, preferably 30 to 35 mm and the tool shank ( 7 ) has a diameter aspect ratio between 1: 3.5 to 1 to 11; c) finish milling of the mold cavity by rapid contour-tracking milling of the stock material with a sizing ( 3 ), which is driven by the high-frequency spindle at high speeds and designed as a thin-walled sleeve body and balanced rotationally symmetrical tool shank ( 7 ), the front side a cutting head ( 11 ) and on the opposite end-side shaft region with a clamping shank ( 6 ), wherein the cutting head ( 11 ) at least one cut from hard metal plates cutting plate ( 9 ), which in a frontally existing slot ( 14 ) in the tool shank ( 7 ) is arranged positively or non-positively, wherein the effective cutting diameter of the cutting plate ( 9 ) opposite the roughing tool ( 4 ) and the tool shank ( 7 ) has a diameter aspect ratio between 1 to 10 to 1 to 30, preferably between 1 to 13 to 1 to 25; d) aftertreatment of the surface of the molding material optionally by sizing and smoothing the mold cavity by release agent.

A method according to claim 1, characterized in that the step b and c in a clamping of the molding material block using a roughing tool ( 4 ) or a finishing mill ( 3 ), in which the 6 ) for clamping in the tool holder of a motor spindle in the region of the outer circumferential surface with a smooth cylindrical shank as a clamping shank ( 6 ) and in the region of the inner circumferential surface with a shaft body inserted by means of a press fit ( 12 ) and reinforced.

A method according to claim 2, characterized in that step b using a roughing tool ( 4 ), whereby the 6 ) for clamping in the tool holder of a motor spindle in the region of the outer circumferential surface with a smooth cylindrical shank as a clamping shank ( 6 ) and in the region of the inner circumferential surface with a shaft body inserted by means of a press fit ( 12 ) is provided and reinforced, wherein the shaft body ( 12 ) with a tool shank ( 7 ) superior and matching to the tool holder of a motor spindle adapter shaft ( 8th ) is provided.

A method according to claim 3, characterized in that the step b using a roughing tool ( 4 ) is performed, wherein the wall thickness of the tool shank ( 7 ) along its axis of rotation to the end face ( 13 ) is formed tapering, the rejuvenation of the tool shank ( 7 ) is formed such that the circle diameter of the blade body is greater than the maximum outer diameter of the tool shank ( 7 ) in the region of the shaft body ( 12 ) with the adapter shaft ( 8th ).

A method according to claim 3, characterized in that the step b using a roughing tool ( 4 ), in which the tool shank ( 7 ) a cylindrical outer circumferential surface with a constant outer diameter and at least in the region between the clamping shaft ( 6 ) and the front side ( 13 ) has a non-cylindrical, conically or gradually widening inner circumferential surface, whereby the sleeve extension in the region of the clamping shaft ( 6 ) smaller than in the area of the front side ( 13 ) is trained.