DE10308037A1 - Rotary milling tool used in forming e.g. polygonal plates, has holding body whose periphery is arranged to follow workpiece arranged with respect to same axis as holding body, and rotated to cut workpiece into desired shape - Google Patents

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Abstract

The milling tool has a holding body that rotates around a vertical axis, and that has mountings formed on its periphery. The periphery of the holding body is arranged to follow a workpiece (14) arranged with respect to the same axis, and rotated to cut the workpiece into desired shape.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein rotierendes Schneidwerkzeug, insbesondere Fräswerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rotating cutting tool, in particular milling tool according to the preamble of claim 1.

Schneidwerkzeuge, insbesondere Fräswerkzeuge, ermöglichen eine Umsetzung ihres hohen Leistungsvermögens nur bei stabilen Bearbeitungsbedingungen. In der Praxis liegen derartige Bedingungen selten vor. Bei dem Zerspanen spielt die Dynamik des Prozesses eine große Rolle. Die Systemelemente Maschine, Werkstück, Werkzeug sowie die Spannmittel von Werkstück und Werkzeug üben simultan einen Einfluss auf die Dynamik aus.Cutting tools, in particular milling tools, enable an implementation of their high performance only under stable processing conditions. In practice, such conditions are rarely present. When machining the dynamics of the process play an important role. The system elements Machine, workpiece, Tool and the clamping device of workpiece and tool practice simultaneously an impact on dynamics.

Betrachtet man das physikalische Kraftsystem, dann kommt es beim Fräsen durch den unterbrochenen Schnitt zu einem periodischen Aufschlag der Schneiden auf das Werkstück, wodurch eine erzwungene Schwingung mit einer bestimmten Frequenz und einer kraftabhängigen Amplitude verursacht wird. Die einwirkenden Kraftimpulse führen im Zusammenwirken mit den anderen Systemelementen und den eingestellten Schnittwerten zu unvermeidlichen Schwingungserscheinungen bis hin zum so genannten „Rattern", wodurch die Bearbeitung deutlich erschwert und nur mit relativ geringer Produktivität ausgeführt werden kann. Naturgemäß gibt es Ursachen für instabile Bedingungen auf Seiten der Maschine, des Werkstücks und der Spannmittel, was hier im Einzelnen nicht untersucht werden soll. Im Fräsprozess werden durch die vom Werkzeug ausgehenden Zerspankräfte Schwingungen im System verursacht. Die Auswirkungen hängen von der Größe der Kräfte und von der Aufschlaghärte ab. Um optimale dynamische Gegebenheiten zu erzielen, ist es angezeigt, die Masse des Fräskörpers groß auszulegen, den Fräsgrundkörper aus schwingungsdämpfenden Werkstoffen zu fertigen, eine ungleiche Teilung der Schneiden am Fräserumfang vorzunehmen, die Auftreffbedingungen zu minimieren (große Neigungs- und Spanwinkel), eine Auswahl von Schnittwerten mit kleiner Spanungsbreite und großer Spandicke und eine Schneidenunterteilung vorzunehmen, z.B. durch Einschleifen von Teilungskerben.If you look at the physical Force system, then it comes through the interrupted during milling Cut to a periodic impact of the cutting edges on the workpiece, thereby a forced vibration with a certain frequency and one force-dependent Amplitude is caused. The acting force impulses work together with the other system elements and the set cutting values to inevitable vibrations up to the so-called "rattling", which makes the processing clear difficult and can only be carried out with relatively low productivity can. Naturally there is Reasons for unstable conditions on the part of the machine, the workpiece and the clamping device, which is not to be examined in detail here. In the milling process become vibrations due to the cutting forces exerted by the tool caused in the system. The effects depend on the size of the forces and from the impact hardness from. In order to achieve optimal dynamic conditions, it is advisable to design the mass of the milling body large, the milling base body antivibration To produce materials, an uneven division of the cutting edges on cutters scope to minimize the impact conditions (large inclination and rake angle), a selection of cutting values with a small chip width and great Chip thickness and a cutting division, e.g. by Grinding in division notches.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rotierendes Schneidwerkzeug, insbesondere Fräswerkzeug zu schaffen, das einen dynamisch stabilen Prozess ermöglicht.The invention is based on the object rotating cutting tool, especially milling tool to create the enables a dynamically stable process.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is due to the characteristics of claim 1 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug sind am Umfang des Trägerkörpers einander folgende, auf gleicher Achse angeordnete polygonale Schneidplatten um einen bestimmten Winkel so gegeneinander verdreht, dass durch unterschiedliche Flugbahnen der Schneidkanten eine Trennung des abspanenden Werkstoffstück-Aufmaßes in mehrere Späne erzwungen wird.In the cutting tool according to the invention are the following on the circumference of the carrier body, polygonal inserts arranged on the same axis by one certain angle so twisted against each other that by different Trajectories of the cutting edges separate the stock removal stock into several Chips forced becomes.

Bei der Erfindung erfolgt die Schnittaufteilung durch eine koaxiale Schneidendurchdringung von mehrkantigen Schneidplattenformen. Das Prinzip beruht darauf, dass die Schneidplatten auf gleicher Achse liegend um einen bestimmten Winkel so gegeneinander verdreht werden, dass die unterschiedlichen Flugbahnen eine Trennung in mehrere Späne erzwingen. Es ist bekannt, dass eine Schnittaufteilung durch die Verkleinerung der Spanungsbreite bei gleichzeitiger Erhöhung der Spanungsdicke den Fräsprozess deutlich stabilisiert.In the invention, the cuts are divided through a coaxial cutting penetration of polygonal insert shapes. The principle is based on the fact that the inserts are the same The axis is rotated against each other by a certain angle that the different trajectories force separation into several chips. It is known that a cut distribution through the reduction the chip width while increasing the chip thickness milling process significantly stabilized.

Für die Schneidplatte kann eine übliche Wendeschneidplatte verwendet werden von polygonaler Form. Vorzuziehen ist jedoch nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Schneidplatte gleicher Kantenlänge, z.B. eine quadratische, sechs- oder achteckige Schneidplatte. Vorzugsweise sind die Schneidplatten jeweils paarweise in zueinander verdrehter Drehposition angeordnet. Mit anderen Worten, in Umfangsrichtung gesehen hat jede übernächste Schneidplatte die gleiche Drehposition wie die Ausgangsschneidplatte. Die dazwischenliegenden Schneidplatten sind jeweils um einen bestimmten Winkel verdreht. Bei einer Oktaederplatte beträgt dieser Winkel 22,5° und bei einer quadratischen Platte 45°. Bei einer quadratischen Schneidplatte in erfindungsgemäßer Anwendung ergibt sich immerhin eine mögliche Spanunterteilung von drei Spänen. Bei einer Oktaederplatte ergibt sich eine maximale Spänezahl von fünf.For the insert can be a conventional indexable insert be used of polygonal shape. However, it is preferable to an embodiment of the invention a cutting insert of the same edge length, e.g. a square, hexagonal or octagonal insert. Preferably the inserts are twisted in pairs Rotation position arranged. In other words, in the circumferential direction everyone saw the next but one insert the same rotational position as the starting insert. The in between Inserts are twisted by a certain angle. With an octahedron plate this is Angle 22.5 ° and with a square plate 45 °. With a square insert in the application according to the invention at least there is a possible one Chip division of three chips. With an octahedron plate, the maximum number of chips is five.

Da die Schwingungsanfälligkeit im System mit der Zähnezahl ansteigt, wird mit dem Prinzip des gleichzeitigen Anstiegs der Spanteilungen eine wirksame Maßnahme zur dynamischen Stabilität erreicht. Die koaxiale Durchdringung ist insbesondere mit einer Oktaeder-Wendeschneidplatte besonders für Fräsarbeiten effektiv, bei denen in einem Arbeitsgang große Schnitttiefen abzuspanen oder große Werkzeugauskragungen notwendig sind. Derartige Einsatzfälle liegen beim Ausfräsen von Taschen und Auskoffern von Gesenken vor. Auch das Tauchfräsen lässt sich wirtschaftlich gestalten, da auch in Werkzeugachsrichtung eine Schnittaufteilung erzwungen wird.Because the susceptibility to vibration in the system with the number of teeth increases with the principle of simultaneous increase in chip divisions an effective measure for dynamic stability reached. The coaxial penetration is especially with a Octahedron indexable insert particularly effective for milling work where Great in one go Cutting depths or large tool overhangs necessary are. Such applications lie in the milling of bags and suitcases of dies. Plunge milling can also be done Design economically, as a cut distribution also in the tool axis direction is enforced.

Die Erfindung ist sowohl für Monoausführung (Anbringung der Schneidplatten unmittelbar am Grundkörper) als auch in Kassettenausführung vorteilhaft. Bei der Kassettenausführung nimmt der Grundkörper bekanntlich in Aufnahmen einzelne Kassetten auf, die ihrerseits dann Aufnahmen für die Schneidplatten aufweisen.The invention is for mono execution (attachment the inserts directly on the base body) as well as in the cassette version. For the cassette version takes the main body as is well known in recordings on individual cassettes, which in turn then recordings for have the inserts.

Der Grund- oder Trägerkörper kann mit Aufnahmen derartig ausgebildet sein, dass die wechselweise Drehposition der Schneidplatten gewährleistet ist. Das Gleiche trifft zu auf Kassettenwerkzeuge, bei denen zwei Arten von Kassetten vorgesehen werden können, um die beiden verschiedenen Drehpositionen der Schneidplatten zu gewährleisten. Die Aufnahmen am Grundkörper für die Kassetten sind dann identisch geformt.The base or carrier body can be designed with receptacles in such a way that the alternating rotational position of the cutting plates is ensured. The same applies to cassette tools in which two types of cassettes are provided can to ensure the two different rotational positions of the inserts. The receptacles on the base body for the cassettes are then shaped identically.

Alternativ ist auch möglich, die Aufnahmen im Grundkörper so zu gestalten, dass sie die polygonalen Schneidplatten in mindestens zwei verschiedenen Drehpositionen aufnehmen können. Eine derartige Ausbildung des Grundkörpers erfordert naturgemäß eine derartige Aufnahme nur für die jeweils übernächsten Aufnahmen, während die dazwischenliegenden Aufnahmen herkömmlich ausgeführt sein können. Eine derartige Ausbildung des Grundkörpers hat den Vorteil, dass mit demselben Werkzeug und den gleichen Wendeschneidplatten sowohl ohne als auch mit Schnittaufteilung gearbeitet werden kann. Lässt es die Stabilität im System zu, kann ohne Schnittaufteilung gefräst werden (alle Wendeschneidplatten befinden sich in Normalstellung ohne Verdrehung). Hierbei kommt es nicht zu einer Verdoppelung des Zahnvorschubs und die Gefahr einer Überbelastung der Schneiden kann vermieden werden. Liegen dagegen instabile Fräsbedingungen vor oder sind große Schnitttiefen zu bewältigen, dann kann der Anwender in wenigen Minuten durch Verdrehen jeder zweiten Wendeschneidplatte die koaxiale Schneidendurchdringung realisieren, ohne dabei einen Werkzeugwechsel vornehmen zu müssen. Zu beachten ist dabei, dass sich der Zahnvorschub verdoppelt, was aber im Interesse der dynamischen Stabilität durchaus gewollt ist.Alternatively, it is also possible Recordings in the basic body to be designed in such a way that the polygonal inserts in at least can take up two different rotational positions. Such training of the basic body naturally requires such Recording only for the next but one recordings, while the intermediate recordings can be made conventionally. A has such training of the base body the advantage of using the same tool and the same indexable inserts can be worked without as well as with cut division. Leave it there stability in the system, can be milled without cutting division (all indexable inserts are in the normal position without twisting). Here comes it does not double the tooth feed and the danger an overload cutting can be avoided. However, there are unstable milling conditions before or are great To cope with cutting depths then the user can twist everyone in a few minutes realize the coaxial cutting penetration of the second insert, without having to change tools. It should be noted that the tooth feed doubles, which is in the interest of the dynamic stability is quite wanted.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below of drawings closer explained.

1 zeigt schematisch die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs mit Oktaeder-Schneidplatten. 1 shows schematically the operation of the milling tool according to the invention with octahedral inserts.

2 zeigt schematisch die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs mit quadratischen Schneidplatten. 2 shows schematically the operation of a milling tool according to the invention with square inserts.

3a und 3b zeigen einen Plattensitz in einem Grundkörper des erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs mit einem Plattensitz zur Aufnahme quadratischer Schneidplatten. 3a and 3b show a insert seat in a base body of the milling tool according to the invention with a insert seat for receiving square inserts.

4a und 4b zeigen den Grundkörper des erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs mit einem Plattensitz zur Aufnahme einer Oktaeder-Schneidplatte. 4a and 4b show the basic body of the milling tool according to the invention with a insert seat for receiving an octahedral insert.

In 1 ist eine erste Oktaeder-Wendeschneidplatte 10 angedeutet sowie eine zweite Oktaeder-Wendeschneidplatte 12. Sie befinden sich in einem nicht gezeigten Grund körper in am Umfang aufeinander folgenden Aufnahmen oder Taschen des Grundkörpers. Wie erkennbar, sind die Wendeschneidplatten 10, 12 um 22,5° gegeneinander verdreht, liegen jedoch auf einer Achse. Das Werkstück ist bei 14 angedeutet. Außerdem ist die Kontur schraffiert angedeutet, die beim aufeinander folgenden Spanen mit den Wendeplatten 10 und 12 entsteht.In 1 is a first octahedron indexable insert 10 indicated and a second octahedron indexable insert 12 , They are located in a base body, not shown, in successive receptacles or pockets of the base body on the circumference. As can be seen, the inserts are 10 . 12 rotated by 22.5 ° against each other, but lie on one axis. The workpiece is at 14 indicated. In addition, the contour is indicated by hatching, that during successive cutting with the indexable inserts 10 and 12 arises.

Man erkennt aus 1, dass mit zunehmender Schnitttiefe die Anzahl der Teilung der entstehenden Späne steigt. Bei maximaler Schnitttiefe wird eine Spänezahl von fünf erreicht. Auf diese Weise wird eine hohe dynamische Stabilität bei großen Schnitttiefen erzielt.You can tell 1 that with increasing depth of cut, the number of splits of the chips produced increases. At maximum cutting depth, a number of chips of five is achieved. In this way, high dynamic stability is achieved at large cutting depths.

In 2 ist eine erste quadratische Wendeschneidplatte 16 und eine zweite quadratische Wendeschneidplatte 18 dargestellt, die aufeinander folgend am Umfang eines nicht weiter dargestellten Trägerkörpers eingespannt sind. Die Wendeschneidplatten 16, 18 liegen auf einer Achse, sind jedoch um 45° zueinander verdreht. Auch hier ist eine axiale Durchdringung vorgesehen und es wird eine dynamische Stabilität erreicht bei maximaler Spanzahl von drei. Das Werkstück ist mit 20 bezeichnet, und man erkennt an der schraffierten gebrochenen Linie die Kontur, die beim Eingriff mit den Schneidplatten 16, 18 erzeugt wird.In 2 is a first square indexable insert 16 and a second square insert 18 shown, which are clamped consecutively on the circumference of a carrier body, not shown. The indexable inserts 16 . 18 lie on one axis, but are rotated by 45 ° to each other. Axial penetration is also provided here and dynamic stability is achieved with a maximum number of spans of three. The workpiece is with 20 and you can see from the hatched broken line the contour that occurs when the cutting inserts are engaged 16 . 18 is produced.

Je nach Durchmesser und Ausbildung des Trägerkörpers kann eine Vielzahl von Schneidplatten 10, 12 bzw. 16, 18 aufgenommen werden, was jedoch im Einzelnen hier nicht dargestellt ist. Die Aufnahme der Schneidplatten 10, 12 bzw. 16, 18 erfolgt unmittelbar in entsprechenden Ausnehmungen, Taschen bzw. Sitzen des Grundkörpers oder in Kassetten, die in Ausnehmungen des Grundkörpers befestigt sind. Die verschiedenen Befestigungsarten von Platten unmittelbar (Monoausführung) oder von Kassetten sind allgemein bekannt. In den 3 und 4 ist die Anordnung in Monoausführung für quadratische und Oktaeder-Wendeschneidplatten dargestellt.Depending on the diameter and design of the carrier body, a large number of cutting inserts can be used 10 . 12 respectively. 16 . 18 are included, but this is not shown in detail here. The inclusion of the cutting inserts 10 . 12 respectively. 16 . 18 takes place directly in corresponding recesses, pockets or seats of the base body or in cassettes which are fastened in recesses of the base body. The various types of mounting of plates directly (mono version) or of cassettes are generally known. In the 3 and 4 the arrangement is shown in mono for square and octahedral inserts.

In 3 ist bei 22 ein Grundkörper angedeutet mit einer Aufnahme oder Tasche 24 für die Aufnahme einer quadratischen Wendeschneidplatte 26. 3b zeigt die Normalaufnahme der Wendeschneidplatte 26 (Schneide 2). 3a zeigt die um 45° verdrehte Wendeschneidplatte 26 (Schneide 1). Die Taschen oder Aufnahmen 24 sind in gewünschter Teilung am Trägerkörper 22 vorgesehen. Die Schneiden 1 und 2 folgen abwechselnd in Umfangsrichtung gesehen.In 3 is at 22 a basic body indicated with a holder or bag 24 for a square indexable insert 26 , 3b shows the normal image of the insert 26 (cutting 2 ). 3a shows the indexable insert rotated by 45 ° 26 (cutting 1 ). The bags or shots 24 are in the desired division on the carrier body 22 intended. The cutting 1 and 2 follow alternately seen in the circumferential direction.

Man erkennt, dass in die Sitzflächen 28, 30 Ausnehmungen 32; 34 geformt sind, welche Sitzflächen 36 bzw. 38 bilden. Sie dienen zur Festlegung der Schneide 1 gemäß 3a. Man erkennt, dass ein Fräsvorgang entweder mit den Schneiden 26 in der Normalstellung vorgenommen werden kann oder in der erfindungsgemäßen Weise, bei der die Drehpositionen der Schneiden 26 am Umfang des Grundkörpers abwechseln. Dabei ist lediglich bei jeder zweiten Ausnehmung 24 die Ausbildung der Ausnehmungen 32, 34 erforderlich, um die beschriebene Wirkungsweise zu realisieren.You can see that in the seats 28 . 30 recesses 32 ; 34 which seats are shaped 36 respectively. 38 form. They are used to fix the cutting edge 1 according to 3a , One can see that a milling process with either the cutting edges 26 can be made in the normal position or in the manner according to the invention, in which the rotational positions of the cutting edges 26 Alternate around the circumference of the base body. It is only every second recess 24 the formation of the recesses 32 . 34 required to implement the described mode of operation.

Bei der Ausführungsform nach 4 ist gemäß 4a eine Oktaeder-Wendeschneidplatte 40 in normaler Drehposition und die Wendeschneidplatte 40 von der gleichen Ausbildung in einer um 22,5° verdrehten Position in einer Aufnahme 42 eines Grundkörpers 44 angeordnet. Zur Festlegung in 4 sind lediglich die Sitzflächen 46 bzw. 48 erforderlich. Bei einer Verdrehung um 22,5° wirken Sitzflächen 50 bzw. 52 mit der Schneide 2 zusammen, um die Oktaederplatte in dieser Drehposition festzulegen. Die Ausbildung der Aufnahmen, Plattensitze oder dergleichen nach 4a und 4b ist im Hinblick auf die zusätzlichen Sitzflächen 50, 52 jeweils nur für jede zweite Aufnahme erforderlich.In the embodiment according to 4 is according to 4a an octahedron indexable insert 40 in normal turning position and the insert 40 of the same design in a position rotated by 22.5 ° in one receptacle 42 one the body 44 arranged. To lay down in 4 are just the seats 46 respectively. 48 required. With a rotation of 22.5 °, the seat surfaces are effective 50 respectively. 52 with the cutting edge 2 together to fix the octahedron plate in this rotational position. The formation of the recordings, plate seats or the like after 4a and 4b is in terms of additional seating 50 . 52 only required for every second recording.

Auch in den 3 und 4 sind die Spannmittel zur Festlegung der Platten 26 bzw. 40 nicht dargestellt. Sie können von herkömmlicher Ausbildung sein.Even in the 3 and 4 are the clamping devices for fixing the plates 26 respectively. 40 not shown. They can be of conventional training.

Claims (5)

Rotierendes Schneidwerkzeug, insbesondere Fräswerkzeug, mit einem um eine vertikale Achse rotierenden Trägerkörper, der an seinem Umfang Aufnahmen aufweist für die feste Anbringung von Schneidplatten oder Kassetten mit Aufnahmen für Schneidplatten, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Trägerkörpers (22, 44) einander folgende, auf gleicher Achse angeordnete polygonale Schneidplatten (26, 40) um einen bestimmten Winkel so gegeneinander verdreht sind, dass durch unterschiedliche Flugbahnen der Schneidkanten eine Trennung des abzuspanenden Werkstück-Aufmaßes in mehrere Späne erzwungen wird.Rotating cutting tool, in particular milling tool, with a carrier body rotating about a vertical axis, which has receptacles on its circumference for the fixed attachment of cutting plates or cassettes with receptacles for cutting plates, characterized in that on the circumference of the carrier body ( 22 . 44 ) consecutive polygonal inserts arranged on the same axis ( 26 . 40 ) are rotated against each other by a certain angle in such a way that, due to different trajectories of the cutting edges, a separation of the workpiece oversize to be cut into several chips is forced. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schneidplatten (26, 40) gleicher Kantenlänge vorgesehen sind.Cutting tool according to claim 1, characterized in that cutting plates ( 26 . 40 ) the same edge length are provided. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang aufeinander folgend Aufnahmen (24, 42) im Trägerkörper (22, 44) oder in den Kassetten für jeweils eine der beiden Drehpositionen der Schneidplatten (26, 40) geformt sind.Cutting tool according to Claim 1 or 2, characterized in that receptacles ( 24 . 42 ) in the carrier body ( 22 . 44 ) or in the cassettes for one of the two rotary positions of the cutting inserts ( 26 . 40 ) are shaped. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens jede zweite Aufnahme im Trägerkörper oder in der Kassette so geformt ist, dass eine Schneidplatte (26, 40) wahlweise in einer von zwei Drehpositionen festlegbar ist.Cutting tool according to claim 1 or 2, characterized in that at least every second receptacle in the carrier body or in the cassette is shaped such that a cutting plate ( 26 . 40 ) can optionally be set in one of two rotary positions. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Sitzflächen (28, 30, 46, 48) der Aufnahmen (24, 42) für eine Drehposition Ausnehmungen (32, 34 bzw. 50, 52) geformt sind, deren Flächen Sitzflächen für eine zweite Drehposition der Schneidplatte (40) bilden.Cutting tool according to claim 4, characterized in that in seat surfaces ( 28 . 30 . 46 . 48 ) of the recordings ( 24 . 42 ) for a rotational position recesses ( 32 . 34 respectively. 50 . 52 ) are shaped, the surfaces of which are seat surfaces for a second rotational position of the cutting insert ( 40 ) form.
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