DE102007014262A1

DE102007014262A1 - Walzenfräser

Info

Publication number: DE102007014262A1
Application number: DE102007014262A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Seidel; Peter Sudau; Jürgen Merz; Matthias Kipping
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2008-09-25
Also published as: TW200848184A; CN101631635A; EP2136952A1; CA2679959A1; US20110044773A1; KR20090130862A; CN101631635B; RU2009138727A; WO2008113314A1; ZA200905484B; JP2010521329A; RU2433892C2; UA94509C2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, angeordnet sind. Um axiale Krafteinwirkungen auf den Fräser oder auch das zu bearbeitende Material weitgehend zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass entweder die Nuten und damit die Schneiden der Wendeschneidplatten abschnittsweise mit unterschiedlichem Winkel ausgerichtet sind, wobei die Winkel so gewählt sind, dass die beim Fräsprozess in dem einen Abschnitt entstehenden Axialkräfte von den im benachbarten Abschnitt entstehenden Axialkräften neutralisiert oder definiert klein werden oder dass die Wendeschneidplatten in den Nuten wechselnd so angeordnet oder ausgerichtet sind, dass die beim Fräsprozess von der einen Wendeschneidplatte verursachte Axialkraft von der durch die benachbarte Wendeschneidplatte verursachten Axialkraft neutralisiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Walzenfräser, der mit Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidelatten, bestückt ist.
Walzenfräser, die für die Bearbeitung von Nichteisen-Metallbändern oder Blechen eingesetzt werden, sind seit langem bekannt.
In dem DE 20204478 U1 ist ein Walzenfräser beschrieben, auf dem spiralförmige Nuten ausgebildet sind, in denen Helix-Messer (HSS-Messer) mit quasi durchgehender Schneide hintereinander angeordnet sind, die mit Keilen und Schrauben gehalten werden.
Um die Wirtschaftlichkeit des Fräsprozesses zu verbessern, wird in dem DE 29913164 U1 , wie von Igel-Fräsern bekannt, der Einsatz von Hartmetall-Wendeschneidplatten für Walzenfräser beschrieben. Vorteilhaft ist, dass ein Nachschleifen der Schneidelatten auf relativ teuren Schleifmaschinen nicht mehr notwendig ist und die bessere Ausnutzung durch das Wenden der Schneidelatten erfolgt, d. h. 4 bzw. 8 Schneiden der Platte können genutzt werden.
Beide Walzenfräsertypen haben die Schneiden spiralförmig über der Gallenlänge am Umfang des Fräsers angeordnet. Weiterhin besitzen die Schneidelatten einen Neigungswinkel (z. B. 10°) gegenüber der Rotationsachse. Diese schräge Anordnung hat bekannterweise das Ziel einen sanfteres Anschneiden und damit eine geringere dynamische Belastung des Walzenfräsers und damit der gesamten Maschine zu erzeugen. Ebenfalls wird dadurch die Schwingungsanregung des Fräsprozesses reduziert.
Durch die schräge Anordnung der Schneiden erzeugt die Fräskraft jedoch auch eine Kraftkomponente in axialer Richtung. Diese belastet die Axiallager des Walzenfräsers und führt zu Querkräften in der zu bearbeitenden Gramme bzw. Band, welche in den Seitenführungen aufgenommen werden müssen. Besonders am Bandkopf und Bandende, bei dem die seitliche Führung nicht vor und hinter dem Fräser wirkt, wirkt sich die Querkraft so auch negativ auf den Bandlauf aus. Dies tritt besonders bei breiteren Bändern, höheren Abnahmen oder höherfesten Materialien auf.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Walzenfräser zu schaffen, mit dem axiale Krafteinwirkungen auf den Fräser oder auch das zu bearbeitende Material weitgehend vermieden werden.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidelatten, angeordnet sind, dadurch, dass die Nuten und damit die Schneiden der Wendeschneidplatten abschnittsweise mit unterschiedlichem Winkel ausgerichtet sind, wobei die Winkel so gewählt sind, dass die beim Fräsprozess in dem einen Abschnitt entstehenden Axialkräfte von den im benachbarten Abschnitt entstehenden Axialkräften neutralisiert oder definiert klein werden.
Alternativ ist der Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidelatten, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeschneidplatten in den Nuten wechselnd so angeordnet oder ausgerichtet sind, dass die beim Fräsprozess von der einen Wendeschneidplatte verursachte Axialkraft von der durch die benachbarte Wendeschneidplatte verursachten Axialkraft neutralisiert wird.
Allgemein kann auch der Effekt mathematisch nach folgender Gleichung ausgedrückt werden:
mit

i: = Schneidenindex
n: = Anzahl der Schneiden über der Fräserlänge
L_i: = Länge der Schneide i
α_i: = Neigungswinkel der Schneide i

Der Neigungswinkel α (bzw. die Ausrichtung der Schneide) kann hierbei positiv oder negativ sein und ändert sich über der Fräserlänge
Nach einer Ausführung verlaufen die Nuten bzw. Schneidenausrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Querebene durch den Walzenkörper.
Der Walzenkörper kann auch aus axial aneinandergereihten Scheiben bestehen, die durch Spannelemente zusammengehalten werden, wobei dann bei jeweils zwei benachbarten Scheiben die Nuten und damit die Schneidenausrichtungen spiegelsymmetrisch zu der Trennebene zwischen den Scheiben verlaufen.
Schließlich ist es möglich, dass mehrere Wendeschneidplatten jeweils auf einer Halteplatte blockmäßig zusammengefasst und die einzelnen Halteplatten mit den darauf befestigten Schneiden unterschiedlich ausgerichtet auf dem Walzenkörper befestigt sind. Dabei erfolgt die Ausrichtung dann genau so wie es vorher für die einzelnen Wendeschneidplatten beschrieben worden ist.
Die Summe des Produktes aus Schneidenlänge × Schneiden-Neigungswinkel aller Schneiden des Walzenfräsers sollte gleich Null sein.
Eine definierte niedrige Axialkraft kann dadurch erzeugt werden, dass eine geringfügig andere Anstellung der Schneiden in positiver im Vergleich zur negativen Richtung gewählt wird oder die Anzahl der Schneiden mit positiver neigung etwas höher ist wie die mit negativer Neigung.
Die Ausrichtung der Schneiden der Wendeschneidplatten kann in der Vorderansicht auf den Walzenfräser Pfeil- oder bogenförmig in konvexer oder konkaver Linie oder Zick-Zack-Linie verlaufen.
Die Erfindung betrifft somit einen Walzenfräser, der mit Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidelatten, bestückt ist. Hierbei sind jedoch gegenüber dem Stand der Technik die Wendeschneidplatten so ausgerichtet, dass beim Fräsprozess keine oder allenfalls minimale bzw. definiert kleine Axialkräfte, die auf die Fräswalze und das zu bearbeitende Material wirken würden, auftreten.
Die Erfindung soll zum besseren Verständnis nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigt:
1 schematisch einen Walzenfräser mit erfindungsgemäßer Anordnung der Wendeschneidplatten
2 drei verschiedene Anordnungsbeispiele der Wendeschneidplatten
3 einen scheibenförmigen Aufbau eines Walzenfräsers
4 eine abgewandelte Ausführung der 1
5 verschiedene Schneidenausbildungen.
Nach der Ausführung, die in der 1 dargestellt ist, besteht der Walzenfräser aus einem Walzenkörper 1, mit spiralförmig jeweils für die beiden Walzenhälften am gesamten Walzenumfang eingearbeiteten Nuten 2, in denen die Wendeschneidplatten 3 befestigt sind. Einzelheiten, weder zu der Befestigung noch zu der Walzenlagerung usw., wurden nicht dargestellt, da diese für das Verständnis hier nicht notwendig sind. Die Schneiden der Wendeschneidplatten sind hier quasi pfeilförmig angeordnet bzw. ausgerichtet. Durch die symmetrische Anordnung, d. h. die Anstellung der Schneiden sowohl nach links als auch nach rechts, heben sich die axialen Kraftkomponenten auf, so dass die Axialkraft minimal (Sonderfall = 0) ist. Die Führungen des Bandes innerhalb der Fräsmaschine können so einfacher mit geringerem Bauraum gestaltet werden und werden geringer belastet. Weiterhin ist bei dieser Ausführung der Spanflug etwas zur Seite gerichtet, was die Späneabfuhr an der Oberseite begünstigt. Der sanfte Anschnitt ist durch die schräge, versetzte Anordnung der Schneiden weiterhin gegeben.
Alternative Anordnungen und Ausrichtungen der Schneiden sind in der 2 dargestellt. Dabei entspricht das Beispiel a) der Ausführung nach 1 und dient hier nur zum Verständnis der Ausführung nach b). Bei der Ausführungsform b) ist die Anordnung der Schneiden in der Vorderansicht alternativ bogenförmig ausgeführt.
Je nach gewünschtem Flugverhalten der Späne kann die Anordnung der Scheidelatten nach a) und b) eine konkave oder konvexe Anordnungsform einnehmen, d. h. die Schneiden einer Reihe in z. B. Fräsermitte laufen zuerst in den Fräsbereich oder bei anderer Krümmungsrichtung zuletzt in den Fräsbereich hinein. Die Späne fliegen dann je nach Anordnungsform nach außen zur Brammenkante oder nach innen Richtung Brammenmitte hin.
c) entspricht der nach dem obigen Stand der Technik bekannten Ausführungsform bezüglich der Schneidplattenanordnung. Es ist jedoch jede zweite Hartmetallschneide anders ausgerichtet.
Bei der in 3 dargestellten Ausführung eines Walzenfräsers besteht der Walzenkörper aus einzelnen Scheiben bei denen alternierend die Steigungsrichtung verändert ist.
Eine weitere vorteilhafte Bauform eines Walzenfräsers ist in der 4 zu sehen, Hier sind Hartmetall-Wendeschneidplatten in Halteplatten 4 (Kassetten) blockmäßig zusammengefasst. Diese Halteplatten sind wiederum auf dem Grundkörper in der Art montiert, dass die Ausrichtung der Schneiden, wie bereits zuvor dargelegt, z. B. pfeilförmig ist.
Bei den Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei Schneidenreihen detaillierter skizziert. Man kann so die Überdeckung durch die versetzte Anordnung der Schneiden erkennen. Mehrere Doppelreihen sind so in der gleichen Art am gesamten Umfang angeordnet.
Die erwähnten Bauformen (Walzenfräser aus einem Teil, Walzenfräser aus Scheiben zusammengesetzt, Walzenfräser mit Schneiden-Halteplatten belegt) können mit den verschiedenen Schneidenanordnungen kombiniert ausgeführt werden.
Der Vollständigkeit halber werden die angestrebten Wendeschneidplattenformen, die zum Einsatz kommen können, in 5 gezeigt. Es ist sowohl eine radiale als auch eine tangentiale Anordnung der Schneidelatten für den Walzenfräser vorgesehen. Die Platten können quadratisch oder rechteckig vorteilhaft mit Kantenbruch ausgeführt sein. Bevorzugt werden beschichtete Hartmetallschneidplatten (Wendeschneidplatten) eingesetzt.
Wie bereits dargelegt, zielen alle Bauformen darauf, durch die beschriebene Schneidenanordnung und Schneidenausrichtung, die während dem Fräsvorgang entstehenden Fräskräfte in axialer Richtung konstruktiv minimal zu halten und gleichzeitig ein sanftes hineintauchen der Schneide in das Werkstück (Gramme) zu ermöglichen. Alternativ zum Ziel der Axialkraft = O, kann auch einen definierte geringe Axialkraft und Axialkraftrichtung eingestellt werden. Dies erzeugt man vorteilhafterweise dadurch, dass die Anstellung der Schneiden, die nach der einen Seite zeigen, geringfügig zu der Neigung auf der anderen Seite geändert wird oder alternativ die Anzahl der Schneiden mit negativer Neigung etwas höher ist, wie die mit positiver Neigung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 20204478 U1 [0003]
- DE 29913164 U1 [0004]

Claims

Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten und damit die Schneiden der Wendeschneidplatten abschnittsweise mit unterschiedlichem Winkel ausgerichtet sind, wobei die Winkel so gewählt sind, dass die beim Fräsprozess in dem einen Abschnitt entstehenden Axialkräfte von den im benachbarten Abschnitt entstehenden Axialkräften neutralisiert oder definiert klein werden.
Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeschneidplatten in den Nuten wechselnd so angeordnet oder ausgerichtet sind, dass die beim Fräsprozess von der einen Wendeschneidplatte verursachte Axialkraft von der durch die benachbarte Wendeschneidplatte verursachten Axialkraft neutralisiert wird.
Walzenfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenausrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Querebene durch den Walzenkörper verläuft.
Walzenfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper aus axial aneinandergereihten Scheiben besteht, die durch Spannelemente zusammengehalten werden und dass bei jeweils zwei benachbarten Scheiben die Nuten und damit die Schneidenausrichtung spiegelsymmetrisch zu der Trennebene zwischen den Scheiben verlaufen.
Walzenfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wendeschneidplatten jeweils auf einer Halteplatte blockmäßig zusammengefasst und die einzelnen Halteplatten mit den darauf befestigten Schneiden unterschiedlich ausgerichtet auf dem Walzenkörper befestigt sind.
Walzenfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Summe des Produktes aus Schneidenlänge × Schneiden-Neigungswinkel aller Schneiden der Fräswalze gleich Null ist.
Walzenfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte niedrige Axialkraft dadurch erzeugt wird, dass eine geringfügig andere Anstellung der Schneiden in positiver im Vergleich zur negativen Richtung gewählt wird oder die Anzahl der Schneiden mit positiver Neigung etwas höher ist wie die mit negativer Neigung.
Walzenfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Schneiden in der Vorderansicht Pfeil- oder bogenförmig in konvexer oder konkaver Linie oder Zick-Zack-Linie verläuft.