DE10215875A1 - Eckfräser - Google Patents

Abstract

Eckfräser mit einem Werkzeugträger und mindestens einer Wendeschneidplatte, die mit einer Haupt- und einer Nebenschneidkante mit dem Werkstück in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneidkante eine sägezahnartige Zahnung aufweist, wobei die Zahnscheitel auf einer Geraden liegen, die im wesentlichen einen Neigungswinkel von lambda¶s¶ = 0 DEG aufweist und wobei die flachen Flanken der Sägezähne einen Schneidkantenabschnitt bilden mit einem Neigungswinkel lambda'¶s¶ > 0 DEG und die Schneidkantenabsenkung im Bereich der steilen Flanke des Sägezahns mindestens 0,5 mm beträgt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Eckfräser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Für die spanende Herstellung von ebenen Formelementen mit rechtwinkligen Absätzen, Nuten usw. werden Eck-Fräswerkzeuge eingesetzt, deren Hauptschneidkante einen Einstellwinkel von κ_r = 90° aufweist. Für kleinere Durchmesser wird normalerweise ein Schaftfräser, für mittlere Durchmesser ein Aufsteckfräser und für größere Durchmesser ein Eck-Fräskopf verwendet. Schaftfräser werden bis zu einem Durchmesser von etwa 40 mm aus Schnellarbeitsstahl oder Voll-Hartmetall mit drallgenuteten Schneiden hergestellt. Durch das Schleifen der verdrallten Werkzeugschneiden werden große Neigungswinkel λ_s bei hoher Präzision der erzeugenden Formelemente verwirklicht. Die Verwendung von Hartmetall-Wendeschneidplatten bringt erhebliche Vorteile und ist bei Schaftfräsern ab ungefähr 12 mm Durchmesser sowie bei Aufsteck- und Eck-Fräsköpfen Stand der Technik.
• Um bei Wendeschneidplatten für die Nebenschneide einen Einstellwinkel von κ'_r > 0 zu erhalten, werden üblicherweise zweischneidige Rhombus- oder dreischneidige Dreikant-Wendeschneidplatten zum Einsatz gebracht.
• Zur Erreichung eines günstigen Schnittverhaltens mit geringer Geräuschentwicklung und hoher Laufruhe muß ein weicher Schneideneingriff gesichert werden, zumal beim Eckfräsen oft große Schnittiefen auftreten. Es werden möglichst große positive Span- und Neigungswinkel angestrebt. Bekanntermaßen verringert ein positiver Spanwinkel die Schnittkraft und der Neigungswinkel vermindert den Kraftimpuls zum Zeitpunkt des Anschnitts. Während große positive Spanwinkel in moderaten Größenordnungen leicht realisierbar sind, haben große Neigungswinkel bei Wendeschneidplatten mit geraden Schneidkanten zwangsläufig geometrisch bedingte Abweichungen von der Geradheit an der rechtwinkligen Werkstück-Seitenwand zur Folge. Es entstehen Abweichungen in konvexer Form, deren Größe nicht nur vom Neigungswinkel, sondern auch vom Werkzeugdurchmesser abhängt. Hinzu kommt, daß die Abweichungen mit dem Abstand vom Schwenkungspunkt ansteigen. Aus naheliegenden Gründen werden die Wendeschneidplatten üblicherweise um einen Punkt verschwenkt, der auf der halben Länge der Schneidkantenlänge liegt. Dennoch sind bei Neigungswinkeln λ_s ≠ 0° Formabweichungen unvermeidlich. Es entsteht eine konvex ausgebildete Schnittfläche, da nur der Schwenkpunkt auf dem kleinsten Flugkreisdurchmesser liegt. Alle anderen Schneidenpunkte befinden sich auf achsferneren Flugbahnen und erzeugen somit eine bauchige Werkstück-Istkontur.
• Die einerseits erwünschten möglichst großen Neigungswinkel verbessern zwar das Schnittverhalten, haben jedoch nicht vertretbare Formabweichungen zur Folge, die Korrekturmaßnahmen notwendig machen. Eine Korrektur kann darin bestehen, daß eine konvexe Gegenkontur an den Schneidkanten angeschliffen wird. Eine solche Korrektur ist jedoch jeweils nur für einen Werkzeugdurchmesser anwendbar. Beim durchmesserbezogenen Korrekturschleifen ergeben sich mithin neben dem hohen Aufwand nahezu unlösbare logistische Probleme der Zuordnung der Wendeschneidplatten zu den Werkzeugen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Eckfräser zu schaffen, der bei einem günstigen Schnittverhalten mit hoher Laufruhe arbeitet und vertretbare Formabweichungen erzeugt.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Beim dem erfindungsgemäßen Eckfräser weist die Hauptschneidenkante der Wendeschneidplatte eine sägezahnartige Zahnung auf, wobei die Zahnscheitel auf einer Geraden liegen, die im wesentlichen einen Neigungswinkel von etwa λ_s = 0° aufweist. Die flachen Flanken der Zähne bilden einen Schneidkantenabschnitt mit einem Neigungswinkel λ_s ≠ 0°. Die Schneidenabsenkung im Bereich der Schneidenflanke des Sägezahns beträgt mindestens 0,5 mm.
• Aus EP 0 480 576 und EP 0 585 871 sind Wendeschneidplatten bekannt geworden, bei denen die Schneidkanten in Schneidkantenabschnitte unterteilt sind, zwischen denen jeweils eine Stufe liegt. Zwischen den Stufen steigen die Schneidkantenabschnitte rampenartig an, und die Anordnung ist dergestalt, daß die Schneidkantenabschnitte sich im Stufenbereich überlappen. Es ist angestrebt, hierdurch ein Rattern zu vermeiden bzw. zu minimieren und separate Spanabschnitte zu erzeugen. Der Einstellwinkel ist bei den bekannten Schneidplatten über ihre Länge konstant. Aus EP 0 814 932 ist eine Schneidplatte bekannt geworden, bei der die Schneidkante ebenfalls in gestufte Schneidkantenabschnitte unterteilt ist, wobei der Übergang der Stufen so gewählt ist, daß ein stumpfer Winkel gebildet ist. Außerdem liegen die Schneidkantenabschnitte auf dem Mantel eines gedachten Zylinders. Mit der bekannten Schneidplatte soll die spanbrechende Eigenschaft verbessert, die Schneidkraft verringert und die Abnutzung minimiert werden.
• Bei der Erfindung wird zwar auch eine gestufte Schneidekante verwendet, diese soll jedoch zur Verringerung der Kraftimpulse einen Neigungswinkel von ≠ 0° aufweisen, um eine annähernd plane bzw. gerade Seitenwandkontur des zu bearbeitenden Werkstücks zu erzielen. Zu diesem Zweck ist die Anordnung der Zahnscheitel auf einer Geraden, deren Neigungswinkel zur Drehachse des Eckfräserst annähernd 0° ist, vorzugsweise jedoch 2 bis 3° aufweist.
• Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneidkantenabschnitte konvex gewölbt. Alternativ können die Zahnscheitel von zweiten Schneidkantenabschnitten gebildet sein mit einem Neigungswinkel von λ_s annähernd = 0°.
• Insgesamt wird mit der Erfindung ein günstiges Schnittverhalten mit hoher Laufruhe durch die erfindungsgemäße Schnittaufteilung erreicht. Die spezielle Schneidengestaltung erlaubt noch vertretbare Formabweichungen beim Eckfräsen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Schaftfräser mit Wendeschneidplatten.
• Fig. 2 zeigt die Seitenansicht von Fig. 1 in Richtung Pfeil 2.
• Fig. 3 zeigt vergrößert eine geneigte Wendeschneidplatte des Schaftfräsers nach den Fig. 1 und 2 sowie die damit hergestellte Werkstückkontur.
• Fig. 4-7 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Wendeschneidplatten für einen Eckfräser nach der Erfindung.
• In Fig. 1 ist ein Schaftfräser 10 dargestellt mit einem schaftförmigen Werkzeugträger 12, an dem in Fig. 2 zwei rhombische Wendeschneidplatten 14, 16 angebracht sind. Es handelt sich um einem Eckfräser. Dementsprechend sind die geraden Hauptschneiden in einem Einstellwinkel κ_r = 90° angeordnet. Der Nebeneinstellwinkel ist κ'_r > 0°. Zur Erzielung eines weichen Anschnittverhaltens ist die Wendeschneidplatte 14 nach Fig. 2 um einen Punkt, der in der Achse des Fräsers 10 liegt, um einem Winkel von λ_s geschwenkt. Der Schwenkpunkt liegt auf der halben Länge 1 der Schneidkante. Der Schwenkpunkt ist mit 18 bezeichnet.
• In Fig. 3 ist die Wendeschneidplatte vergrößert herausgestellt. Mit 20 ist die Kontur der Seitenwand des Werkstücks 22 dargestellt, die mit der Wendeschneidplatte 14 erzeugt wird. Man erkennt eine bauchige Kontur, die naturgemäß unerwünscht ist.
• Um annähernd eine gewünschte Sollkontur zu erzeugen bei gleichzeitig günstigem Schneidverhalten und großer Laufruhe, sind die Ausführungsformen nach den Fig. 4 bis 7 gedacht. Die Wendeschneidplatte 14a, die in der Kontur rechteckförmig sein kann, weist eine Hauptschneidkante auf, die nach Art einer Sägezahnung 30 in einzelnde Schneidkantenabschnitte 32 unterteilt ist, die durch eine steile Flanke 34 der Zahnung gegenüber dem nächsten Schneidkantenabschnitt 32 abgesetzt sind. Die Scheitel der dargestellten Sägezähne ist in einem spitzen Winkel ausgebildet. Sie liegen auf einer Geraden 36, welche in geringem Abstand parallel zur Achse 38 des nicht gezeigten Werkzeugträgers angeordnet ist. Mithin ist die Wendeschneidplatte 14a insgesamt unter einem Neigungswinkel λ_s = 0° angeordnet, während die Schneidkantenabschnitte 32 einen Neigungswinkel λ'_s aufweisen, der ungleich 0° ist. Eine Schneidenabsenkung Δ_x beträgt mindestens 0,5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 0,8 mm. Mit der beschriebenen Wendeschneidplatte 14 wird ein Einzelspan mit einer partiellen Schnittiefe von Δa_p abgehoben.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 weist die Wendeschneidplatte 14b ebenfalls eine sägezahnartige Zahnung auf, wobei jedoch die Scheitel einen zweiten Schneidkantenabschnitt 40 zwischen den ersten Schneidkantenabschnitten 32 bilden. Die zweiten Schneidkantenabschnitte 40 liegen auf der Drehachse 38 des nicht gezeigten Werkzeugträgers. Die zweiten Schneidkantenabschnitte 40 dürfen nur eine begrenzte Länge aufweisen, um die gewünschte hohe Laufruhe zu gewährleisten.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist eine Wendeschneidplatte 14c dargestellt, bei der die Schneidkantenabschnitte 32c nach außen gewölbt sind mit einem Radius r_s. Auch hier liegen die Scheitel der Zähne auf der Drehachse 38.
• Die Wendeschneidplatte nach Fig. 7 entspricht derjenigen nach Fig. 5, ist daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zum Unterschied zu Fig. 5 ist jedoch die gesamte Wendeschneidplatte 14b um einem Winkel von etwa 2 bis 3° verschwenkt, und zwar um einen Schwenkpunkt 18c, der auf der halben Länge der Hauptschneidkante liegt und zugleich auf der Drehachse 38. Es versteht sich, daß die Wendeschneidplatten 14a und 14c ebenfalls um einen kleinen Winkel geschwenkt werden können.

Claims (7)

1. Eckfräser mit einem Werkzeugträger und mindestens einer Wendeschneidplatte, die mit einer Haupt- und einer Nebenschneidkante mit dem Werkstück in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneidkante eine sägezahnartige Zahnung (30) aufweist, wobei die Zahnscheitel auf einer Geraden (36) liegen, die im wesentlichen einen Neigungswinkel von λ_s = 0° aufweist und wobei die flachen Flanken der Sägezähne einen Schneidkantenabschnitt (32c) bilden mit einem Neigungswinkel λ'_s > 0° und die Schneidkantenabsenkung (34) im Bereich der steilen Flanke des Sägezahns mindestens 0,5 mm beträgt.

2. Eckfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkantenabschnitte (32c) konvex gewölbt sind.

3. Eckfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheitel von zweiten Schneidkantenabschnitten (40) gebildet sind mit einem Neigungswinkel von λ_s = 0°.

4. Eckfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenabsenkung etwa 0,5 bis 0,8 mm beträgt.

5. Eckfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel λ_s der Wendeschneidplatte (14b) etwa 2 bis 3° beträgt.

6. Eckfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitel der Zähne auf der Drehachse (38) des Werkzeugträgers liegt.

7. Eckfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerade (36), auf der die Scheitel der Zähne angeordnet sind, parallel und versetzt zur Drehachse (38) des Werkzeugträgers angeordnet ist.