DE1427077B1 - Fraeser mit im Grundkoerper auswechselbar angeordneten Schneidplatten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Stirn- und umfangs- die fest in den Grundkörper des Fräsers eingelassen seitig schneidenden Fräser mit in Axialnuten des sind. Solche Stifte bilden mit ihren Kopfseiten nur Grundkörpers auswechselbar angeordneten dreh- und dann maßgerechte Auflagen, wenn die Lochtiefen gegebenenfalls wendbaren Schneidplatten, die meh- bzw. Stiftlängen genau stimmen, da die Stifte nach

rere, z. B. vier Stirnflächen mit Schneidkanten auf- 5 dem Einsetzen nur noch sehr umständlich zu beweisen und an ihren beiden großen Seitenflächen zwi- arbeiten sind.

sehen je einer axial reibschlüssig gehaltenen, im Es ist auch ein Drehstahlhalter mit einer auswech-Grunde der Nut und an einer Nutflanke anliegenden seibaren Schneidplatte bekannt (französisches Patent Klemmplatte und einem mittels Schraube verspann- 1031998), bei welchem in Bohrungen des Stahlhalbaren ersten Klemmkeilstück sitzend zwischen den io ters angeordnete Stifte als kleinflächige Auflage für Nutflanken des Grundkörpers einklemmbar und nach eine Stirnfläche einer Schneidplatte vorgesehen sind. Art einer 3-Punkt-AufIage an einer ersten ihrer Stirn- Diese Stifte sind auswechselbar, um auch Schneidflächen, beispielsweise radial, mittels einer klein- platten anderer Abmessungen einspannen zu können, flächigen Auflage und an einer zweiten ihrer Stirn- Das Auswechseln solcher Stifte führt aber infolge flächen, beispielsweise axial, mittels zweier derarti- 15 von Schmutzanlagerungen in den Aufnahmebohrunger Auflagen am Grundkörper abgestützt sind. gen der Stifte zu erheblichen Schwierigkeiten, die

Bei Fräsern mit mechanisch festgeklemmten noch dadurch vergrößert werden, daß die Stifte lok-

Schneidplatten ist es sehr schwierig, die Schneidplat- ker werden können.

ten so genau auszurichten, daß eine ausreichend Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen glatte Oberfläche am Werkstück erzielbar ist. Um 20 Fräser der eingangs genannten Art zu schaffen, bei eine glatte Oberfläche zu erreichen, müssen die welchem die Auflagen für die Schneidplatten in ein-Schneidplatten in eine Stellung gebracht werden, die fächer Weise mit großer Genauigkeit hergestellt werinsbesondere bezüglich der Axialrichtung sehr ge- den können, wobei ein sehr genaues Einstellen der ringe Toleranz aufweist. Es ist aber sehr kostspielig, Schneidplatten mit geringem Zeitaufwand möglich ist am Fräskopf entlang den Stirnflächen des Einsatzes 25 und wobei ferner auch ein Auswechseln der Auflagen verlaufende genügend genaue Stützflächen anzubrin- zwecks Aufnahme von Schneidplatten anderer Abgen, da die Stützflächen eine vergleichsweise große messungen in einfacher Weise möglich ist. Dies wird Berührungsfläche mit der Schneidplatte aufweisen. erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich die Auf-Ein weiterer Nachteil dieser großen Berührungs- lagen, soweit sie zur Radialabstützung der Schneidflächen liegt darin, daß an der Fläche haftende 30 platten dienen, jeweils an den Klemmplatten und, so-Schmutzteilchen und Fremdkörper um so schwerer zu weit sie zur Axialabstützung der Schneidplatten dieentfernen sind, je größer die Berührungsfläche ist. nen, jeweils an in den Nuten in Achsrichtung des Damit wird es sehr schwierig, eine geforderte Ge- Fräsers hinter den Klemmplatten angeordneten und nauigkeit einzuhalten. mit ihren Schmalseiten im Nutengrund aufliegenden

Es ist ein Fräser mit in Axialnuten des Grund- 35 Klemmkörpern befinden, wobei diese mittels eines

körpers auswechselbar angeordneten Schneidplatten zweiten Klemmkeilstückes gleichfalls durch Einklem-

bekannt (Zeitschrift »Machinery«, 1958, Seite 1208), men in den Nuten fixierbar sind. Hierdurch wird er-

bei welchem jede Schneidplatte zur axialen und reicht, daß die Auflagen, da sie an den Klemmplatten

radialen Abstützung mit zwei Stirnkanten an bzw. Klemmkörpern angebracht sind, außerhalb des

zwei in der Nut angeordneten Hartmetallstreifen 40 Fräsers paßgenau bearbeitet werden können, so daß

anliegt. Für die Befestigung der Hartmetallstrei- die Radialauflagen bei geschliffenem Nutgrund

fen sind hier besondere NMten vorgesehen, deren immer passend ausfallen. Die an den Körpern ange-

Herstellung einen großen Aufwand erfordert. Auch brachten Axialauflagen sind vor Bestücken des Frä-

liegt jeder Hartmetallstreifen entlang der ganzen sers mit Schneidplatten mit der Meßuhr genau auf

Länge einer Stirnkante an einer Schneidplatte an, 45 Sollmaß einstellbar; sie bzw. die Klemmkörper müs-

wodurch Schmutzteilchen einen großen Einfluß auf sen bei Auswechseln der Schneidplatten nicht gelöst

die Lagegenauigkeit der Schneidplatte haben. werden. Die Auflagen sind durch Einsetzen anderer

Es ist auch ein Fräser mit in Axialnuten des Klemmplatten sowie gegebenenfalls Klemmkörper

Grundkörpers auswechselbar angeordneten Schneid- gegen solche anderer Abmessungen austauschbar,

platten bekannt (USA.-Patentschrift 2 690 610), bei 50 Außerdem können die zur Axialabstützung der

welchem die Schneidplatten in radialer Richtung an Schneidplatten vorgesehenen Auflagen im Sinne

der Rückwand der Nuten anliegen, während zur Ab- eines Überlastungsschutzes des Fräsers und der Ma-

stützung in axialer Richtung Justierschrauben vorge- schine wirken, wenn die Axialbelastung des Fräsers,

sehen sind. Hier treten bezüglich der radialen Ab- beispielsweise durch Ausbrechen von Schneidplatten,

Stützung die eingangs genannten Schwierigkeiten auf, 55 die übliche Schnittkraft wesentlich überschreiten

während der Aufwand für die axiale Abstützung er- sollte, da sich die Klemmkörper bei etwa fünffacher

heblich ist. Normalbelastung in den Nuten verschieben können.

Ein Fräser der eingangs genannten Art ist bereits Die Klemmplatten des Fräsers können L-Form Gegenstand des älteren deutschen Patents 1143 082. haben, wobei der lange Schenkel des L an der einen Ein solcher Fräser hat den Vorteil, daß die Schneid- 60 Nutflanke und der kurze Schenkel im Nutgrund anplatten in ihrer radialen und axialen Soll-Lage in sta- liegt sowie zur Radialabstützung der Schneidplatten tisch bestimmter Form einwandfrei und bewegungs- eine oder zwei Auflagen aufweist. Die Klemmkörper sicher gehalten sind und daß ein zeitraubendes Ein- können in ihrer zu den Schneidplatten weisenden stellen der Schneidplatten entfällt, sofern die Auf- Stirnseite eine oder zwei Auflagen aufweisen, und es lagen ausreichend genau toleriert sind. Bei dem 65 können die Auflagen konvex, vorzugsweise kalottenvorpatentierten Fräser sind als Auflager Stifte vor- artig, ausgebildet und mit den Klemmplatten bzw. gesehen, z. B. zwei Stifte für die Axialabstützung und den Klemmkörpern einstückig sein,
ein Stift für die Radialabstützung der Schneidplatten, Die Erfindung ist im folgenden an Hand der

Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Teil eines Fräsers mit Einsätzen,

Fig. 2 den Fräser nach Fig. 1, wobei die Einsätze und die Klemmvorrichtung getrennt dargestellt sind,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines Klemmstücks,

F i g. 4 einen Querschnitt durch den Einsatzsitz entlang der Ausnehmung und

Fig. 5a bis 5d Einzeldarstellungen, wobei F i g. 5 c einen Schnitt entlang der Linie V-V von Fig. 4 und Fig. 5d denselben Schnitt durch eine andere Ausführungsform darstellt.

Auf den F i g. 1 und 2 ist ein Fräskopf 10 mit Ausnehmungen 11 für die Schneidplatten (Einsätze) 12 und das Befestigen und Abstützen der Schneidplatten dargestellt. Jede Schneidplatte wird mit Hilfe einer nicht gezeichneten Schraube durch das erste Klemmkeilstück 15 gegen eine seitliche Stützfläche 13« einer Klemmplatte 13 gepreßt. Die Platte 13 ^ weist an einer ihrer Seiten zwei Auflagen in Form r von Nocken 17 und 18 auf, die Stützen für eine der Stirnflächen der Schneidplatten darstellen. Die Platte 13 und die zwei Nocken 17 und 18 bilden somit eine V-förmige Stützplatte bzw. einen Sitz für die Schneidplatte. In der Fräskopfausnehmung ist außerdem ein Klemmkörper 14 angeordnet, der einen dritten Nokken 19 aufweist, der wie die Nocken 17 und 18, mit einer Stützfläche an einer Stirnfläche des Einsatzes anliegt. Der Klemmkörper 14 ist in der Ausnehmung vermittels eines zweiten Klemmkeilstückes 16 befestigt. Da die zwei Nocken 17 und 18 an einer Frontseite und der Nocken 19 an einer anderen Frontseite des Einsatzes anliegen, erhält die Schneidplatte in zwei Hauptrichtungen — bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in zwei zueinander senkrechten Richtungen — eine Abstützung gegen eine zur Klemmfläche 13 α parallele Bewegung.

Der Klemmkörper 14 ist in freier Stellung entlang der Ausnehmung einstellbar, wodurch auch die Stellung des Stütznockens 19 eingestellt werden kann und damit die axiale Genauigkeit des Fräsers korri- ) gierbar ist. Auch die Platte 13 mit den Nocken 17 und 18 kann einstellbar ausgeführt sein, so daß Radial- und Winkelstellung des Einsatzes korrigiert werden können.

Wenn auch in den Figuren zwei Stütznocken an der Platte 13 und ein Stütznocken an der Platte 14 dargestellt sind, so können auch umgekehrt an der Platte 13 ein Stütznocken und an der Platte 14 zwei Stütznocken angebracht werden. Wesentlich ist, daß drei Stirnstützflächen vorgesehen sind und daß sie entlang der Einsatzstirnflächen nur eine kleine Ausdehnung aufweisen, so daß ein statisch bestimmtes Widerlager gewährleistet ist. Das Einklemmen des Einsatzes und der Platte 14 kann anstatt mit den Stützkörpern 15 und 16 auch mit anderen Klemmvorrichtungen vorgenommen werden, beispielsweise mit Hilfe bekannter Vorrichtungen mit tangential gerichteten Schrauben.

In Fig. 3 ist eine besondere Ausführungsform des ersten Klemmkeilstückes 15 dargestellt, wobei die dem Einsatz 12 benachbarte Seite mit einem erhöhten oder vorstehenden Teil 20 versehen ist, das nur einen kleinen Teil der Gesamtoberfläche darstellt. Das vorstehende Teil 20 ist an dem Teil der Oberfläche angebracht, das von der Fräserachse entfernt ist. Mit Hilfe dieser Ausführimgsform des ersten Klemmkeilstücks 15 soll der Nachteil vermieden werden, daß die Winkeltoleranzen der Ausnehmung, der Platte 13 und des Einsatzes 12 sich derart addieren, daß die Rückseite des Einsatzes nicht vollständig auf der Fläche 13 a aufsitzt, was ein Ausbrechen des Einsatzes auf Grund der am Einsatz angreifenden Schneidkräfte zur Folge haben könnte. Durch das vorstehende Teil 20 wird im wesentlichen eine Punktberührung zwischen dem Klemmstück 15 und dem Einsatz 12 erzielt, so daß entlang der gesamten Oberfläche zwischen dem Einsatz 12 und der Platte 13 eine sichere Berührung gewährleistet ist.

Die Nocken 17, 18 und 19 sollen an den Seiten des Einsatzes 12 in einer so großen Entfernung von der Schneidkante anliegen, daß keine Gefahr besteht, daß die Nocken, auch nicht nach einer Drehung des Einsatzes zum Schneidkantentausch mit demjenigen Teil des Einsatzes in Berührung kommen, das während des Betriebes des Fräsers einer Abnützung unterworfen ist. Die Nocken 17 und 18 sollen so weit wie möglich voneinander entfernt sein, um die bestmögliche Führung gegen unerwünschtes Verdrehen oder Ausweichen des Einsatzes zu gewährleisten.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Fräser sind die Einsatzkanten im wesentlichen parallel bzw. senkrecht zu den Fräserachsen angeordnet. Die Erfindung kann selbstverständlich auch dann Anwendung finden, wenn die Einsatzkanten bezüglich der Fräserachsen geneigt sind und ebenfalls auch dann, wenn die Einsätze bezüglich einer die Fräserachsen enthaltenden und durch den Einsatz hindurchgehenden Ebene in einem bestimmten Winkel verlaufen. Die Einsätze sind oft mit quadratischen Seitenflächen versehen, deren Ecken möglicherweise kleine Abrundungen aufweisen. In diesem Fall unterstützten die Stirnstützflächen den Einsatz in zwei Hauptrichtungen, die im wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Für anders geformte Einsätze können diese Hauptrichtungen auch einen- anderen Winkel miteinander einschließen, aber zur Erzielung eines festen Sitzes sollten diese Winkel über 45° liegen, d. h. also zwischen 45 und 90°.

Von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung ist, daß zwei der Stirnstützflächen gleichgerichtet oder zumindest angenähert gleichgerichtet sind und daß sie außerdem voneinander einen bestimmten Abstand einhalten, wie etwa die Stützen 17 und 18 von Fig. 2. Auf diese Weise ist eine feste Winkelstellung des Einsatzes und ebenfalls eine feste Lage in einer Hauptrichtung gewährleistet. Die dritte Stütze dient zur Festlegung der Lage des Einsatzes in der anderen Hauptrichtung.

Die Erfindung ist hauptsächlich für Einsätze bestimmt, die gedreht und möglicherweise auch gewendet werden können. Einsätze, die bezüglich aller ihrer Ecken symmetrisch ausgebildet sind, können derart gedreht werden, daß nacheinander alle Ecken an einer Seite des Einsatzes zum Schneiden bzw. Fräsen dienen. Ist eine Ecke abgenützt, so wird der Einsatz gedreht, so daß die nächste Ecke in Schneidestellung kommt. Wenn die Stirnflächen eines solchen Einsatzes senkrecht zu den beiden Seitenflächen verlaufen, so kann der Einsatz auch gewendet werden, so daß nach Verbrauch aller Ecken der einen Seite der Einsatz gewendet werden kann, und nun alle Ecken der anderen Seite des Einsatzes zur Verfügung

stehen. Einsätze dieser Art — sogenannte »Einmaleinsätze« — werden im allgemeinen nach Verbrauch sämtlicher Schneidkanten weggeworfen und nicht für eine Wiederverwendung nachgeschliffen. Bei Einsätzen mit positiven Schnittwinkeln weicht der Winkel zwischen den Stirnflächen und den Seitenflächen von 90° ab. Wenn ein solcher Einsatz bezüglich aller seiner Ecken symmetrisch ausgebildet ist, so ist die Zahl der Schneidkanten gleich der Zahl der Stirnkanten. So sind beispielsweise bei einem Quader vier Schneidkanten vorhanden. Bei Einsätzen mit negativem Schnittwinkel beträgt der Winkel zwischen den Stirnflächen und den Seitenflächen des Einsatzes etwa 90°. In diesem Fall besteht eine Eckensymmetrie beider Seiten, so daß jede Stirnkante zwei Schneidkanten erzeugt, eine an jeder Seite. Bei einem quaderförmigen Einsatz sind dann acht Schneidkanten vorhanden.

Wie aus den Fig. 5c und 5d hervorgeht, können zwischen den Stütznocken 17 und 18 und der Platte 13 Ausnehmungen 21 vorgesehen sein, die verhindern, daß die Schneideinsätze mit einer ihrer Kanten in dem Winkel zwischen einem Stütznocken und der Platte anliegen. Durch eine solche Ausnehmung 21 wird die gewünschte Berührung zwischen dem Einsatz, der Fläche 13 α und den Stirnstützflächen an den Nocken 17 und 19 gewährleistet.

Die Stützflächen an den Nocken sollen klein sein. Um die Lagerung des Einsatzes so genau wie möglich ausführen zu können, ist es vorteilhaft, die Stütznocken 17, 18 und 19 mit zylindrischen oder sphärischen Berührungsflächen zu versehen, wie in den F i g. 5 a bis 5 c gezeigt ist. Es ist auch möglich, daß die Berührungsflächen in verschiedenen Richtungen eine verschiedene Krümmung aufweisen, wie durch die Bezugszeichen R und r dargelegt ist, die sich auf den Krümmungsradius beziehen. Bei kugelschalenf örmiger bzw. sphärischer Ausbildung der Oberfläche ist selbstverständlich R genau so wie r. Es hat sich gezeigt, daß sphärische Oberflächen vorteilhaft sind. Ihre Radien sollen einerseits so groß gewählt werden, daß die beim Betrieb auftretende elastische Verformung so klein wie möglich ist, andererseits sollen aber die Radien nicht so groß sein, daß die Genauigkeit der Unterstützung der Einsätze darunter leidet. Eine Stütze, die theoretisch einen Punkt darstellt, wird durch elastische Verformung eine bestimmte Ausdehnung erhalten, so daß eine kleine Berührungsfläche entsteht.

Größe und Radius der Oberfläche sollten selbstverständlich genügend groß sein, so daß die Grenze der elastischen Verformung nicht überschritten wird. Wenn die Stützflächen aus Stahl gefertigt sind, so können die Kugelradien von der Größenordnung von 5 bis 25 mm sein, vorzugsweise von 8 bis 15 oder 20 mm. Wenn die Stützflächen aus zementiertem Karbid bestehen, so können noch kleinere Radien gewählt werden.

Die Stirnstützflächen können an besonderen Bolzen angeordnet sein, die sich in den Fräserausdehnungen befinden. Sie können auch, wie in F i g. 2 gezeigt, an Stützplatten oder Stützkörpern innerhalb der Ausnehmung angebracht sein, wobei die Stützkörper aus gehärtetem Stahl oder noch härterem Material, etwa gesinterten Karbiden, bestehen. Die Schneideinsätze bestehen vorzugsweise aus zementiertem Hartkarbid einer Zusammensetzung, die je nach der zu leistenden Arbeit bemessen ist. Für die Einsätze können auch andere Hartmaterialien, etwa zementierte Keramik, verwendet werden.

Die sphärischen Stirnstützflächen können auch eben ausgebildet sein, wie beispielsweise in F i g. 5 d dargestellt ist. In F i g. 5 d ist der gleiche Querschnitt durch den Stütznocken 17 wie in F i g. 5 c dargestellt, aber mit dem Unterschied, daß die Berührungsfläche plan ist. Auch die Stützen 18 und 19 können ebene Stützflächen aufweisen. In diesem Fall sollten die Flächen so klein wie möglich sein, aber wiederum nicht so klein, daß die während der Berührung mit dem Schneideinsatz auftretenden Verformungen so groß sind, daß die Genauigkeit der Vorrichtung, wie im Fall sphärischer Stützflächen beschrieben, darunter leidet. Auch mit ebenen Stützflächen ist somit im Prinzip eine Punktberührung erreichbar. Bei ebenen Flächen besteht jedoch immer noch die Schwierigkeit, über die gesamte Oberfläche eine feste Berührung zu erzielen, welche Schwierigkeiten bei sphärischen Stützflächen nicht auftritt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet die bei großen, ebenen Stützflächen oder geradlinigem Sitz auftretenden Nachteile einer ungleichmäßigen Berührung zwischen Einsatz- und Stützflächen auf Grund der bei Einsätzen und Stützflächen stets auftretenden Winkel- und Flächenungenauigkeiten. Durch Verwendung sphärisch geformter Berührungsflächen werden bei der Erfindung durch ungenaue Winkel bei ebenen Stützflächen auftretende Lageänderungen der Berührungspunkte verhindert. Durch Festlegung der Zahl der Berührungsstellen auf drei wird eine statische Uberbestimmung, die bei einer größeren Anzahl von Stützpunkten auftreten würde, und außerdem eine statische Unbestimmtheit vermieden, die bei einer kleineren Anzahl als drei auftreten würde.

Die drei kleinen Stützflächen, die über die sie umgebenden Teile hinausragen, sind leicht zu säubern, beispielsweise durch Abblasen, so daß die Genauigkeit der Vorrichtung leicht aufrechtzuerhalten ist. Wenn die Stützflächen einstellbar sind, so kann für den ganzen Fräser durch Einstellen der Stützflächen eine hohe Genauigkeit erzielt werden. Die Schneideinsätze können dadurch mit großer Genauigkeit hergestellt werden, daß die Schneidflächen in bezug auf diejenigen Stützflächen nachbearbeitet werden, die später zur Einstellung des Einsatzes im Fräskopf dienen. Diese zusammenwirkende Genauigkeit von Fräskopf und Einsatz sichert, daß der erfindungsgemäße Fräser mit äußerst hoher Präzision arbeitet.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Stirn- und umfangsseitig schneidender Fräser mit in Axialnuten des Grundkörpers auswechselbar angeordneten dreh- und gegebenenfalls wendbaren Schneidplatten, die mehrere, z. B. vier Stirnflächen mit Schneidkanten aufweisen und an ihren beiden großen Seitenflächen zwischen je einer axial reibschlüssig gehaltenen, im Grunde der Nut und an einer Nutflanke anliegenden Klemmplatte und einem mittels Schraube verspannbaren ersten Klemmkeilstück sitzend zwischen den Nutenflanken des Grundkörpers einklemmbar und nach Art einer 3-Punkt-Auflage an einer ersten ihrer Stirnflächen, beispielsweise radial, mittels einer kleinflächigen Auflage und an einer zweiten ihrer Stirnflächen, beispiels-

   weise axial, mittels zweier derartiger Auflagen am Grundkörper abgestützt sind, dadurchgekennzeichnet, daß sich die Auflagen (19; 17, 18), soweit sie zur Radialabstützung der Schneidplatten (12) dienen, jeweils an den Klemmplatten (13) und, soweit sie zur Axialabstützung der Schneidplatten (12) dienen, jeweils an in den Nuten (11) in Achsrichtung des Fräsers hinter den Klemmplatten (13) angeordneten und mit ihren Schmalseiten im Nutengrund aufliegenden Klemmkörpern (14) befinden, wobei diese mittels eines zweiten Klemmkeilstücks (16) gleichfalls durch Einklemmen in den Nuten fixierbar sind.

   2. Fräser nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß die Kl cmmpl arten (13) L-Form haben, wobei der lange Schenkel des L an der einen Nutfianke und der kurze Schenkel im Nutgrund anliegt sowie zur Radialabstützung der Schneidplatten (12) eine oder zwei Auflagen (17,

   18) aufweist.

   3. Fräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (14) in ihrer zu den Schneidplatten (12) weisenden Stirnseite eine oder zwei Auflagen (19) aufweisen.

   4. Fräser nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagen (17, 18;

   19) konvex, vorzugsweise kalottenartig, ausgebildet und mit den Klemmplatten (13) bzw. den Klemmkörpern (14) einstückig sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 550/5