DE102013002730A1

DE102013002730A1 - Fräswerkzeug zum Schruppen und Schlichten von Werkstücken

Info

Publication number: DE102013002730A1
Application number: DE201310002730
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-16
Filing date: 2013-02-16
Publication date: 2014-08-21

Abstract

Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff, NE-Metall oder dergleichen, mit mindestens einer Schneide mit Schruppverzahnung und mindestens einer Schneide mit Schlichtverzahnung, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine Schneide mit Schlichtverzahnung auf einem radial größeren Flugkreis angeordnet wird.

Description

Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff, NE-Metall oder dergleichen,
mit einer oder mehreren Schneiden in üblicher Schruppgeometrie und
mit mindestens einer durchgehenden Schlichtschneide auf einem radial größeren Flugkreisdurchmesser
1 Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschneidiges Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff, NE-Metall oder dergleichen, das spiralig angeordnete Schneiden aufweist und vorwiegend über einen Schaft in einer Fräsmaschine aufgenommen wird.
Stand der Technik
Bei solchen Werkzeugen wird häufig in Schrupp- und Schlichtbearbeitungswerkzeuge unterschieden. Schruppwerkzeuge erhalten in ihre Schneidkanten Spanbrecher zum Beispiel in Dreiecks-, Wellen- oder Nutform und gestatten dadurch in der Regel höhere Vorschubgeschwindigkeiten. Dafür entspricht die erzeugte Oberflächenqualität meist nicht den üblichen Qualitätsanforderungen, sodass eine Nachbearbeitung der Oberfläche mit einem Schlichtfräser mit spiralig angeordneten, aber durchgehenden Schneidkanten erforderlich ist. Diese zweite Bearbeitung verursacht einen höheren Bearbeitungsaufwand und höhere Kosten. Es sind zahlreiche Ansätze bekannt, Schrupp- und Schlichtgeometrie der Schneiden in einem Werkzeug zu kombinieren und so den zweiten Arbeitsgang zu vermeiden.
Aus DE1137284 ist ein Fräswerkzeug bekannt, bei dem Schrupp- und Schlichtzähne abwechselnd auf gewindeartig angeordneten Schneidkanten eingeschliffen werden. Ziel der Anordnung ist es, dass an jeder Bearbeitungsstelle auf einen Schruppzahn ein Schlichtzahn folgt. So wird die Tiefe des erzeugten Oberflächenprofils spürbar verringert und es sind höhere Vorschubgeschwindigkeiten möglich. In DE3742942 wird ein Kombinationswerkzeug vorgeschlagen, bei dem auf jeden Schruppzahn in einem bestimmten Abstand in Umfangsrichtung der Werkzeugmantelfläche ein Schlichtzahn angeordnet ist. Zusätzlich wird der Schlichtzahn auf einem geringfügig kleineren Flugkreis angeordnet, sodass sich aus dem Vorschub, dem Abstand des Schlichtzahns vom Schruppzahn in Umfangsrichtung und dem Flugkreisabstand eine sehr geringe Spanabnahme des Schlichtzahns ergibt, die gute Oberflächenqualität und hohe Produktivität ermöglicht. Dafür ist die Herstellung und Nachschärfung derartiger Werkzeuge sehr kompliziert und die technologischen Einsatzbedingungen müssen sehr genau eingehalten werden. In DE102004040580 wird ein ähnlicher Effekt erzeugt, indem die Zähne der Schruppschneide axial so gegeneinander versetzt angeordnet werden, dass eine geringere Profiltiefe in der Fräsoberfläche erzeugt wird und auf jeden Schruppzahn ein Schlichtzahn mit einem etwas geringeren Schneidenflugkreis folgt, der nur noch eine geringe Spandicke abnimmt, eine gute Oberfläche erzeugt und eine hohe Produktivität gestattet. Allerdings müssen auch hier die technologischen Einsatzbedingungen genau eingehalten werden, um diesen Effekt zu erzielen. In DE 10318948 wird vorgeschlagen, den Schrupp- und Schlichtbereich eines Werkzeugs in axial unterschiedlichen Bereichen anzuordnen, sodass während der Bearbeitung die Bearbeitungskontur zwar zweimal abgefahren werden muss, jedoch die Werkzeugwechselzeit entfallen kann. DE202006016531 , DE202007015742 und DE202008000350 beschreiben Kombinationswerkzeuge, bei denen in einer Ebene bezüglich der Fräserlängsachse auf eine Schruppschneide jeweils eine Schlichtschneide folgt, sodass in einer Reihe von Fällen eine Nachbearbeitung der Fräsfläche entfallen kann.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen und NE-Metallen werden hohe Schnittgeschwindigkeiten und hohe Zahnvorschübe genutzt. Die Schnittkräfte sind vergleichsweise geringer als bei den bisher dargestellten Werkzeugen, die vorwiegend zur Metallbearbeitung vorgesehen sind. Insbesondere bei der Holz- und Holzwerkstoffbearbeitung werden die überlegenen Fasertrenneigenschaften der Schruppgeometrie genutzt, um Endausrisse und Vorspaltungen in der Fräsfläche zu vermeiden. Mit dem Schlichtfräser wird anschließend fast nur noch das Oberflächenprofil abgetragen, um eine saubere, vorspaltungs- und ausrissfreie Oberfläche zu erzielen. Kombinationswerkzeuge haben bisher kaum Verbreitung gefunden. Einer der Gründe liegt darin, dass von einem mehrschneidigen Werkzeug zwar jede Schneide einen Span abnimmt, aber nur die beim Einsatz am weitesten vorstehende Schneide die Fräsoberfläche bildet. Maßgeblichen Einfluss auf die Rundlaufgenauigkeit der Schneiden im Einsatz haben die Werkzeugspannsysteme. Zum Beispiel ist von älteren Spannzangenfuttern bekannt, dass die Einspannexzentrizität des Werkzeugs bis zu 0,06 mm betragen kann. Für die im Stand der Technik beschriebenen Lösungen bedeutet das meist, dass durch die Zufälligkeit der Größe und der radialen Position der Einspannexzentrizität die Schlichtwirkung einmal eintritt und ein anderes Mal nicht.
2 Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die Schrupp- und Schlichtbearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen und NE-Metallen in einem Bearbeitungsvorgang zusammenzufassen und dafür ein Kombinationswerkzeug zu nutzen.
Diese Aufgabe wird mit einem Bearbeitungswerkzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass bei der Fräsbearbeitung die Werkstückoberfläche ausschließlich von dem im Bearbeitungsprozess am weitesten vorstehenden Zahn des Werkzeugs geformt wird. Alle anderen Zähne heben zwar einen Span ab, kommen auf Grund Ihres kleineren Schneidenflugkreises aber nicht mit der künftigen Werkstückoberfläche in Berührung, wenn die Flugkreisdifferenz größer als das Quadrat des Zahnvorschubs geteilt durch das Vierfache des Werkzeugdurchmessers ist. Das sind bei üblichen Bearbeitungsparametern wenige Mikrometer.
Die Zähne mit Schruppgeometrie (1) übernehmen die Vorzerspanung und bei Holz und Holzwerkstoffen den größten Teil der Fasertrennung. Die Schlichtschneide (2) beseitigt das erzeugte Schruppprofil, nimmt einen geringfügig dickeren Span ab und erzeugt die Werkstückoberfläche. Sie wird dabei zwar geringfügig mehr belastet, gewährleistet aber immer noch die höhere Produktivität der Schruppwerkzeuge. Der typische Spiralfräser zur Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen und NE-Metallen weist meist drei Schneiden auf und ist meist aus einem massiven Hartmetallstab hergestellt. Während die Werkzeuge selbst eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit aufweisen, haben Spannsysteme wie Schrumpf-, Hydrodehnspann- oder Spannzangenfutter je nach Qualität, Zustand und Alter eine Einspannexzentrizität zwischen 3 und 60 Mikrometern. Dadurch wird das Werkzeug zu einer außermittigen Rotation gezwungen und der am weitesten vorstehende Zahn formt die Werkstückoberfläche. Wenn bei dem Werkzeug der Schlichtzahn (2) auf einem größeren Flugkreis angeordnet wird, lässt sich erreichen, dass die Werkstückoberfläche kontrolliert von ihm erzeugt wird, während die anderen Zähne bei den typischen Zahnvorschüben von 0,3 bis 1,0 mm die Vorzerspanung erledigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung rein beispielhaft näher erläutert und beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Werkzeugs beispielhaft in einer Seitenansicht;
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Werkzeugs beispielhaft im Querschnitt;
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist schematisch eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Schneiden und Spanräume sind spiralig ausgeführt, wobei die Spirale wahlweise nach oben oder nach unten gerichtet sein kann. Bei 1 handelt es sich um eine Schruppschneide mit einer typischen Spanbrechergeometrie. Ziffer 2 kennzeichnet die vorstehende Schneide in Schlichtgeometrie. Bei 3 handelt es sich um den dazwischen liegenden Spanraum. Da derartige Werkzeuge typischerweise im Spanraum bzw. an der Spanfläche nachgeschärft werden, bleibt die Basisgeometrie und der radiale Überstand der Schlichtschneide auch über zahlreiche Nachschärfungen erhalten. In 2 ist der gleiche Aufbau im Querschnitt dargestellt. Die Schruppgeometrie wird vorzugsweise in die Rückenfreifläche der Schneide 4 eingebracht. Der durchgezogene Kreis markiert den Flugkreisdurchmesser des Werkzeugs, der Kreis in Strich-Punkt-Linie den kleineren Flugkreisdurchmesser der Schruppschneiden. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Flugkreisdifferenz zwischen der vorstehenden Schlichtschneide und der/den Schruppschneiden zwischen 0,15 und 0,3 mm beträgt. Die Fräsqualität kann weiter verbessert werden, wenn die Schneiden in unterschiedlichen Abständen voneinander (Ungleichteilung) und/oder mit unterschiedlichen Spiralsteigungswinkeln ausgeführt werden, um harmonische Schwingungsanregungen zu vermeiden. Durch geringfügig unterschiedliche Tiefe der Spanräume lässt sich die für eine gute Schnittqualität erforderliche Wuchtgüte des Werkzeugs erreichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1137284 [0004]
DE 3742942 [0004]
DE 102004040580 [0004]
DE 10318948 [0004]
DE 202006016531 [0004]
DE 202007015742 [0004]
DE 202008000350 [0004]

Claims

Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff, NE-Metall oder dergleichen, mit mindestens einer Schneide mit Schruppverzahnung und mindestens einer Schneide mit Schlichtverzahnung, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens eine Schneide mit Schlichtverzahnung auf einem radial größeren Flugkreis angeordnet wird.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Flugkreisdifferenz der vorstehenden Schlichtschneide zwischen 0,01 und 2,0 mm beträgt.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug einen Spiralwinkel λ zwischen 0 und 70° aufweist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden unterschiedliche Spiralwinkel aufweisen.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden in ungleicher Teilung angeordnet sind.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswuchtung des Werkzeugs durch unterschiedlich tief ausgeführte Spanräume erfolgt.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schruppverzahnung mit Dreiecks-, Wellen- oder Spanbrecherprofilen oder deren Kombinationen ausgeführt wird.