DE10230452B4

DE10230452B4 - Planfräser

Info

Publication number: DE10230452B4
Application number: DE10230452A
Authority: DE
Inventors: Herbert Prof. Popke
Original assignee: Fette GmbH
Current assignee: LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2002-07-06
Filing date: 2002-07-06
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2022-07-07
Also published as: DE10230452A1

Abstract

Planfräser mit einem um eine senkrechte Achse rotierend gelagerten Trägerkörper (20) 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 (20) 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 in radialer Richtung und direkt nebeneinander oder sich geringfügig überdeckend angeordnet sind, wobei die Schneidkanten einen Versatz in Drehrichtung des Trägerkörpers (20) aufweisen,
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.

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 κ_r beträgt 75° oder 45°. Zur besseren Schneidstoffausnutzung ist bekannt, mehrkantige Wendeschneidplatten, wie Achtkant, Zwöflkant 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 A1 und EP 0 585 871 A1 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. Aus EP 0 814 932 A1 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 A1 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 A1 ist vorgeschlagen, eine Belastungserhöhung zu vermeiden, indem die Aufteilung der Schnitttiefe in einer Wendeschneidplatte realisiert wird.

Aus DD 159407 ist ein Planfräser bekannt geworden mit einem um eine senkrechte Achse rotierend gelagerten Trägerkörper und mehreren im Umfangsabstand 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. Radial weiter außen angeordnete Schneidplatten sind aus Schneidkeramik und dienen als Schruppschneiden. Radial weiter innen angeordnete Schneidplatten dienen als Abstützelemente und zum Schlichten. Sie sind aus Hartmetall und stehen axial gegenüber den Schruppschneiden vor.

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 Schneidenbelastung in Kauf nehmen zu müssen. Durch eine verbesserte dynamische Stabilität ist ein hohes Potential für eine Produktivitätssteigerung gegeben. Bei gleicher Schneidenbelastung ist also eine Verdoppelung der Vorschubgeschwindigkeit möglich.

Der Anteil der beiden Schneidplatten an der Gesamtschnitttiefe kann gewählt werden. Vorzugsweise übernehmen die Schneidkanten direkt nebeneinander angeordneter oder sich geringfügig überdeckender Schneidplatten jeweils 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 Kassettenwerkzeuge, bei denen die Schneidplatten in Kassetten angeordnet sind, die ihrerseits in Aufnahmen des Trägerkörpers befestigt sind.

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 nach 1.
3 zeigt eine weitere Kassette mit zwei Wendeschneidplatten nach der Erfindung.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kassette nach 3.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kassette nach 3.
6 zeigt die Draufsicht auf einen Planfräser nach der Erfindung.
In den 1 und 2 ist eine Kassette 10 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 Kassette 10 weist zwei Sitze auf zur Aufnahme von zwei quadratischen Wendeschneidplatten 14, 16, die eine mittige Durchbohrung 18 aufweisen zur Schraubbefestigung in der Kassette 10. Die Wendeschneidplatten weisen eine übliche Geometrie auf, über die im Einzelnen nichts ausgeführt werden soll. Wie erkennbar, haben die Schneidkanten der Wendeschneidplatten 14, 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 aus 2 zu erkennen. Außerdem sind sie leicht überdeckend angeordnet. Wesentlich ist jedoch, dass die in Vorschubrichtung vorlaufende Schneid kante, nämlich die Schneidkante der Wendeschneidplatte 16 höher liegt als die der Wendeschneidplatte 14. Der Betrag ist mit a_P/2 bezeichnet. Hiermit soll darauf hingewiesen werden, dass jede Schneidkante der Wendeschneidplatten 14, 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 Kassetten 10 in gleichem oder unterschiedlichem Teilungsabstand angeordnet sein können.
In den 3 bis 5 sind unterschiedliche Kassetten 10a, 10b und 10c dargestellt. Die Kassette 10a nimmt zwei Wendeschneidplatten 14a, 16a auf, die achteckig sind. Der Einstellwinkel κ beträgt 45°. Die Wendeschneidplatten 14a, 16a sind entsprechend den 1 und 2 nicht nur axial, sondern auch radial etwas versetzt. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Platten 14a, 16a beträgt r_A, wie dies auch in den 1 und 2 dargestellt ist.
Bei der Ausführungsform nach 4 hält die Kassette 10b zwei Wendeschneidplatten 14b, 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 Kassette 10c zwei kreisrunde Wendeschneidplatten 14c, 16c auf. Der axiale Versatz beträgt auch hier a_p/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 den 3 und 4.
In 6 ist ein so genanntes Monowerkzeug dargestellt. Ein Grund- oder Trägerkörper 20 weist an seinem Umfang eine Mehrzahl von Taschen 22 auf zur Befestigung von Wendeschneidplatten 24, 26, die in herkömmlicher Weise angebracht sind. Die Anbringung der Wendeschneidplatten 24, 26 soll im Einzelnen nicht erörtert werden. Die Lage der Wendeschneidplatten 24, 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

Planfräser mit einem um eine senkrechte Achse rotierend gelagerten Trägerkörper (20) 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 (20) 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 in radialer Richtung und direkt nebeneinander oder sich geringfügig überdeckend angeordnet sind, wobei die Schneidkanten einen Versatz in Drehrichtung des Trägerkörpers (20) aufweisen, 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 Schneidkanten der direkt nebeneinander liegenden oder sich geringfügig überdeckenden Schneidplatten (14, 16; 14a, 16a; 14b, 16b; 14c, 16c; 24, 26) jeweils eine Hälfte (a_P/2) der Gesamtschnitttiefe (a_P) 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 (10; 10a; 10b; 10c) aufnimmt und die beiden Schneidplatten (14, 16; 14a, 16a; 14b, 16b; 14c, 16c) jeweils in einer Kassette befestigt sind.
Planfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatten (14, 16; 14a, 16a; 14b, 16b; 14c, 16c; 24, 26) Wendeschneidplatten sind in kreisrunder, polygonaler oder rechteckiger Konfiguration.