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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fräsbearbeitung eines wenigstens zwei unterschiedliche Bearbeitungsabschnitte aufweisenden Werkstücks nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Aus der
US 2011/0027025 A1 , der
JP 2004058262 A , der
US 7,862,263 B2 und der
DE 102 30 452 A1 sind Fräswerkzeuge bekannt, deren Schneidkanten wenigstens zwei Abschnitte aufweisen, die unterschiedliche Winkel zu der Längsachse des Fräswerkzeugs aufweisen.
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Gattungsgemäße Verfahren sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Die für diese Verfahren notwendigen Fräswerkzeuge werden in den unterschiedlichsten Bearbeitungsmaschinen, angefangen von einfachen, ungesteuerten Fräsmaschinen bis zu Sechs-Achs-Bearbeitungszentren, eingesetzt. Wenn mit den bekannten Fräswerkzeugen Werkstücke mit unterschiedlichen Bearbeitungsabschnitten, bei denen ein Bearbeitungsabschnitt einen anderen Winkel gegenüber einer Planfläche aufweist als der andere Bearbeitungsabschnitt, bearbeitet werden sollen, ist es erforderlich, eine Bearbeitungsmaschine mit mindestens fünf beweglichen Achsen einzusetzen, was jedoch mit sehr hohen Anschaffungs- und Betriebskosten verbunden ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Fräsbearbeitung eines derartigen Werkstücks zu schaffen, das eine kostengünstige Fertigung erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch das Bewegen des Fräswerkzeugs in Richtung seiner Längsachse werden die einen Abschnitte der Schneidkanten außer und die anderen Abschnitte der Schneidkante in Eingriff gebracht, um die unterschiedlichen Winkel, welche die beiden Bearbeitungsabschnitte des Werkstücks aufweisen sollen, herzustellen.
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Die Schneidkanten des Fräswerkzeugs sind dabei in zwei Abschnitte unterteilt, die unterschiedliche Winkel zu der Längsachse aufweisen. Dadurch ist es in einfacher Weise auch mit einer Drei-Achs-Fräsmaschine möglich, Werkstücke mit wenigstens zwei unterschiedlichen Bearbeitungsabschnitten herzustellen, die unterschiedliche Winkel gegenüber einer Planfläche aufweisen.
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Gegenüber der Verwendung zweier Fräswerkzeuge ergibt sich durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs der Vorteil, dass dieses nicht umgespannt werden muss, so dass umständliche Einstellarbeiten, die nach dem Umspannen ansonsten erforderlich wären, entfallen können.
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Eine besonders hohe Qualität des Werkstücks ergibt sich, wenn die Bewegung des Fräswerkzeugs als kontinuierliche Bewegung ausgeführt wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine erste Ausführungsform eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Fräswerkzeugs;
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2 eine zweite Ausführungsform eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Fräswerkzeugs;
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3 eine perspektivische Darstellung eines mit dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug gemäß 1 oder 2 herzustellenden Werkstücks;
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4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV aus 3, und
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5 einen Schnitt nach der Linie V-V aus 3.
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1 zeigt ein Fräswerkzeug 1, das in an sich bekannter Weise eine Längsachse 2 aufweist, die gleichzeitig die Rotationsachse des Fräswerkzeugs 1 bildet. Des Weiteren weist das Fräswerkzeug 1 mehrere um den Umfang desselben verteilt angeordnete Schneiden 3 auf, die in 1 nur schematisch angedeutet sind. Die Schneiden 3 weisen wiederum Schneidkanten 4 auf, die in einem bestimmten Winkel zu der Längsachse 2 angeordnet sind.
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Um bei einem in den 3, 4 und 5 dargestellten Werkstück 5, das wenigstens zwei unterschiedliche Bearbeitungsabschnitte, nämlich einen ersten Bearbeitungsabschnitt 6 und einen zweiten Bearbeitungsabschnitt 7, aufweist, von denen der erste Bearbeitungsabschnitt 6 einen anderen Winkel gegenüber einer Planfläche 5a des Werkstücks 5 aufweist als der zweite Bearbeitungsabschnitt 7, eine Bearbeitung mit einer nicht dargestellten, jedoch an sich bekannten Drei-Achs-Fräsmaschine ausführen zu können, sind die Schneidkanten 4 des Fräswerkzeugs 1 jeweils in zwei Abschnitte 8 und 9 aufgeteilt, die unterschiedliche Winkel zu der Längsachse 2 aufweisen.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der der Längsachse 2 zugewandte, innere Abschnitt 8 einen kleineren Winkel α zu der Längsachse 2 auf als der dem Umfang des Fräswerkzeugs 1 zugewandte, äußere Abschnitt 9, der gegenüber der Längsachse 2 einen Winkel β aufweist. Die beiden Winkel α und β sind in 1 eingezeichnet, sie sind jedoch als rein beispielhaft anzusehen und hängen selbstverständlich von den Winkeln der beiden Bearbeitungsabschnitte 6 und 7 des Werkstücks 5 gegenüber der Planfläche 5a ab. In den 4 und 5 sind die den Winkeln α und β entsprechenden Winkel an dem Werkstück 5 gegenüber der Vertikalen eingezeichnet.
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Die beiden Abschnitte 8 und 9 der Schneidkanten 4 sind jeweils mit einem Radius 10 miteinander verbunden, der vorzugsweise tangential in die beiden Abschnitte 8 und 9 übergeht. Die Größe des Radius hängt insbesondere von der zu bildenden Geometrie des Werkstücks 5 ab und kann daher stark variieren.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform des Fräswerkzeugs 1 sind die beiden Abschnitte 8 und 9 der Schneidkanten 4 gerade ausgeführt, es wäre jedoch auch möglich, die beiden Abschnitte 8 und 9 oder gegebenenfalls auch nur einen der Abschnitte 8 oder 9 mit einem konkaven oder konvexen Radius auszuführen.
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2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Fräswerkzeugs 1, bei dem die dem Umfang des Fräswerkzeugs 1 zugewandten äußeren Abschnitte 9 einen kleineren Winkel β zu der Längsachse 2 aufweisen als die der Längsachse 2 zugewandten, inneren Abschnitte 8, die gegenüber der Längsachse 2 den größeren Winkel α aufweisen. Wiederum sind die beiden Winkel α und β als rein beispielhaft anzusehen. Auch bei dieser Ausführungsform sind die beiden Abschnitte 8 und 9 vorzugsweise mit einem Radius miteinander verbunden, der vorzugsweise tangential in die beiden Abschnitte 8 und 9 übergeht. Wie bei der Ausführungsform gemäß 1 sind die beiden Abschnitte 8 und 9 der Schneidkanten 4 gerade ausgeführt, diese könnten jedoch wiederum als konvexe und/oder konkave Radien ausgeführt sein. In dem Fall, in dem einer oder beide Abschnitte 8 und/oder 9 als Radius ausgeführt sind, wird der Winkel α oder β des Abschnitts 8 oder 9 durch die Tangente des Radius bestimmt.
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In den 3, 4 und 5 ist das Werkstück 5, das mit dem Fräswerkzeug 1 bearbeitet werden soll, detaillierter dargestellt. Die beiden Bearbeitungsabschnitte 6 und 7, die jeweilige, unter einem bestimmten Winkel gegen die Planfläche 5a angeordnete Schrägflächen darstellen, sind über einen Radius 11 miteinander verbunden, d. h. die beiden Bearbeitungsabschnitte 6 und 7 gehen kontinuierlich ineinander über. Bei dem beispielsweise aus Aluminium bestehenden Werkstück 5 handelt es sich vorzugsweise um ein Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeugs, das insbesondere im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und beispielsweise als Verkleidung eines Lautsprechers ausgeführt sein kann. Selbstverständlich kann es sich bei dem Werkstück 5 auch um ein anderes Bauteil handeln.
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Zur Fräsbearbeitung des Werkstücks 5 wird das Fräswerkzeug 1 mittels der Drei-Achs-Fräsmaschine in Rotation versetzt und über das Werkstück 5 bewegt, um dasselbe in an sich bekannter Weise spanend zu bearbeiten. Dabei wird der erste Bearbeitungsabschnitt 6 mit dem ersten Abschnitt 8 der Schneidkanten 4 bearbeitet und der zweite Bearbeitungsabschnitt 7 wird mit dem zweiten Abschnitt 9 der Schneidkanten 4 bearbeitet, so dass die beiden Bearbeitungsabschnitte 6 und 7 ihre jeweils für dieselben vorgesehenen Winkel α und β, die in den beiden Schnitten gemäß den 4 und 5 dargestellt sind, erhalten. An dem Übergang von dem ersten Bearbeitungsabschnitt 6 zu dem zweiten Bearbeitungsabschnitt 7 wird das Fräswerkzeug 1 in Richtung seiner Längsachse 2, also in der üblicherweise mit ”z” bezeichneten Richtung bewegt. Um einen gleichmäßigen Übergang im Bereich des Radius 11 des Werkstücks 5 bzw. zwischen den beiden Bearbeitungsabschnitten 6 und 7 zu erreichen, erfolgt die Bewegung des Fräswerkzeugs 1 bei dem Übergang von dem ersten Bearbeitungsabschnitt 6 zu dem zweiten Bearbeitungsabschnitt 7 als kontinuierliche Bewegung.
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Im vorliegenden Fall wird das Fräswerkzeug 1 in z-Richtung nach unten bewegt. Gegebenenfalls wäre es auch möglich, bei entsprechender Ausgestaltung des Fräswerkzeugs 1 dasselbe von unten nach oben in z-Richtung zu bewegen. Zusätzlich zu der Bewegung in z-Richtung wird das Fräswerkzeug 1 auch in einer Richtung senkrecht zu seiner entlang des Werkstücks 5 erfolgenden Vorschubbewegung bewegt, um die Tatsache, dass sich der zweite Abschnitt 9 der Schneidkanten 4 an einem größeren Umfang des Fräswerkzeugs 1 befindet als der erste Abschnitt 8 der Schneidkanten 4 zu kompensieren.
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Im vorliegenden Fall weisen die Schneidkanten 4 des Fräswerkzeugs 1 zwei Abschnitte 8 und 9 auf. Es wäre jedoch auch möglich, mehr als die zwei Abschnitte 8 und 9 an den Schneidkanten 4 vorzusehen, wobei jeder einzelne der Abschnitte einen unterschiedlichen Winkel zu der Längsachse 2 des Fräswerkzeugs 1 aufweisen könnte, um noch aufwändigere Bauteile als das dargestellte Werkstück 5 zu bearbeiten.
