DE10310745B3

DE10310745B3 - Fräswerkzeug zum Bearbeiten einer zylindrischen Metallprobe, Fräsverfahren und Fräsmaschine

Info

Publication number: DE10310745B3
Application number: DE2003110745
Authority: DE
Inventors: Günther HAWICKHORST
Original assignee: Herzog Maschinenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Herzog Maschinenfabrik GmbH and Co
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-03-11

Abstract

Fräswerkzeug zum Bearbeiten einer zylindrischen Metallprobe, insbesondere einer Eichprobe, dessen Längsachse parallel zu einer Drehachse des Fräswerkzeugs liegt, mit einem ersten zum Quervorschub-Planfräsen einer ebenen Stirnfläche des Gegenstands geeigneten Messersatz und einem zweiten zum konusförmigen Anfasen einer Umfangskante des Gegenstands durch Axialvorschubfräsen geeigneten Messersatz, der radial innerhalb des ersten Messersatzes angeordnet ist; Fräsverfahren zum stirnseitigen Bearbeiten eines zylindrischen Gegenstands und Fräsmaschine zum Bearbeiten eines zylindrischen Gegenstands mit einer zweiachsig gesteuerten Frässpindel, einer Spanneinrichtung, einer Einrichtung zum Erfassen einer Z-Position des Gegenstands und einer Meßeinrichtung zum Erfassen von Durchmesser und X-Position des Gegenstands.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug zum Bearbeiten einer zylindrischen Metallprobe, ein Verfahren zum Bearbeiten einer zylindrischen Metallprobe mit einer Fräsmaschine, sowie eine Fräsmaschine zum Bearbeiten einer zylindrischen Metallprobe.

Bei der Analyse von Metallproben mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) und optischer Emissionsspektroskopie (OE) ist es von großer Bedeutung, daß die zu analysierende Oberfläche eben und frei von Verunreinigungen ist. Unmittelbar vor der Analyse wird eine Oberflächenschicht der Metallprobe abgefräst, um eine reine Metalloberfläche zu erhalten, die frei von Seigerungs- und Sauerstoffeinflüssen usw. ist. Bei dieser Fräsbearbeitung, insbesondere bei weichen Metallen, kann es am Rand der Probenoberfläche leicht zu einer Gratbildung kommen. Wenn ein derartiger Grat bei der anschließenden Handhabung der Probe zufällig (durch Umbiegen o.ä.) auf die Probenoberfläche gelangt, kann dadurch die Analyse verfälscht werden. So wird bspw. bei der RFA die zu analysieren Probe in eine Kassette mit Blende eingesetzt. Gelangt der Grat zwischen Probenoberfläche und Blende, verändert sich dadurch der Abstand der Probe zur Röntgenröhre. Bei der OE wird beim Auflegen der Probe bei Vorhandensein eines Grats ein Spalt erzeugt, durch den Luft in den Funkenstand eindringen kann. In beiden Fällen ist die Analyse nicht zu verwenden.

Es ist zu unterscheiden zwischen Produktionsproben und Eichproben. Während Produktionsproben während der laufenden Herstellung eines Metalls bzw. einer Legierung gezogen werden und häufig bereits durch die hierbei verwendete Gießform eine konusförmige Anschrägung um eine ebene Analysefläche herum besitzen, so daß beim späteren Abfräsen der Analysefläche eine Gratbildung meist automatisch verhindert wird, sind Eichproben zylindrisch und werden im Gegensatz zu Produktionsproben, die nur einmal verwendet werden, wiederholt in einer großen Anzahl von Eichvorgängen eingesetzt, wobei sie jedesmal vorher stirnseitig um ein geringes Maß (bspw. 0,2 mm) abgefräst werden, damit für jeden Eichvorgang eine frische und unverfälschte Materialoberfläche zur Verfügung steht.

Aufgrund dieser häufigen Wiederverwendung können Eichproben nicht wie Produktionsproben mit einer konusförmigen Außenfläche versehen sein, sondern sind zylindrisch, so daß sich hier das eingangs genannte Problem der Gratbildung in besonderem Maße stellt.

Aus der US 1 460 030 ist ein Fräswerkzeug mit zwei Messersätzen bekannt, die beide konzentrisch um eine Drehachse des Werkzeugs angeordnet sind, wobei ein zweiter Messersatz radial innerhalb eines ersten Messersatzes angeordnet ist.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Fräswerkzeug, ein Fräsverfahren sowie eine Fräsmaschine zur Verfügung zu stellen, mit denen zuverlässig eine gratfreie stirnseitige Bearbeitung, d.h. die Herstellung einer gratfrei abgefrästen Stirnfläche, möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Bezug auf das Fräswerkzeug durch ein Fräswerkzeug nach Anspruch 1 gelöst. In Bezug auf das Fräsverfahren wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Fräsverfahren nach Anspruch 7 gelöst. In Bezug auf die Fräsmaschine wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Fräsmaschine nach Anspruch 9 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen wird, in der
1 eine schematische Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs in schematisch angedeutetem Zusammenwirken mit einem zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstand zeigt, und
2 eine Darstellung entsprechend 1 zeigt, mit einem Gegenstand geringeren Durchmessers.
1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Fräswerkzeug 1, das zur Erläuterung seiner Funktion mit zwei zu bearbeitenden zylindrischen Gegenständen unterschiedlichen Durchmessers dargestellt ist. Das Fräswerkzeug 1 ist an einer nicht dargestellten Frässpindel gehalten, die um eine Drehachse bzw. Längsachse 14 drehbar und zweiachsig, nämlich in Richtung dieser Achse (Z-Richtung) sowie quer dazu (X-Richtung) innerhalb einer Arbeitsebene, die mit der Darstellungsebene der 1, 2 übereinstimmt, parallel gesteuert verfahrbar ist.
Das Fräswerkzeug 1 weist einen ersten Messersatz 2 auf, der in dem dargestellten Beispiel aus vier runden, plattenförmigen, ersten Schneidelementen 6 gebildet ist, von denen nur zwei dargestellt sind und die auswechselbar an einem Grundkörper 4 gehalten sind.

1: Fräswerkzeug
2: erster Messersatz
4: Grundkörper
6: erstes Schneidelement
8: Schneidkante (von 6)
10: Stirnfläche
11: Umfangskante
12: Metallprobe
14: Drehachse (von 1)
15: axiale Vorschubrichtung (Z-Richtung)
16: Längsachse (von 12)
18: zweiter Messersatz
20: zweites Schneidelement
22: Befestigungskörper
24: Schneidkante (von 20)
26: Spannbacke
d, d': Durchmesser (von 12)
t: Versatz (24 gegenüber 8)

Claims

Fräswerkzeug (1) zum Bearbeiten einer zylindrischen Metallprobe (12), insbesondere einer Eichprobe, deren Längsachse (16) parallel zu einer Drehachse (14) des Fräswerkzeugs (1) liegt, mit einem ersten, zum Quervorschub-Planfräsen einer ebenen Stirnfläche (10) der Metallprobe (12) geeigneten Messersatz (2), und einem zweiten, zum konusförmigen Anfasen einer Umfangskante (11) der Metallprobe (12) durch Axialvorschubfräsen vorgesehenen Messersatz (18), der radial innerhalb des ersten Messersatzes (2) angeordnet ist, wobei der zweite Messersatz (18) in der axialen Vorschubrichtung (15) gesehen gegenüber dem ersten Messersatz (2) zurückversetzt ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Messersatz (2) durch mindestens ein rundes plattenförmiges, erstes Schneidelement (6) mit einer im wesentlichen kreis- oder teilkreisförmigen Schneidkante (8) gebildet ist.
Fräswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Messersatz (18) durch mindestens ein plattenförmiges zweites Schneidelement (20) mit einer geradlinigen Schneidkante (24) gebildet ist.
Fräswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Messersatz (18) mindestens eine unter etwa 20° bis 80°, insbesondere 30° bis 60°, bevorzugt etwa 45° zur Drehachse (14) des Fräswerkzeugs (1) geneigte Schneidkante (24) aufweist.
Fräswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Messersatz (18) mindestens eine Schneidkante (24) aufweist, die im wesentlichen geradlinig über einen vorgegebenen radialen Bereich verläuft.
Fräswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die mindestens eine Schneidkante (24) in radialer Richtung über etwa 5 mm bis 30 mm, bevorzugt 10 mm bis 20 mm, erstreckt.
Fräsverfahren zum Bearbeiten einer zylindrischen Metallprobe (12), insbesondere einer Eichprobe, mit einer Fräsmaschine, die eine in einer Arbeitsebene zweiachsig, entlang ihrer Drehachse in Z-Richtung und quer dazu in X-Richtung, parallel gesteuert verfahrbare und drehantreibbare Frässpindel aufweist, an der ein Fräswerkzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche fixiert ist, mit den Schritten: – Spannen der zylindrischen Metallprobe (12), so daß deren Längsachse (16) in der Arbeitsebene der Frässpindel liegt, und Bestimmen einer Z-Position der Metallprobe in Z-Richtung, – Bestimmen eines Durchmessers (d, d') der Metallprobe (12) und ihrer X-Position in X-Richtung, – Erzeugen oder Bearbeiten einer ebenen Stirnfläche (10) der Metallprobe (12) durch Quervorschub in X-Richtung der Frässpindel, mit dem Fräswerkzeug (1), – Positionieren der Frässpindel, so daß ihre Drehachse (14) mit der Längsachse (16) der Metallprobe (12) übereinstimmt, und – konisches Anfasen der Stirnfläche (10) der Metallprobe (12) durch Axialvorschub in Z-Richtung (15) der Frässpindel, mit dem Fräswerkzeug (1).
Fräsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestimmen von Durchmesser und X-Position durch Erfassen von X-Positionen zweier diametral gegenüberliegender Umfangskanten (11) der Metallprobe (12) erfolgt.
Fräsmaschine zum Bearbeiten einer zylindrischen Metallprobe, insbesondere einer Eichprobe, mit einer in einer Arbeitsebene zweiachsig, entlang ihrer Drehachse in Z-Richtung und quer dazu in X-Richtung, parallel gesteuert verfahrbaren und drehantreibbaren Frässpindel, an der ein Fräswerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 fixiert ist, und mit einer Spanneinrichtung zum Spannen der zylindrischen Metallprobe (12), wobei sich eine Längsachse (16) der Metallprobe (12) in der Arbeitsebene befindet, und einer Einrichtung zum Erfassen einer Z-Position der Metallprobe (12) in Z-Richtung, wobei die Fräsmaschine eine Meßeinrichtung zum Erfassen des Durchmessers der Metallprobe und von de ren X-Position quer zu ihrer Längsachse (16) sowie eine mit der Meßeinrichtung verbundene Steuerung der Fräsmaschine aufweist.
Fräsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Mittel zum Erfassen von diametral gegenüberliegenden Umfangskanten (11) der Metallprobe aufweist.
Fräsmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen optischen, akustischen oder elektromagnetischen Kantensensor aufweist.
Fräsmaschine nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsmaschine eine automatische Steuerung aufweist, die programmiert ist mit den Schritten: – Spannen der zylindrischen Metallprobe (12), so daß deren Längsachse (16) in der Arbeitsebene der Frässpindel liegt, und Bestimmen einer Z-Position der Metallprobe in Z-Richtung, – Bestimmen eines Durchmessers (d, d') der Metallprobe (12) und ihrer X-Position in X-Richtung, – Erzeugen oder Bearbeiten einer ebenen Stirnfläche (10) der Metallprobe (12) durch Quervorschub in X-Richtung der Frässpindel, mit dem Fräswerkzeug (1), – Positionieren der Frässpindel, so daß ihre Drehachse (14) mit der Längsachse (16) der Metallprobe (12) übereinstimmt, und – konisches Anfasen der Stirnfläche (10) der Metallprobe (12) durch Axialvorschub in Z-Richtung (15) der Frässpindel, mit dem Fräswerkzeug (1).
Fräsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung den Schritt umfaßt, daß das Bestimmen von Durchmesser und X-Position durch Erfassen von X-Positionen zweier diametral gegenüberliegender Umfangskanten der Metallprobe (12) erfolgt.