DE19501857C1

DE19501857C1 - Zirkularfräswerkzeug zur Bearbeitung von Metallteilen, insbesondere von Aluminium-Gußteilen auf Bearbeitungszentren

Info

Publication number: DE19501857C1
Application number: DE1995101857
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2015-01-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Zirkularfräswerkzeug für CNC- Bearbeitungszentren zum Bearbeiten von Metallteilen, insbesondere von Aluminium-Gußteilen mit vorgegossenen, rotations symmetrischen Außen- und Innenflächen mit gleicher Mittelachse.

Zirkularfräswerkzeuge sind bekannt und werden zur Bear beitung unterschiedlicher Flächen und Kreiskonturen auf CNC- Bearbeitungszentren eingesetzt.

Diese Werkzeuge besitzen eine Adaptions-Schnittstelle zur Werkzeugaufnahme bzw. sind als Komplettwerkzeug ohne Schnittstelle ausgeführt. Die Werkzeuge besitzen Bohrungen für eine innere Kühlschmiermittelzuführung zur Schneidenschmierung und -kühlung und zum Wegspülen von Spänen vom Schneidenbereich. Die Werkzeuge sind dynamisch gewuchtet für den Einsatz bei hohen Drehzahlen.

Bei der Zirkularfräsbearbeitung beschreibt das rotierende Werkzeug eine äußere Kreisbahn um die zu bearbeitende Außenfläche und ein weiteres Werkzeug eine innere Kreisbahn um die zu bearbeitende Innenfläche. Um eine Außenfläche und eine Innenfläche mit gleicher Mittelachse nach dem Zirkularfräsverfahren zu bearbeiten, sind also 2 Arbeitsgänge erforderlich, mit 2 unterschied lichen Zirkularfräswerkzeugen bzgl. der Werkzeuggröße und der Schneidplattenform.

Diese Fertigungsart wird oft gewählt zur Herstellung von Bohrun gen, Zapfen, Bunden, Einstichen, Hinterschneidungen; häufig auch um bei zähen, langspanenden Werkstoffen die Schnittunterbrechung auszu nützen, um so eine relativ kurze Spanform zu erhalten, die gün stiger um den Schneidenbereich herum zu entfernen ist und daher für die Schneiden-Standzeit und die Oberflächengüte der bear beiteten Fläche günstiger ist.

Das Zirkularfräsverfahren hat jedoch den Nachteil, daß es prozeßzeitaufwendig und sehr kostenintensiv ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Zirkular fräswerkzeug zu schaffen, mit dem es möglich ist, gleichzeitig Außen- und Innenflächen mit gemeinsamer Mittelachse zu bearbeiten, wobei eine hohe Oberflächengüte der bearbeiteten Flächen erzielt werden soll und der Fertigungsablauf in kurzer Prozeßzeit erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

An Hand der 3 Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Er findung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Seitenansicht und Draufsicht des erfindungsgemäßen Zirkularfräswerkzeuges,

Fig. 2 Werkstück mit schematisch dargestellter Werkzeug- Schneidenlage bezüglich der zu bearbeitenden Außen- und Innenflächen vor der Zirkular-Aussteuerung,

Fig. 3 Werkstück mit schematisch dargestellter Werkzeug- Schneidenlage bezüglich der zu bearbeitenden Außen- und Innenflächen während der Zirkularaussteuerung.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Zirkularfräswerkzeug dargestellt. Es besteht aus einem Werkzeugspindelkörper 1 mit Adaptions-Schnittstelle 12 zur Werkzeugaufnahme in das nicht dargestellte Bearbeitungszentrum und zwei Klemmhaltern 2, 3 mit Form- Schneidplatten 4, 5, die axial Z und zur Rotationsachse 13′ des Werkzeugspindelkörpers 1 radial um den Verstellbereich S, S′ über je zwei gebremste Stellschrauben 8, 9 10, 11 mit Feingewinde oder über zwei nicht dargestellte Klemmkeile verstellbar sind.

Die Klemmhalter 2, 3 sind über je eine Befestigungsschraube 6, 7 am Werkzeugspindelkörper 1 befestigt. Die Klemmhalter 2, 3 dienen weiter zur Aufnahme, Fixierung und Befestigung der Formschneidplatten 4, 5. Die Klemmhalter 2, 3 sind 180° einander gegenüberliegend an geordnet. Die Schneidkanten der Formschneidplatten 4, 5 liegen exakt auf Werkzeugmitte 14 für rechtsschneidende Werkzeugrotierung. Die Formschneidplatten 4, 5 bestehen aus Vollhartmetall die mit poly kristallinem Diamant bestückt sind.

Der Werkzeugspindelkörper 1 besitzt eine Adaptions-Schnittstelle 12. Diese Schnittstelle dient zur exakten Verbindung mit der nicht dargestellten Werkzeug-Grundaufnahme, die als Steilkegelauf nahme oder Hohlschaftkegel ausführbar ist.

Die Schnittstelle und die nicht dargestellte Werkzeugaufnahme ist individuell ausführbar gemäß sämtlicher auf dem Markt befindlicher Systeme.

Der Werkzeugspindelkörper 1 kann auch ohne Schnittstelle 12, als nicht dargestelltes Komplettwerkzeug mit direkt angear beiteter, individuell nach Bedarf ausgeführter Werkzeugaufnahme, ausgeführt werden.

Das komplette Zirkularfräswerkzeug ist dynamisch vorgewuchtet. Die Unwucht, die durch die Verstellung des Bereiches S, S′ der Klemmhalter 2, 3 eintritt, wird über das verstellbare Gegengewicht 17 ausgeglichen.

In Fig. 2 ist schematisch das rotierende Werkzeug 1 mit den Posi tionen der Formplatten 4, 5 bezüglich der zu bearbeitenden Außenflächen mit dem Durchmesser A und bezüglich der zu bearbeitenden Innenfläche mit dem Durchmes ser B, mit gleicher Mittelachse 15, über Gußwerkstück 16, vor der zirkularen Aussteuerung dargestellt.

Zur Bearbeitung der Außenfläche wird der Klemm halter 2 mit Formplatte 4 zu dem Außenflächen durchmesser A im Bereich der Verstellmöglichkeit S′ nach außen verstellt und für die Bearbeitung der Innenfläche wird der Klemmhalter 3 mit Formplatte 5 zu dem Innenflächendurchmesser B im Bereich der Verstellmöglichkiet S nach innen verstellt.

Auf die gemeinsame Mittelachse 15 des Außen- und Innenflächendurch messers A, B wird die Rotationsachse 13′ des Werkzeuges 1 über die CNC-Steuerung des nicht dargestellten Bearbeitungszentrums deckungsgleich positioniert 13″. Dadurch beschreibt die im rotierenden Werkzeug 1 über Klemmhalter 2 positionierte Formschneid platte 4 auf Grund der Verstellung S′ nach außen, einen im Durchmesser S′+S′ größeren Schneidkantenkreis 4a zu dem Außenflächendurchmesser A, und die über den Klemmhalter 3 positionierte Formschneidplatte 5 beschreibt auf Grund der Verstellung S nach innen einen im Durchmesser um S+S kleineren Schneidkanten kreisdurchmesser 5a zu dem Innenflächendurch messer B.

In Fig. 3 ist schematisch das rotierende Werkzeug 1 mit den Positionen der Formschneidplatten 4, 5 bezüglich der zu bearbeitenden Außen- und Innenflächen, während der zirkularen Auslenkung dargestellt.

Nach Absenken des rotierenden, im nicht dargestellten Bearbei tungszentrum eingesetzten Werkzeuges 1 auf Arbeitstiefe E, erfolgt eine programmierte Aussteuerung der x-y Achse des Bearbeitungs zentrums um die Größe C aus der gemeinsamen Mittelachse 15 der zu bearbeitenden Außen- und Innenflächen 3, so daß gleichzeitig die Formschneidplatte 4 die Außenfläche kreisbogenabschnittsweise (4b) und die Formschneidplatte 5 die Innenfläche kreisboganabschnittsweise (5b) beschneiden und durch den von der rotierenden Werkzeugachse 13′ des Werkzeuges 1 abzufahrenden Zirkularwegs 14b, der sich insgesamt zusammensetzt aus der Größe (C+C)×3,141+C×3,141, in kurzer Prozeßzeit gleichzeitig fertigbearbeiten.

Die Werkzeuggröße von Werkzeugspindelkörper 1 wird bestimmt durch die Dimensionen der zu bearbeitenden Außen- und Innenflächen.

Die Größe der radialen Verstellmöglichkeit S, S′ der Klemmhalter 2, 3 ist abhängig von dem gewünschten zirkularen Auslenkwert C, bzw. von dem Bearbeitungsaufmaß D der vorgegossenen, zu bearbeiten den Außen- und Innenflächen, deren Achsmitte 15 deckungsgleich ist.

Bei Druckgußteilen ist je nach Bearbeitungsdurchmesser, ein Bearbeitungsaufmaß D von 0,5 bis 2,0 mm je Bearbeitungsseite üblich. Bei Sandgußteilen ist das Doppelte dieser Werte zugrundegelegt.

Dieser Bearbeitungsaufmaß-Wert D, bzw. der Auslenkmaß-Wert C werden bei der festzulegenden Größe der radialen Verstellmöglich keit der Klemmhalter 2, 3 in Werkzeugspindelkörper 1 berück sichtigt.

Die Schneidplattengröße und -form 3, 4 wird bestimmt durch die zu bearbeitenden Flächen, wobei der Schneidmittelstoff bestimmt wird durch den zu bearbeitenden Werkstoff und der zu erzielenden Be arbeitungsoberflächen unter Beachtung kürzestmöglicher Prozeß zeiten.

Es hat sich gezeigt, daß für den Bearbeitungseinsatz des Zirkularfräswerkzeuges 1 eine Schnittgeschwindigkeit V bis 1000 m/Min und ein Vorschub fz bis 0,4 mm/Umdrehung, sowie die Verwendung von Diamantschneidstoffen, PKD, zweckmäßig ist.

Die Schneidkantenkreisdurchmesser 4a, 5a für die Bearbeitung der Außen- und Innenflächen-Solldurchmesser A, B sind in Abhängigkeit des Aussteuerwertes C auf dem Werkzeugvoreinstellgerät ein zustellen. Dabei wird die Genauigkeit der Außen- und Innenflächen über die zirkulare Aussteuerung C und des Zirkularweges 14b erzielt, wobei eine Korrektur eines Bearbei tungsdurchmessers A oder B durch Feinverstellen einer der Klemm halter 2, 3 nach außen und innen am Werkzeug 1, unabhängig von der Zirkularaussteuerung C möglich ist.

Claims

Zirkularfräswerkzeug zur gleichzeitigen Bearbeitung von gegossenen, rotationssymmetrischen Werkstück-Außen- und Innenflächen mit gleicher Mittelachse, mit einem Werk zeuggrundkörper, in dem zwei axial und radial einstell bare und feststellbare Klemmhalter einander etwa dia metral zur Werkzeuggrundkörper-Drehachse gegenüberliegend angeordnet sind, zur Aufnahme je einer Formschneidplatte, deren Formschneidkanten in einer gemeinsamen Radialebene des Werkzeuggrundkörpers liegen.