DE10247715A1

DE10247715A1 - Mehrschneidiges Fräswerkzeug mit Schneidplatten für das direkte Formstoff-Fräsen

Info

Publication number: DE10247715A1
Application number: DE10247715A
Authority: DE
Inventors: Reso Dr. Alijew; Detlev Gantner; Ralf Wagner
Original assignee: ACTech GmbH
Current assignee: ACTech GmbH
Priority date: 2002-10-12
Filing date: 2002-10-12
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-13
Also published as: DE10247715B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrschneidiges Fräswerkzeug mit Schneidplatten für das direkte Formstoff-Fräsen, das es gestattet, mit großen Vorschüben zu arbeiten. Das Fräswerkzeug ist durch einen um die Fräswerkzeugachse rotierenden Fräskronenkörper (1) gekennzeichnet, der mit einer umfangsverteilten Kronenverzahnung (6) versehen ist, die in Richtung der Längserstreckung des Fräskronenkörpers (1) axial verlaufende Schlitze mit einer Breite von 1 mm bis 3 mm aufweist. Die Schlitze sind mit entsprechend der Schlitzbreite dimensionierten im Wesentlichen rechteckigen lösbar angeordneten Schneidplatten (7) bestückt. DOLLAR A Das mehrschneidige Fräswerkzeug ist für die Herstellung von hitzebeständigen Gießformen aus Formstoffen, insbesondere von großen Sandgussformen aus bindemittelhaltigem Formsand oder die Herstellung einer Innenkontur von Werkstücken beziehungsweise Prototypen aus Kunststoff, Graphit oder sonstigen fräsbaren Werkstoffen geeignet, wobei sich insbesondere bei der Bearbeitung von Formen für die schnelle Herstellung von Prototypen aus Gussmaterialien häufig große Volumina ergeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschneidiges Fräswerkzeug mit Schneidplatten für das direkte Formstoff – Fräsen für die Herstellung von hitzebeständigen Gießformen aus Formstoffen, insbesondere von großen Sandgussformen aus bindemittelhaltigem Formsand oder die Herstellung einer Innenkontur von Werkstücken beziehungsweise Prototypen aus Kunststoff, Graphit oder sonstigen fräsbaren Werkstoffen, wobei sich insbesondere bei der Bearbeitung von Formen für die schnelle Herstellung von Prototypen aus Gußmaterialien häufig große Volumina ergeben. Beim direkten Formstoff – Fräsen werden zum Beispiel Gußformen erzeugt, ohne daß vorab ein Werkzeug zur Formherstellung angefertigt wird. Die Bestandteile der Gußform werden aus Blöcken von gießereiüblichen Formstoffe nach den 3D – CAD – Daten der Form für das Gußteil gefräst.
Gegenüber der Verwendung einer Modelleinrichtung auf konventionellem Weg, zeichnet sich das direkte Formstoff – Fräsen durch eine beträchtliche Zeit – und Kostenersparnis aus. Alle sandgußüblichen Werkstoffe, von Aluminium- oder Magnesiumlegierungen bis zu hochlegierten Stählen oder Grauguß, können in den gefrästen Gießformen vergossen werden. Das Formstoff – Fräsen ist besonders vorteilhaft, weil bei der Gießform auf Ausformschrägen und Verrundungen verzichtet werden kann. Außerdem ist die Bearbeitung der Hinterschnitte möglich. Dieses Verfahren zur Formherstellung für Sandguß – Prototypenteile eignet sich besonders für größere Gußteile.
Nach der DE 199 28 840 ist zum Fräsen von Gießformen ein Schaftwerkzeug mit einem flachen Schneidblatt bekannt geworden, das fest angeordnet und als flügelartiger Einsatz ausgebildet ist. Der flügelartige Einsatz ist über die gesamte Breite mit einem um seine Längsachse drehbaren Schaft verbunden, der an seinem freien Endabschnitt mit zumindest einer sich in Axialrichtung erstreckenden nutartigen Ausnehmung versehen ist. In der Stirnansicht sind zwei Schneidblätter desgleichen kreuzförmig angeordnet, deren Schneidkanten sich von dem Umfangsbereich bis zu seiner Drehachse beziehungsweise darüber hinaus erstrecken. Das Schneidblatt ist ein Stanzteil aus einem flachen Zuschnitt aus Stahl, verschleißfestem Stahl oder einem geeigneten verschleißfesten Werkstoff und mit einer rechtwinklig zur Flachseite stehenden Blattkante versehen. Das Schaftwerkzeug weist in Abhängigkeit von den kleinen Abmessungen der Schneidplatte einen schlanken Schaft und einen Außendurchmesser von geringer Größe auf. Die Umfangsschneiden der Schneidplatten sind deutlich außerhalb des Schaftquerschnitts angeordnet, was bei einem großen Vorschub umfangsseitig zu Schwingungen sowie Rundlaufabweichungen führen kann. Aus diesem Grunde muß der Vorschub in Grenzen gehalten werden. Nachteilig sind die durch die freie Auskraglänge des Schneidblattes bedingten geringen Abmessungen des Schaftwerkzeugs, die einen nur geringen Vorschub ermöglichen. Durch den geringen Vorschub wird die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von großen Gießformen nachteilig beeinflusst.

Ebenfalls bekannt ist nach der DE 40 28 830 A1 ein Fräswerkzeug, mit dem kreisförmige Öffnungen in Betonfertigteile gefräst werden können. Diese als Fräskronen oder Bohrkronen bezeichneten Fräswerkzeuge bestehen aus einem dünnwandigen Stahlzylinder, bei dem die Vorderseite über den Umfang überwiegend mit Diamantsegmenten besetzt ist. Die andere und geschlossene Seite einer derartigen Bohrkrone dient der Ankuppelung an eine motorisch betriebene Spindel. Die Fräswerkzeuge sind in erster Linie zum Lochfräsen mit einem Kern geeignet. Der Stahlzylinder muß zum sicheren Festhalten der Schneidwerkzeuge im Grundkörper und zur Befestigung der Diamantsegmente vergleichsweise große Abmessungen mit einer hohen Masse aufweisen, die in der Praxis den Einsatz des Fräswerkzeugs nur bei langsam rotierenden Fräsmaschinen zur Gesteinsbearbeitung möglich macht. Mit diesen langsam rotierenden Fräsmaschinen ist lediglich ein geringer Vorschub realisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrschneidiges Fräswerkzeug für das direkte Formstoff – Fräsen zu entwickeln, das es gestattet, mit großen Vorschüben zu arbeiten, die bei der Herstellung von hitzebeständigen Gießformen zeit – und kostengünstig sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein mehrschneidiges Fräswerkzeug mit Schneidplatten gelöst, das durch einen um die Fräswerkzeugachse rotierenden Fräskronenkörper gekennzeichnet ist, der mit einer umfangsverteilten Kronenverzahnung versehen ist, die in Richtung der Längserstreckung des Fräskronenkörpers axial verlaufende Schlitze mit einer Breite von 1 mm bis 3 mm aufweist, die mit entsprechend der Schlitzbreite dimensionierten im wesentlichen rechteckigen, lösbar angeordneten Schneidplatten bestückt sind. Ein mehrschneidiges Fräswerkzeug mit einer Anzahl von Schneidblättern ermöglicht das schnelle Abtragen von großen Werkstoffmengen ein einer vergleichsweise kurzen Zeit, was insbesondere bei großen Prototypen besonders wichtig ist. Die Wirtschaftlichkeit des mehrschneidigen Fräswerkzeugs ist zum einen durch den vergleichsweise großen Außendurchmesser des Fräskronenkörpers gewährleistet, der einen wesentlich größeren Vorschub ermöglicht.

Andererseits kann der flügelartige Einsatz der Schneidblätter bei einem mehrschneidigen Fräswerkzeug eine bessere Abfuhr des beim Fräsen abgetrennten Materials ermöglichen, so dass der Materialabfall nicht in direkten Kontakt mit dem Werkzeugkörper tritt . Auf diese Weise kann eine lange Standzeit des Fräskronenkörpers gewährleistet werden.

Das mehrschneidige Fräswerkzeug ermöglicht einen großen Variationsbereich der Schnittparameter, womit die Realisierung eines dynamisch stabilen Prozesses bezüglich der Maßhaltigkeit der gefrästen Oberflächen möglich ist.

Die Genauigkeit der gefrästen Formsegmente liegt daher im Bereich weniger Zehntel Millimeter. Auf diese Weise können beliebig große Gußformen hergestellt werden, die den Abguß aller sandgußüblichen Werkstoffe in kürzester Zeit ermöglichen.

Nach eine Weiterbildung der Erfindung kann das Anfräsen mit einem fräskronenförmigen Fräswerkzeug wesentlich vereinfacht werden, wenn der Fräskronenkörper mit mindestens einer diagonal sich über den Fräskronendurchmesser erstreckenden Querschneide in Form einer länglichen Schneidplatte versehen ist. Die Querschneide ermöglicht das senkrechte Eintauchen des Fräswerkzeugs.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigt
1 ein mehrschneidiges Fräswerkzeug mit einer umfangsverteilten Anzahl von Schneidplatten ,
2 ein Fräswerkzeug mit einer Anzahl von Schneidplatten und einer Querschneide und
3 ein Fräswerkzeug mit einem ringförmig ausgebildeten Fräskronenkörper in schematischer Darstellung.
Das in 1 dargestellte mehrschneidige Fräswerkzeug für das direkte Formstoff – Fräsen weist einen um eine Fräswerkzeugachse rotierenden Fräskronenkörper 1 auf, der an seiner vorderen Stirnseite offen sowie mit einer im wesentlichen hohlzylindrischen Form versehen ist. Der Fräskronenkörper 1 kann aus einem rohrförmigen Grundkörper hergestellt und auf seinem hinteren Ende mit einem sich radial erstreckenden Schaftboden 2 verschlossen werden. Der Schaftboden 2 geht in einen sich axial erstreckenden Werkzeugschaft 3 über, der kleiner als der Fräskronendurchmesser bemessen und mit einer Werkzeugaufnahme 4 für einen Werkzeughalter einer Motorspindel versehen ist. Die Werkzeugaufnahme 4 für die Motorspindel ist in 3 verdeutlicht. Außerdem ist in 3 eine weitere Ausführungsform des mehrschneidigen Fräswerkzeugs erkennbar. Der Werkzeugschaft 3 nach 3 ist an seinem hinteren Ende mit der Werkzeugaufnahme 4 ausgestattet und an seiner vorderen Stirnseite mit einem Fräskronenkörper 1 in der Form eines Ringbundes 5 versehen.
Der Fräskronenkörper 1 nach 1 ist mit einer umfangsverteilten Kronenverzahnung 6 versehen, die in Richtung der Längserstreckung des Fräskronenkörpers 1 axial verlaufende Schlitze mit einer Breite von 1 mm bis 3 mm aufweist. Die Schlitze sind entsprechend der Schlitzbreite mit im wesentlichen rechteckig dimensionierten Schneidplatten 7 bestückt.
Die Schneidplatten 7 bestehen üblicherweise aus Hartmetall, die durch Hartlöten mit dem Fräskronenkörper 1 fest verbunden sind. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung kann dadurch erreicht werden, daß die Schneidplatten 7 lösbar mit dem Fräskronenkörper 1 verbunden sind. Zum Fixieren der Schneidplatten 7 dient ein geeigneter warmfester Klebstoff, mit dem die Schneidplatten 7 lösbar in dem Fräskronenkörper 1 angeordnet sind. Diese Schneidplatten 7 können entsprechend der Ausführungsform nach einer bestimmten Verschleißgröße durch Drehen und Wenden mehrfach eingesetzt werden. Die Fixierung des Klebstoffs kann beispielsweise durch Erwärmen oder andere geeignete Mittel gelöst werden.
Die Herstellung der Schneidplatten 7 kann aus einem beschichteten oder unbeschichteten plattenförmigen Material mit einer Dicke von ca. 1 mm bis 3 mm vorgenommen werden, das aus Hartmetall, Schnellarbeitsstahl, sowie aus Keramik und Cermet bestehen kann.
Nach 2 und nach 3 kann das Fräswerkzeug eine diagonal sich über den Fräskronendurchmesser erstreckende Querschneide 8 in Form einer länglichen Schneidplatte aufweisen, die lösbar in zwei einander diametral gegenüberliegenden Schlitzen der Kronenverzahnung 6 befestigt ist. Mit der Querschneide 8 wird das senkrechte Eintauchen des Fräswerkzeugs in einen Formstoffblock ohne Kernbildung gewährleistet.
Mit der Erhöhung der Anzahl der Schneidplatten 7 nach 1 und 2 wird der Aufbau eines Fräswerkzeugs mit einem großen Außendurchmesser ermöglicht, der bis zu 200 mm betragen kann. Mit einem Fräswerkzeug mit einem wirksamen Fräsdurchmesser von bis zu 200 mm ist ein hoher Vorschub und ein großes Zeitspanvolumen möglich. Ein weiterer Vorteil des Fräswerkzeugs mit einer Vielzahl von Schneidplatten 7 und einem großen Außendurchmesser besteht darin, daß das Werkzeug eine vergleichsweise geringe Masse aufweist. Aus diesem Grund kann das Fräswerkzeug im Bereich der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und in Verbindung mit Antriebsspindeln mit geringer Leistung eingesetzt werden.
Wenn das Fräswerkzeug nach 3 an seiner vorderen Stirnseite mit einem Fräskronenkörper 1 in der Form eines Ringbundes 5 versehen ist, kann der Fräskronendurchmesser wesentlich verkleinert und bis zu einer Abmessung von 20 mm verringert werden. Mit einem kleineren Fräskronendurchmesser können Innenkonturen und Hinterschneidungen hergestellt werden, die das Einsatzgebiet des Fräswerkzeugs wesentlich erweitern.

Claims

Mehrschneidiges Fräswerkzeug mit Schneidplatten für das direkte Formstoff – Fräsen für die Herstellung von hitzebeständigen Gießformen aus Formstoffen, insbesondere von großen Sandgussformen aus bindemittelhaltigem Formsand oder für die Herstellung einer Innenkontur von Werkstücken beziehungsweise Prototypen aus Kunststoff, Graphit oder sonstigen fräsbaren Werkstoffen, gekennzeichnet durch einen um die Fräswerkzeugachse rotierenden Fräskronenkörper (1), der mit einer umfangsverteilten Kronenverzahnung (6) versehen ist, die in Richtung der Längserstreckung des Fräskronenkörpers (1) axial verlaufende Schlitze mit einer Breite von 1 mm bis 3 mm aufweist, die mit entsprechend der Schlitzbreite dimensionierten im wesentlichen rechteckigen lösbar angeordneten Schneidplatten (7) bestückt sind.
Mehrschneidiges Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskronenkörper (1) mit mindestens einer diagonal sich über den Fräskronendurchmesser erstreckenden Querschneide (8) in Form einer länglichen Schneidplatte versehen ist, die lösbar in zwei einander diametral gegenüberliegenden Schlitzen der Kronenverzahnung (6) befestigt ist.
Mehrschneidiges Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskronenkörper (1) an seiner vorderen Stirnseite offen sowie mit einer im wesentlichen hohlzylindrischen Form versehen und auf seinem hinteren Ende mit einem sich radial erstreckenden Schaftboden (2) ausgebildet ist, der einen axial sich erstreckenden Werkzeugschaft (3) aufweist, der kleiner als der Fräskronendurchmesser bemessen und mit einer Werkzeugaufnahme (4) für einen Werkzeughalter einer Motorspindel versehen ist.
Mehrschneidiges Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft (3) an seinem hinteren Ende mit einer Werkzeugaufnahme (4) versehen und an seiner vorderen Stirnseite mit einem Fräskronenkörper (1) in der Form eines Ringbundes (5) versehen ist.
Mehrschneidiges Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskronendurchmesser 20 mm bis 200mm beträgt.
Mehrschneidiges Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (7) in den Schlitzen der Kronenverzahnung (6) formschlüssig fixiert und lösbar mittels Klebstoff befestigt sind.
Mehrschneidiges Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (7) als Wendeschneidplatten (7) ausgebildet sind.
Mehrschneidiges Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskronenkörper (1) als separat auswechselbare Komponente ausgebildet ist.