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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug, umfassend eine Fräsplatte und einen Halter, wobei die Fräsplatte an dem Halter befestigbar ist.
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Solch gattungsgemäße Fräswerkzeuge sind hinlänglich bekannt. Als nächstkommender Stand der Technik wird die
EP 0 693 984 B1 der Anmelderin erachtet. Das dort offenbarte Fräswerkzeug besteht im Wesentlichen aus einer Fräsplatte und einem Halter. Die Fräsplatte als Sinterteil weist ein zentrales Durchgangsloch, das an einer Stirnseite mit einer Locherweiterung mündet, und eine erste zylindrische Kupplungsfläche mit einer gerundeten Vieleck-Polygonkontur auf. Diese Polygonkontur ist zur formschlüssigen Kupplung mit einer ebenfalls polygonalen Gegenfläche einer Stirnausnehmung eines Halters bestimmt. Der Halter weist eine achsparallele Gewindebohrung auf, wobei die Fräsplatte eine zu ihrer ersten Kupplungsfläche exakt rechtwinklig geschliffene zweite Planfläche aufweist, mit der sie auf einer, die Stirnausnehmung des Halters begrenzenden Planfläche abgestützt ist. Die Fräsplatte ist mit einer ihr Durchgangsloch durchsetzenden koaxialen Kopfschraube am Halter festschraubbar. Die erste Kupplungsfläche ist ein Außenpolygon und bildet eine äußere Umfangsfläche eines stirnseitigen Ansatzes der Fräsplatte, zwischen der und deren Ansatz eine trennstellenfreie, homogene Gefügestruktur besteht. Die zweite Kupplungsfläche der Fräsplatte ist an Stirnfläche des Ansatzes ausgebildet. Die Stirnausnehmung des Halters weist eine Bodenringfläche auf, die die Planfläche des Halters bildet. Der Ansatz ist höher als die Stirnausnehmung des Halters tief und ist im Betriebszustand des Fräswerkzeuges in diese eingetaucht. Die innere Gegenfläche der Stirnausnehmung des Halters ist wenigstens annähernd komplementär zu der ersten Kupplungsfläche des Ansatzes ausgebildet. Diese Merkmalskombination erlaubt eine kostengünstige Herstellung des Fräswerkzeuges und mittels des passgenauen Kupplungselementes in Form eines Vieleck-Polygons eine hohe Rundlaufgenauigkeit bei gleichzeitiger Schonung der Befestigungsschraube vor Spannungen. Allerdings zeigt dieses Fräswerkzeug insbesondere bei Fräsarbeiten mit hohen Schneidkräften eine verbesserungswürdige Planlaufgenauigkeit. In einem solchen Fall oftmals auftretende achsparallele Kraftkomponenten stören die idealerweise vollständig plane Auflage der Fräsplatte auf dem Halter und bewirken eine Verkippung der Fräsplattenorientierung relativ zur Rotationsachse des Fräswerkzeuges, was sich in einer Taumelbewegung der Fräsplatte manifestiert.
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Die
AT 008 511 U1 offenbart ein Fräswerkzeug, aufweisend eine Fräsplatte und einen Halter, wobei Anlageflächen zum planen Anlegen der Fräsplatte an dem Halter bezüglich schneidkraftübertragenden Kupplungsflächen zu einer Rotationsachse des Fräswerkzeuges radial auswärts angeordnet sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Fräswerkzeug anzugeben, welches eine gegenüber dem Stand der Technik gesteigerte Planlaufgenauigkeit, insbesondere beim Fräsen mit hohen Schneidkräften, und Haltbarkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird von einem gattungsgemäßen Fräswerkzeug der eingangs genannten Art gelöst, wobei das Fräswerkzeug eine Fräsplatte, aufweisend mindestens einen an einem Umfang der Fräsplatte angeordneten Schneidzahn, ein zu einer Rotationsachse des Fräswerkzeuges koaxial angeordnetes Durchgangsloch, wobei das Durchgangsloch an einer Fräsplattenstirnseite eine Locherweiterung aufweist, einen auf einer der Fräsplattenstirnseite gegenüberliegenden Fräsplattenkupplungsseite angeordneten Ansatz, wobei der Ansatz einen axial vorstehenden Bereich und einen axial zurückgesetzten Bereich aufweist und mit der Fräsplatte eine trennstellenfreie, homogene Gefügestruktur bildend ist, eine auf der Fräsplattenkupplungsseite, zu der Rotationsachse koaxial angeordnete, zylindrische erste Kupplungsfläche, wobei die erste Kupplungsfläche eine abgerundete Vieleck-Polygonkontur aufweist, ein Außenpolygon ist und als eine äußere Umfangsfläche des axial vorstehenden Bereiches ausgebildet ist, und eine zu der ersten Kupplungsfläche exakt rechtwinklig orientierte, plan geschliffene zweite Kupplungsfläche, wobei die zweite Kupplungsfläche als eine Stirnfläche des axial zurückgesetzten Bereiches ausgebildet ist, und einen Halter, aufweisend eine zu der Rotationsachse koaxial angeordnete Gewindebohrung, eine Stirn, wobei die Stirn eine Stirnausnehmung aufweist, eine in der Stirnausnehmung angeordnete, polygonale erste Gegenfläche, wobei die erste Gegenfläche zu der ersten Kupplungsfläche wenigstens annähernd komplementär ausgebildet ist, und eine die Stirn axial begrenzende, plan geschliffene zweiten Gegenfläche, umfasst, wobei die Fräsplatte mit einer das Durchgangsloch koaxial durchsetzenden Kopfschraube an dem Halter festschraubbar ist, die erste Kupplungsfläche und die erste Gegenfläche formschlüssig kuppelnd ausgebildet sind, die zweite Kupplungsfläche auf der zweiten Gegenfläche abstützend ausgebildet ist, der axial vorstehende Bereich weniger hoch als die Stirnausnehmung tief und in diese eintauchend ausgebildet ist, der axial zurückgesetzte Bereich relativ zu dem axial vorstehenden Bereich bezüglich der Rotationsachse radial auswärts angeordnet ist und die erste Kupplungsfläche eine Vieleck-Polygonkontur mit einer Exzentrizität von 2,00% bis 5,00% aufweist. Durch die Anordnung der zweiten Kupplungsfläche bezüglich der Rotationsachse radial auswärts resultiert zwischen der zweiten Kupplungsfläche und der Rotationsachse ein gegenüber dem Stand der Technik vergrößer Abstand. Eine an dem Schneidzahn angreifende und zu der Rotationsachse parallel wirkende Kraft erzeugt durch den vergrößerten Abstand ein lediglich reduziertes Drehmoment, welches Anlass zu einer Verkippung der Fräsplattenorientierung relativ zu der Rotationsachse geben kann. Demzufolge ist die Planlaufgenauigkeit des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges erhöht. Dieser positive Effekt tritt insbesondere bei hohen Schneidkräften zu Tage, da hier mögliche zu der Rotationsachse parallele Kraftkomponenten ebenfalls hoch sind.
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Um ein gegen mechanischen Verschleiß widerstandsfähiges und dennoch in der Herstellung kostengünstiges Fräswerkzeug anzugeben, ist erfindungsgemäß mit großem Vorteil vorgesehen, dass die Fräsplatte aus einem gesinterten Material bestehend ist.
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Des Weiteren erweist es sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft, dass die Kupplungsflächen und/oder die Gegenflächen nitriert beziehungsweise nitridiert sind. Da die Kupplungsflächen relativ zu ihren korrespondierenden Gegenflächen eine gewisse Beweglichkeit aufweisen, kann es zu einem Reaktionsschichtverschleiß kommen. Die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung verhindert wirkungsvoll die Bildung von derartigem Passungsrost, was die Lebensdauer des Fräswerkzeuges erhöht.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Kupplungsfläche eine Vieleck-Polygonkontur mit einer Exzentrizität von 2,00% bis 5,00%, insbesondere 3,62%, aufweist. Bei mit Torsion und Umlaufbiegung belasteten polygonalen Körpern treten hierdurch die geringsten relativen Spannungen auf. Somit ist es möglich, einerseits bei konstanter Belastung die Materialstärke des Halters in dessen Stirnbereich zu reduzieren, oder andererseits bei konstanter Materialstärke des Halters in dessen Stirnbereich höhere Antriebskräfte auf die Fräsplatte zu übertragen, ohne das zur Kraftübertragung primär belastete Materialgefüge zu zerstören.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mit großem Vorteil vorgesehen, dass die Fräsplatte mindestens drei, insbesondere sechs, Schneidzähne aufweist. In Abhängigkeit von den Materialeigenschaften des mit dem Fräswerkzeug zu bearbeitenden Werkstückes und der geforderten Fräsgenauigkeit bedarf es unter Umständen einer sehr feinen Zerspanung. Dies wird durch eine geringe Vorschubgeschwindigkeit des Fräswerkzeuges in Verbindung mit einer gesteigerten Anzahl an Schneidzähnen ermöglicht. Darüber hinaus erlaubt eine präzise gefertigte Fräsplatte mit einer größeren Anzahl an Schneidzähnen eine höhere Rundlaufgenauigkeit und eine geringere Abnutzung pro Schneidzahn als eine Fräsplatte mit einer geringeren Anzahl an Schneidzähnen. Somit reduzieren sich die Standzeiten des Fräswerkzeuges auf Grund von längeren Wartungsintervallen.
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Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
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Die Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:
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1 einen entlang der Rotationsachse verlaufenden Querschnitt eines Fräswerkzeuges gemäß dem nächstkommenden Stand der Technik,
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2 einen entlang der Rotationsachse verlaufenden Querschnitt des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges,
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3 eine perspektivische Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges,
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4 eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges und
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5 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Fräsplatte.
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In 1 ist ein entlang der Rotationsachse verlaufenden Querschnitt eines Fräswerkzeuges gemäß dem nächstkommenden Stand der Technik dargestellt. Dieses Fräswerkzeug besteht im Wesentlichen aus einer Fräsplatte und einem Halter, wobei die Fräsplatte einen Ansatz mit einer Stirnfläche aufweist und mittels einer Kopfschraube an dem Halter befestigt ist. Besonders hervorzuheben ist, dass der Ansatz und die Fräsplatte ein trennstellenfreies, homogenes Gefügestruktur bilden und der Ansatz eine stufenlose, plan geschliffene Stirnfläche aufweist. Diese Stirnfläche dient zum Auflegen der Fräsplatte auf dem Halter und trägt essenziell zu der maximal erreichbaren Planlaufgenauigkeit bei.
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2 zeigt einen entlang der Rotationsachse 4 verlaufenden Querschnitt des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges 1. Das Fräswerkzeug 1 umfasst eine Fräsplatte 2 und einen Halter 14. Die Fräsplatte 2 weist in der Regel drei bis sechs, an einem Umfang der Fräsplatte 2 angeordnete Schneidzähne 3, ein zu der Rotationsachse 4 koaxial angeordnetes Durchgangsloch 5, einen auf einer einer Fräsplattenstirnseite 6 gegenüberliegenden Fräsplattenkupplungsseite 8 angeordneten Ansatz 9, eine auf der Fräsplattenkupplungsseite 8, zu der Rotationsachse 4 koaxial angeordnete, zylindrische erste Kupplungsfläche 12 und eine zu der ersten Kupplungsfläche 12 exakt rechtwinklig orientierte, plan geschliffene zweite Kupplungsfläche 13 auf. Das Durchgangsloch 5 umfasst an der Fräsplattenstirnseite 6 eine Locherweiterung 7. Der Ansatz 9 weist einen axial vorstehenden Bereich 10 und einen axial zurückgesetzten Bereich 11 auf und bildet mit der Fräsplatte 2 eine trennstellenfreie, homogene Gefügestruktur. Die erste Kupplungsfläche 12 weist eine abgerundete Vieleck-Polygonkontur auf, verkörpert ein Außenpolygon und ist als eine äußere Umfangsfläche des axial vorstehenden Bereiches 10 ausgebildet. Selbstverständlich ist von der hier dargelegten Offenbarung eine inverse Ausführungsform, bei der die erste Kupplungsfläche 12 ein Innenpolygon verkörpert und alle relevanten Elemente dementsprechend invertiert sind, umfasst. Die zweite Kupplungsfläche 13 ist als eine Stirnfläche des axial zurückgesetzten Bereiches 11 ausgebildet. Der Halter 14 weist eine zu der Rotationsachse 4 koaxial angeordnete Gewindebohrung 15, eine Stirn 16 mit einer Stirnausnehmung 17, eine in der Stirnausnehmung 17 angeordnete, polygonale erste Gegenfläche 18 und eine die Stirn 16 axial begrenzende, plan geschliffene zweite Gegenfläche 19 auf. Die erste Gegenfläche 18 ist zu der ersten Kupplungsfläche 12 wenigstens annähernd komplementär und somit formschlüssig kuppelnd ausgebildet, um eine sichere, widerstandsfähige und verlustfreie Übertragung der Antriebskräfte von dem Halter 14 auf die Fräsplatte 2 zu gewährleisten. Die Fräsplatte 2 ist mit einer das Durchgangsloch 5 koaxial durchsetzenden Kopfschraube 20 an dem Halter 14 festgeschraubt. Die zweite Kupplungsfläche 13 ist auf der zweiten Gegenfläche 19 abstützt. Da der axial vorstehende Bereich 10 weniger hoch als die Stirnausnehmung 17 tief ist, sitzt die Fräsplatte 2 lediglich auf der Stirn 16 auf. Des Weiteren ist 2 zu entnehmen, dass der axial zurückgesetzte Bereich 11 relativ zu dem axial vorstehenden Bereich 10 bezüglich der Rotationsachse 4 radial auswärts angeordnet ist. Diese erfindungswesentliche Eigenschaft des Ansatzes 9 bedingt zwischen der zweiten Kupplungsfläche 13 und der Rotationsachse 4 einen gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten Abstand und somit eine stabilere Anlage der Fräsplatte 2 an dem Halter 14.
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In 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges 1 dargestellt. In einem fräsbereiten Zustand durchsetzt die Kopfschraube 20 das Durchgangsloch 5 entlang der Rotationsachse 4 und steht mit der Gewindebohrung 15 in Eingriff, wodurch der Ansatz 9 in der Stirnausnehmung 17 zu liegen kommt und die Fräsplatte 2 und der Halter 14 formschlüssig kuppelnd verbunden sind.
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Die zum Fräsen benötigten Antriebskräfte werden mittels der abgerundeten Vieleck-Polygonkontur von dem Halter 14 auf die Fräsplatte 2 übertragen. Um ein Taumeln der Fräsplatte 2 zu unterbinden, liegt der Ansatz 9, insbesondere der in 3 nicht ersichtliche axial zurückgesetzte Bereich 11, flächig satt an der Stirn 16 mit der zweiten Gegenfläche 19 an. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Kopfschraube 20 eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Torx-Schraubenschlüssels auf, jedoch sind andersartig geformte Ausnehmungen, beispielsweise zur Aufnahme eines Innensechskantschraubenschlüssels, ebenso denkbar. Der zylindrisch geformte Halter 14 umfasst an seinem der Stirn 16 abgewandten Ende einen Bereich größeren Durchmessers, der zwei zur Rotationsachse 4 diametral angeordnete Abflachungen aufweist. Diese Abflachungen dienen als Eingriffsmöglichkeit zum Anlegen eines Widerlagers an den Halter 14 während des Festziehens oder Lösens der Kopfschraube 20.
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4 zeigt eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges 1. Gut zu erkennen ist die hochsymmetrische Anordnung der drei Schneidzähne 3 an der Fräsplatte 2, welche mittels der Kopfschraube 20 an dem Halter 14 befestigt ist. In einer weiteren, hier nicht abgebildeten Ausführungsform weist die Fräsplatte 2 entlang ihres Umfangs sechs symmetrisch angeordnete Schneidzähne 3 auf.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Fräsplatte 2 dargestellt. Neben den drei Schneidzähnen 3 ist besonders deutlich der Ansatz 9 mit dem axial vorstehenden Bereich 10 und dem axial zurückgesetzten Bereich 11 gezeigt, wobei die Umfangsfläche des axial vorstehenden Bereiches 10 die erste Kupplungsfläche 12 in Form einer abgerundeten Vieleck-Polygonkontur und die Stirnfläche des axial zurückgesetzten Bereiches 11 die zweite Kupplungsfläche 13 bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fräswerkzeug
- 2
- Fräsplatte
- 3
- Schneidzahn
- 4
- Rotationsachse
- 5
- Durchgangsloch
- 6
- Fräsplattenstirnseite
- 7
- Locherweiterung
- 8
- Fräsplattenkupplungsseite
- 9
- Ansatz
- 10
- Axial vorstehender Bereich
- 11
- Axial zurückgesetzter Bereich
- 12
- Erste Kupplungsfläche
- 13
- Zweite Kupplungsfläche
- 14
- Halter
- 15
- Gewindebohrung
- 16
- Stirn
- 17
- Stirnausnehmung
- 18
- Erste Gegenfläche
- 19
- Zweite Gegenfläche
- 20
- Kopfschraube
