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Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Aus der
DE 101 44 514 A1 ist ein Fräswerkzeug mit einem zylinderförmigen, rotationsantreibbaren Werkzeuggrundkörper bekannt, in dem am Umfang taschenartige Ausnehmungen angebracht sind. In diese Ausnehmungen sind Schneidkörper eingesetzt, die radial und/oder axial am Werkzeuggrundkörper vorstehen und die durch jeweils zugeordnete Spannelemente gehalten sind.
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In Drehrichtung vor den Schneidkörpern sind hier die Spannelemente so angeordnet, dass diese im fertig montierten Zustand gegenüber der Umfangsfläche des Werkzeuggrundkörpers und der Schneidkante der zugehörigen Schneidkörper radial nach innen versetzt liegen, wodurch ein Spanraum zur Aufnahme von Spänen geschaffen ist. Maßnahmen zur gezielten Spanabführung mit einer Trennung des Spanraums von der zu bearbeitenden Oberfläche sind nicht vorgesehen, sodass bei der Zerspanung der jeweilige Span ungehindert die zu bearbeitende Werkstückoberfläche berühren und dadurch gegebenenfalls beschädigen kann. Zudem sind hier die Schneidkörper lediglich durch einen Reibschluss gegen radiale Fliehkräfte gehalten, so dass eine solche Anordnung für Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen mit großen Drehzahlen und hohen Fliehkräften nicht geeignet ist. Weiter ist ein Fräswerkzeug bekannt (
FR 2 422 468 ), bei dem ein Spanraum keine Trennung und damit keine gezielte Spanführungsfunktion zur bearbeitenden Werkstückoberfläche hin aufweist, so dass auch hier bei der Zerspanung durch den Span eine Beschädigung der zu bearbeitenden Werkstückfläche möglich ist. Auch hier sind die Schneidkörpern bezüglich Radialkräften nur eingeklemmt, so dass diese Halterung für Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen nicht geeignet ist.
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Aus der
DE 197 40 410 C2 ist ein gattungsgemäßes Fräswerkzeug bekannt, bei dem die Spannelemente zum Einspannen von Schneidkörpern so an einem Werkzeuggrundkörper angeordnet sind, dass diese gegenüber der Schneidkante der zugehörigen Schneidkörper radial nach innen versetzt liegen. Dadurch ist ein Spanraum zur Aufnahme von Spänen bereitgestellt. Zusätzliche Maßnahmen zur gezielten Spanabfuhr mit einer Trennung des Spanraums von der zu bearbeitenden Oberfläche sind nicht vorgesehen, so dass bei der Zerspanung der jeweilige Span ungehindert die zu bearbeitende Werkstückoberfläche berühren kann. Im Wesentlichen das Gleiche trifft auch auf das aus der
DE 1 901 275 U bekannte Fräswerkzeug zu.
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Weiter ist ein Fräswerkzeug in einer sogenannten Facettenausführung bekannt (
DE 103 43 673 A1 ), wobei die Schneidkörper an Halterungen befestigt sind, welche ihrerseits in Kassetten am Werkzeuggrundkörper eingesetzt und gehalten sind. An solchen Kassetten sind Spanräume vorgesehen, wobei durch die Gestaltung aber auch hier der Span ungehindert die zu bearbeitende Werkstückoberfläche berühren und beschädigen kann und die Möglichkeit besteht, dass Späne mehrere Male geschnitten werden. In einer ähnlichen weiteren Ausführungsform eines Fräswerkzeugs (
DE 197 16 818 C2 ) sind zusätzlich separate austauschbare Spanleitelemente vorgesehen, wobei aber durch die Gestalt offensichtlich auch hier der Span ungehindert die zu bearbeitende Oberfläche berühren und sie beschädigen kann, mit der Möglichkeit, dass Späne mehrere Male geschnitten werden.
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Weiter ist ein Schneideinsatz für ein Fräswerkzeug bekannt (
DE 10 2005 023 532 A1 ), bei dem die Schneide und eine Spanleitfläche in den Schneideinsatz integriert sind, was diesen Schneideinsatz sehr teuer und technisch sehr aufwendig macht. Durch eine spezielle Ausgestaltung dieses aufwendigen Schneideinsatzes soll der von der Schneide abgetragene Span entfernt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Fräswerkzeug bei einfachem und kostengünstigem Aufbau so weiterzubilden, dass die von der Schneidkörper abgetragenen Späne von der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche zur Vermeidung von Beschädigungen sicher und kontrolliert abtransportiert werden.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruches 7 gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 ist am Außenumfang der Spannelemente jeweils eine Späneführungskammer mit Spanleitflächen für einen kontrollierten Späneabtransport von der zu bearbeitenden Werkstückfläche integriert. Durch die Integration der Späneführungskammer im jeweiligen Spannelement wird ein sehr einfacher, kostengünstig herstellbarer Aufbau bei guter Funktion des Späneabtransports erreicht. Wartungen, insbesondere ein Austausch von Schneidkörpern und/oder Spannelementen kann schnell und einfach durchgeführt werden. Die Spannelemente können einfach hergestellt werden, da die Späneführungskammern mit den Spanleitflächen ausschließlich in den Spannelementen enthalten sind.
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Gemäß dem Anspruch 1 ist das Fräswerkzeug ein Planfräser, insbesondere für eine Bearbeitung einer Werkstückoberfläche senkrecht zur Rotationsachse. Der Planfräser weist eine Vielzahl am Umfang des Werkzeuggrundkörpers versetzt angeordneter und radial sowie axial vorstehender Schneidkörpern auf. Der Werkzeuggrundkörper und/oder bevorzugt die Späneführungskammer ist hier mit einem stirnseitigen, zur Werkstückoberfläche hin liegenden Späneführungssteg in der Art einer Trennwand ausgebildet, so dass die Späneführungskammer bezüglich der Rotationsrichtung zum Werkstück hin weitgehend abgeschlossen ist, jedoch zur gegenüberliegenden Seite steglos und nach radial außen offen ist. Dadurch wird bei einer Planfräsung eine gezielte Späneabführung weg von der Werkstückoberfläche erzielt, da von dort durch den Späneführungssteg die jeweilige Späneführungskammer getrennt liegt.
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Mit Anspruch 3 wird vorgeschlagen, dass die Schneidkörper jeweils passgenau und formschlüssig in den Ausnehmungen am Werkzeuggrundkörper einliegen und durch die zugeordneten Spannelemente bezüglich Radialkräften formschlüssig abgestützt und fixiert werden. Diese Art der Halterung ist besonders für Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen mit hohen Drehzahlen des Fräswerkzeugs geeignet, da dann die Schneidkörpern nicht nur durch einen Klemmschluss, sondern durch einen Formschluss sicher abgestützt und gegen Fliehkräfte gesichert gehalten sind.
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Zweckmäßig ist dazu nach Anspruch 4 an jedem Spannelement jeweils im Bereich der Späneführungskammer eine radiale Durchgangsbohrung für die Aufnahme eines Befestigungselements, insbesondere einer Spannschraube, vorgesehen, wodurch eine sichere Halterung erreicht wird.
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In einer ersten konkreten Ausführungsform eines Spannelements nach Anspruch 5 ist dieses jeweils als Wippenspannelement ausgeführt mit einem axial gerichteten Wippensteg zur Abstützung in einer Nut am Grund der zugeordneten Ausnehmung und gegenüberliegend zum Befestigungselement mit einem Spannauflagerand zur Spannauflage an einer Auflageschulter eines Schneidkörpers. Ein solches Spannelement wird jeweils neben einem Schneidkörper angeordnet, wobei durch das Spannen des Wippenspannelements gegen die Auflageschulter der Schneidkörper jeweils eine Schneidkörper gehalten wird.
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In einer alternativen Ausführungsform eines konkreten Spannelements nach Anspruch 6 weist dieses jeweils an beiden Seiten gegenüberliegend zum Befestigungselement Spannauflageränder auf (ohne eine Abstützung über einen Wippensteg). Auch die Schneidkörper haben jeweils zu beiden Seiten Auflageschultern, so dass sich ein Spannelement beidseitig mit seinen Spannauflagerändern jeweils an den Auflageschultern der beiden benachbarten Schneidkörper abstützt. Auch diese Ausbildung und Anordnung führt zu einer sicheren Halterung der Schneidkörper.
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Gemäß dem Anspruch 7 ist mit der erfindungsgemäßen Maßnahme auch ein Fräswerkzeug als Nutenfräser ausgerüstet, in dem die Späneführungskammer im Bereich der zu bearbeitenden Werkstückflächen als Nutenflächen zwei gegenüberliegende Späneführungsstege aufweist. Somit ist auch hier die Späneführungskammer bezüglich der Rotationsrichtung zum Werkstück hin weitgehend abgeschlossen, jedoch zwischen den Späneführungsstegen nach radial außen für eine gezielte Späneabführung offen.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen Fräskopf eines Planfräsers in einer Seitenansicht,
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2 den Fräskopf nach 1 in einer Frontansicht,
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3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Spannelements als Wippenspannelement,
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4 eine Schnittteildarstellung durch ein Wippenspannelement und benachbarte Schneidkörper, und
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5 eine vergrößerte Frontansicht auf ein Spannelement mit zwei Spannauflagerändern und benachbarte Schneidkörper.
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In den 1 und 2 ist ein Planfräser 1 in einer Seitenansicht und einer Frontdraufsicht dargestellt, der einen rotationssymmetrischen Werkzeuggrundkörper 2 aufweist, welcher sich von einem zylinderförmigen Bereich kegelförmig bis zu einem endseitigen Kreisring 4 erweitert. In diesem Kreisring 4 sind am Umfang jeweils aufeinanderfolgend eine Vielzahl von gleichen taschenartigen Ausnehmungen 5 angebracht, in die zum einen Schneidkörper 6 und angrenzend Spannelemente 7 als Spannpratzen eingesetzt sind, die weiter im Detail anhand der vergrößerten Darstellungen der 3 bis 5 erläutert werden.
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Der Werkzeuggrundkörper 2 wird um eine Rotationsachse 8 entsprechend dem Drehpfeil 9 angetrieben. Für eine spanabhebende Planbearbeitung einer Werkstückoberfläche 10 senkrecht zur Rotationsachse 8 (oder gegebenenfalls für eine Werkstückoberfläche 10' achsparallel zur Rotationsachse 8) stehen die Schneidkörper 6 radial und/oder axial am Kreisring 4 des Werkzeuggrundkörpers 2 mit ihren Schneiden vor.
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Wie bereits aus 1 ersichtlich, werden bei der Bearbeitung abgehobene Späne vor dem jeweiligen Schneidkörper 6 in Drehrichtung 9 jeweils in Späneführungskammern 11 geschoben, die am Außenumfang der Spannelemente 7 als muldenförmige Vertiefungen angebracht sind.
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In 3 ist ein Spannelement 7 in der Art eines Wippenspannelements vergrößert dargestellt. Das Spannelement 7 hat etwa einen blockförmigen Aufbau mit einer Spanführungskammer 11, die als Vertiefung bezüglich der Außenumfangsfläche 12 ausgebildet ist. Dabei ist ein stirnseitiger Wandbereich als Späneführungssteg 13 gebildet, der die stirnseitige Trennwand der Späne führungskammer 11 zur Werkstückoberfläche 10 hin bildet. Der Späne führungssteg 13 geht in einer Rundung 14 in eine in Umfangs- und Rotationsrichtung zu einem dort benachbarten Schneidkörper liegenden Kammerwand 15 über, so dass insgesamt die Späneführungskammer 11 als Wannenausschnitt gebildet ist, der entgegen der Drehrichtung und gegenüberliegend zur Werkstückoberfläche 10 offen ist.
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Das Spannelement 7 enthält zudem im Bereich der Späneführungskammer 11 eine zentrale, radial gerichtete Durchgangsbohrung 16 für die Aufnahme einer Spannschraube 17 (4). Weiter sind an der Unterseite ein axial gerichteter seitlicher Wippensteg 18 und gegenüberliegend zur Durchgangsbohrung 16 ein Spannauflagerand 19 angebracht. Die Halterungsfunktion des Spannelements 7 in Verbindung mit den Schneidkörpern 6 sowie die Funktion der Späneführungskammer 11 werden anhand der 4 und 5 näher erläutert:
In 5 ist ein Schnitt durch ein montiertes Spannelement 7 mit benachbarten Schneidkörpern 6, 6' in einer Schnittebene parallel zur Werkstückoberfläche 10 durch die Durchgangsbohrungen 16 gezeigt. Daraus ist die Gestalt der Ausnehmungen 5 ersichtlich, die sich im Bereich der Schneidkörper 6, 6' jeweils nach unten keilförmig für eine passgenaue und formschlüssige Aufnahme der Schneidkörper 6, 6' verjüngen. Angrenzend geht jede Ausnehmung 5 in einen Bereich zur Aufnahme des zugeordneten Spannelements 7 über mit einer dem Wippensteg 18 zugeordneten Nut 20 und einer Schraubenbohrung 21 zum Einsatz der Spannschraube 17. Die Spannschraube 17 hat einen Innenwerkzeugansatz 22 und ist mit einem Senkkopf 23 in einer entsprechenden kegelförmigen Ausnehmung 24 am Boden der Späneführungskammer 11 versenkt gehalten.
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In der dargestellten Anordnung stützt sich das Spannelement 7 mit dem Wippensteg 18 in der Nut 20 ab und wird beim Anziehen der Spannschraube 17 mit ihrem Spannauflagerand 19 gegen eine Auflageschulter 25 des Schneidkörpers 6 gepresst, wodurch dieser in den keilförmigen Bereich der Ausnehmung 5 gespannt und gegen Fliehkräfte sicher formschlüssig gehalten ist. In 5 ist eine Darstellung entsprechend 4 gezeigt, jedoch aus der Sicht der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche (ohne Schnitt) mit einer alternativen Ausführungsform eines Spannelementes 7. Ersichtlich weist diese Ausführungsform des Spannelements 7 zusätzlich zum Spannauflagerand 19 gegenüberliegend einen zweiten Spannauflagerand 26 auf. Der Spannauflagerand 19 stützt sich entsprechend der Ausführungsform nach 4 an einer Auflageschulter 25 des einen (linken) Schneidkörpers 6 ab, während sich der gegenüberliegende Spannauflagerand 26 an einer zugeordneten Auflageschulter 27 des anderen (rechten) Schneidkörpers 6' abstützt. Somit sind hier mit diesem Spannelement 7 jeweils zwei benachbarte Schneidkörper 6, 6' gehalten und verspannt, wobei die Spannschraube 17 hier nur abstrakt mit einer strichpunktierten Linie angegeben ist.
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In Verbindung mit der Drehrichtung (Drehrichtungspfeil 9) ist ersichtlich, dass von dem Schneidkörper 6' von der Werkstückoberfläche abgehobene Späne in die Späneführungskammer 11 gelangen, wobei der Späneführungssteg 13 eine Trennwand zur Werkstückoberfläche bildet. Wesentlich dabei ist, dass der Späneführungssteg 13 bzw. die Trennwand schmal zum Schneidkörper 6' hin ausläuft. Durch diesen Späneführungssteg 13 als Trennwand ist sichergestellt, dass abgehobene Späne sicher von einer Berührung und Beschädigung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche abgehalten werden. Der Wegtransport aus der Späneführungskammer 11 erfolgt über die freie Öffnung gegenüberliegend zum Späneführungssteg 13.
