DE10230452A1 - Planfräser - Google Patents
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Abstract
Planfräser mit einem um eine senkrechte Achse rotierend gelagerten Trägerkörper und mehreren im Umfangsabstand (Teilung) am Trägerkörper befestigten Schneidplatten, die mindestens eine Schneidkante aufweisen, die nacheinander mit einem Werkstück in spanenden Eingriff gelangt, wenn der Trägerkörper rotiert und zugleich einen linearen Vorschub senkrecht zur Drehachse erfährt, wobei annähernd im Teilungsabstand zwei Schneidplatten annähernd nebeneinander angeordnet sind, wobei die Schneidkanten der radial innen liegenden Schneidplatten gegenüber der Schneidkante der radial außen liegenden Schneidplatte axial versetzt ist, derart, dass die in Vorschubrichtung verlaufende Schneidkante, bezogen auf das Werkstück, höher als die andere Schneidkante liegt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Planfräser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Bei der Fräsbearbeitung von ebenen und rechtwinklig abgesetzten Werkstückflächen werden vorwiegend Werkzeuge mit Wendeschneidplatten in Verbindung mit Hartmetallschneidstoff verwendet. Bei Planfräsern ist die Grundform der Wendeschneidplatten ein Vierkant. Der Einstellwinkel κr beträgt 75° oder 45°. Zur besseren Schneidstoffausnutzung ist bekannt, mehrkantige Wendeschneidplatten, wie Achtkant, Zwölfkant oder auch runde Grundformen zu verwenden, wobei sich letztere besondere beim Fräsen schwer spanbarer Werkstoffe besonders gut bewährt haben.
- Die Wendeschneidplatten werden an Werkzeuggrundkörpern oder Trägerkörpern angebracht, die um eine Achse drehbar angetrieben sind. Für die Anbringung der Wendeschneidplatten existieren zwei konstruktive Grundprinzipien:
- – die unmittelbare Anbringung am Trägerkörper als Monowerkzeug und
- – die indirekte Anbringung in einer Kassette.
- Beim Monowerkzeug werden die Wendeschneidplatten entweder durch Schraubbefestigung oder mit Hilfe von Keilen in Taschen des Trägerkörpers befestigt, wobei die Taschen in vorgegebener Anordnung am Umfang des Trägerkörpers ausgebildet sind, vorzugsweise in gleichmäßigen Umfangsabständen. Bei der Verwendung von Kassetten werden die Wendeschneidplatten in ähnlicher Weise in den Kassetten festgelegt, wobei die Kassetten ihrerseits lösbar am Trägerkörper anbringbar sind, vorzugsweise wiederum in entsprechenden Taschen am Umfang des Trägerkörpers. Durch den Austausch der Kassetten ist eine hohe Flexibilität bezüglich der einsetzbaren Formen der Wendeschneidplatten bei einem vorgegebenen Trägerkörper verwirklicht, wobei zusätzlich ein guter Schutz bei Havarien gegeben ist.
- In der gegenwärtigen Entwicklung bei Fräswerkzeugen wird auf eine höhere statische und dynamische Stabilität sowie auf die Optimierung der Schneidengeometrie abgestellt. In der Fräspraxis liegen infolge ungünstiger Aufspannverhältnisse und sperriger Werkstückkonfigurationen meist relativ labile Bearbeitungsbedingungen vor, sodass künftige Werkzeugentwicklungen auf diese relevanten Anforderungen ausgerichtet sein müssen. Eine wirksame Möglichkeit zur Erhöhung der dynamischen Stabilität besteht darin, durch eine Schnittaufteilung spanungstechnisch günstige Verhältnisse zu erreichen. In diesem Zusammenhang sind aus
EP 0 480 576 undEP 0 585 871 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. Die Anordnung ist dergestalt, dass die Schneidkantenabschnitte im Stufenbereich sich überlappen. Es ist angestrebt, hierdurch ein Rattern zu vermeiden bzw. zu minimieren und separate Spanabschnitte zu erzeugen. AusEP 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. Die Schneidkantenabschnitte liegen auf dem Mantel eines gedachten Zylinders. Mit der bekannten Schneidplatte soll die spanbrechende Eigenschaft verbessert, die Schneidkraft verringert und die Abnutzung minimiert werden. - Wird das abzuspanende Werkstückaufmaß in zwei oder mehr Späne aufgeteilt, dann entstehen Spanungsquerschnitte mit kleinerer Breite und größerer Dicke, die bekanntlich dynamisch stabiler sind. Fräswerkzeuge mit Schnittaufteilung sind wegen ihrer Schwingungs- und Geräuscharmut konventionellen Fräsern deutlich überlegen. Oft kann die Rattergrenze zu wesentlich höheren Schnittwerten verschoben werden, was zu einer Produktivitätssteigerung führt.
- In
DE 101 24 234 ist bereits vorgeschlagen worden, eine Schnittaufteilung durch zwei aufeinander folgende Schneiden vorzunehmen. Dadurch ergibt sich eine Halbierung der Spanungsbreite und bei gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit eine Verdoppelung der Spanungsdicke. Außerdem werden spanungstechnische und dynamische Vorteile erzielt. Zwangsläufig wird jedoch eine Erhöhung der Schneidenbelastung wegen der größeren Spanungsdichte in Kauf genommen. - In
DE 101 31 357 ist vorgeschlagen, eine Belastungserhöhung zu vermeiden, indem die Aufteilung der Schnitttiefe in einer Wendeschneidplatte realisiert wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Planfräser zu schaffen, mit dem eine vorteilhafte Schnittaufteilung erhalten wird.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Bei dem erfindungsgemäßen Planfräser sind annähernd im Teilungsabstand jeweils zwei Schneidplatten annähernd nebeneinander angeordnet, wobei die Schneidkante der radial weiter innen liegenden Schneidplatte gegenüber der Schneidkante der radial weiter außen liegenden Schneidplatte axial versetzt ist derart, dass die in Vorschubrichtung vorlaufende Schneidkante bezogen auf das Werkstück höher liegt als die andere Schneidkante.
- Bei dem erfindungsgemäßen Planfräser sind pro Aufnahme im Trägerkörper bzw. pro Kassette zwei Schneidplatten, vorzugsweise Wendeschneidplatten vorgesehen. Sie sind so angeordnet, dass zwei axial und radial versetzte Flugkreise entstehen. Die Wendeschneidplatten sind durch eine entsprechende Anordnung in einer Kassette oder als Monowerkzeug auf einem so genannten Schneidenzahn angeordnet. Mit Schneidenzahn ist die Position der Schneiden gemeint, welche sich durch die so genannte Zahnteilung ergibt.
- Bei dem erfindungsgemäßen Planfräser wird mithin eine Schnittaufteilung erreicht, ohne eine Erhöhung der Schneiderbelastung in Kauf nehmen zu müssen. Durch eine verbesserte dynamische Stabilität ist ein hohes Potential für eine Produktivitätssteigerung gegeben. Bei gleicher Schneiderbelastung ist also eine Verdoppelung der Vorschubgeschwindigkeit möglich.
- Der Anteil der beiden Schneidplatten an der Gesamtschnitttiefe kann gewählt werden. Vorzugsweise übernehmen die Schneidkanten beider Schneidplatten annähernd die Hälfte der Gesamtschnitttiefe.
- Die Schneidkanten beider Wendeschneidplatten oder sonstiger Schneidplatten pro Schneidezahn können im gleichen Einstellwinkel oder auch in einem unterschiedlichen Einstellwinkel angeordnet sein. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung hat die tiefer liegende Schneidkante einen kleineren Einstellwinkel als die der anderen Schneidplatte.
- Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung auf so genannte Kassetten-Werkzeuge, bei denen die Schneidplatten in Kassetten angeordnet sind, die ihrerseits in Aufnahmen des Trägerkörpers befestigt sind.
- Es ist denkbar, die Wendeschneidplatten unmittelbar in radialer Ausrichtung annähernd in einer Ebene nebeneinander anzuordnen. Falls so viel Platz nicht zur Verfügung steht, können die Schneidplatten auch etwas in Umfangsrichtung zueinander versetzt liegen und eine gewisse Überdeckung aufweisen.
- Bei der Verwendung von Wendeschneidplatten ist eine Begrenzung bezüglich ihrer Kontur nicht vorgegeben. Besonders bevorzugt sind jedoch Wendeschneidplatten mit runder, d.h. kreisförmiger Schneidkante.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
1 zeigt schematisch eine Kassette für einen Planfräser nach der Erfindung. -
2 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung nach1 . -
3 zeigt eine weitere Kassette mit zwei Wendeschneidplatten nach der Erfindung. -
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kassette nach3 . -
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kassette nach3 . -
6 zeigt die Draufsicht auf einen Planfräser nach der Erfindung. - In den
1 und2 ist eine Kassette10 dargestellt, die in eine Aufnahmetasche eines nicht dargestellten Grund- oder Trägerkörpers eines Planfräsers einsetzbar ist und über eine Bohrung, die bei 12 angedeutet ist, mit Hilfe einer Schraubbefestigung befestigbar ist. Die Kassette10 weist zwei Sitze auf zur Aufnahme von zwei quadratischen Wendeschneidplatten14 ,16 , die eine mittige Durchbohrung18 aufweisen zur Schraubbefestigung in der Kassette10 . Die Wendeschneidplatten weisen eine übliche Geometrie auf, über die im Einzelnen nichts ausgeführt werden soll. Wie erkennbar, haben die Schneidkanten der Wendeschneidplatten14 ,16 den gleichen Einstellwinkel, hier von 45°. - Man erkennt, dass die Schneidplatten
14 ,16 annähernd nebeneinander angeordnet sind. Sie weisen in Umfangsrichtung des nicht gezeigten Trägerkörpers einen gewissen Versatz auf, wie aus2 zu erkennen. Außerdem sind sie leicht überdeckend angeordnet. Wesentlich ist jedoch, dass die in Vorschubrichtung vorlaufende Schneid kante, nämlich die Schneidkante der Wendeschneidplatte16 höher liegt als die der Wendeschneidplatte14 . Der Betrag ist mit aρ/ 2 bezeichnet. Hiermit soll darauf hingewiesen werden, dass jede Schneidkante der Wendeschneidplatten14 ,16 etwa zur Hälfte an der Gesamtschneidtiefe beiträgt. - Man erkennt, dass die Flugkreise der Wendeschneidplatten
14 ,16 axial und radial versetzt liegen. Es versteht sich, dass auf dem nicht gezeigten Trägerkörper eine Anzahl von Kassetten10 in gleichem oder unterschiedlichem Teilungsabstand angeordnet sein können. - In den
3 bis5 sind unterschiedliche Kassetten10a ,10b und10c dargestellt. Die Kassette10a nimmt zwei Wendeschneidplatten14a ,16a auf, die achteckig sind. Der Einstellwinkel κ beträgt 45°. Die Wendeschneidplatten14a ,16a sind entsprechend den1 und2 nicht nur axial, sondern auch radial etwas versetzt. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Platten14a ,16a beträgt rA, wie dies auch in den1 und2 dargestellt ist. - Bei der Ausführungsform nach
4 hält die Kassette10b zwei Wendeschneidplatten14b ,16b , die jeweils zwölf Schneidkanten aufweisen, wobei die in Eingriff befindliche Schneidkante einen Einstellwinkel von 30° bei beiden Platten aufweist. - Bei der Ausführungsform nach
5 nimmt die Kassette10c zwei kreisrunde Wendeschneidplatten14c ,16c auf. Der axiale Versatz beträgt auch hier aρ/2. Darüber hinaus ist auch denkbar, dass Wendeschneidplatten mit über den Umfang unterschiedlicher Kontur verwendet werden und die beispielsweise einen kreisförmigen Abschnitt aufweisen und am übrigen Umfang z.B. polygonal ausgebildet sind, wie in den3 und4 . In6 ist ein so genanntes Monowerkzeug dargestellt. Ein Grund- oder Trägerkörper20 weist an seinem Umfang eine Mehrzahl von Taschen22 auf zur Befestigung von Wendeschneidplatten24 ,26 , die in herkömmlicher Weise angebracht sind. Die Anbringung der Wendeschneidplatten24 ,26 soll im Einzelnen nicht erörtert werden. Die Lage der Wendeschneidplatten24 ,26 ist derart, wie sie anhand der vorstehenden Figuren diskutiert wurde. - In allen gezeigten Anwendungsfällen sind die Wendeschneidplatten so angeordnet, dass eine Schnittaufteilung in gewünschter Weise zustande kommt.
Claims (9)
- Planfräser mit einem um eine senkrechte Achse rotierend gelagerten Trägerkörper und mehreren im Umfangsabstand (Teilung) am Trägerkörper befestigten Schneidplatten, die mindestens eine Schneidkante aufweisen, die nacheinander mit einem Werkstück in spanenden Eingriff gelangt, wenn der Trägerkörper rotiert und zugleich einen linearen Vorschub senkrecht zur Drehachse erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass annähernd im Teilungsabstand zwei Schneidplatten (
14 ,16 ,14a ,16a ,14b ,16b ,14c ,16c ,24 ,26 ) annähernd nebeneinander angeordnet sind, wobei die Schneidkanten der radial innen liegenden Schneidplatte (14 ,14a ,14b ,14c ,24 ) gegenüber der Schneidkante der radial außen liegenden Schneidplatte (16 ,16a ,16b ,16c ,26 ) axial versetzt ist derart, dass die in Vorschubrichtung vorlaufende Schneidkante bezogen auf das Werkstück höher als die andere Schneidkante liegt. - Planfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante der nebeneinander liegenden Schneidplatten jeweils eine Hälfte (aρ/2) der Gesamtschnitttiefe (aρ) übernehmen.
- Planfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten den gleichen Einstellwinkel aufweisen.
- Planfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten einen unterschiedlichen Einstellwinkel aufweisen.
- Planfräser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefer liegende Schneidkante einen kleineren Einstellwinkel aufweist.
- Planfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (
20 ) in Teilungsabschnitten Aufnahmetaschen (22 ) aufweist und jeweils ein Paar Schneidplatten (24 ,26 ) in einer Tasche befestigt ist. - Planfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper in Teilungsabschnitten Kassetten aufnimmt und die beiden Schneidplatten jeweils in einer Kassette befestigt sind.
- Planfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatten einen Versatz in Drehrichtung bzw. Umfangserstreckung des Trägerkörpers aufweisen und die Schneidplatten sich geringfügig überdecken.
- Planfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatten Wendeschneidplatten sind in kreisrunder, polygonaler oder rechteckiger Konfiguration.
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