DE19854113C2 - Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Stein oder steinähnlichen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug zur Bearbeitung von Stein oder stein­ ähnlichen Materialien.

Aus der DE 196 52 208 A1 ist ein Bohrer für Stein bekannt, der einen Arbeits­ kopf aufweist, an dem wenigstens zwei PCD-Schneidelemente angeordnet sind. Die PCD-Schneidelemente haben eine nach oben gekrümmte Schneidkante und weisen eine geradlinige Außenkante auf. Unterhalb der PCD-Schneidelemente sind Ausnehmungen zur Aufnahme von Bohrabfällen eingerichtet.

Bisher war es bekannt, Steine oder steinähnliche Materialien im Naß-Schleif- oder Sägeverfahren zu bearbeiten, wobei für die Bearbeitung Werkzeuge aus Hartmetall oder Werkzeuge mit gesinterten Diamantschneiden eingesetzt wur­ den. Hauptnachteil der bisherigen Bearbeitungsmethoden ist, daß hierbei immer naß bearbeitet werden muß, d. h. Wasser oder ähnliches als Kühlmedium einge­ setzt werden muß, damit die Werkzeuge nicht heiß laufen oder zu sehr ver­ schleißen. Weiterer Nachteil der bekannten Werkzeuge war, daß nahezu für je­ de Anwendung, z. B. für das Bearbeiten von Asphalt, Stein etc. ein spezielles Werkzeug verwendet werden mußte, das auf diese Anwendung zugeschnitten war.

Weiterer Nachteil der Naßbearbeitung war, daß der Schleifschlamm bzw. das durch die Bearbeitung entfernte Material durch Vermischung mit dem Kühlme­ dium den Arbeitsbereich verschmutzte und mühsam entfernt werden muß bzw. nicht entfernt werden konnte.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Werkzeug zum Fräsen von Stein oder steinähnlichen Materialien zu entwickeln, welches eine trockene aber dennoch schnelle und verschleißarme Bearbeitung des Materials erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 des Patentanspruchs 1 definierte Fräswerkzeug gelöst.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß das Werkzeug mit Schneiden aus PKD-Segmenten (PolyKristallinem Diamant) ausgestattet ist. Dieses mit PKD- Schneiden ausgestattete Werkzeug ist hervorragend zur trockenen, aber auch nassen, Bearbeitung von Stein oder steinähnlichen Materialien geeignet.

Das bietet den Vorteil, daß nun nicht - wie beim Stand der Technik - ein Schlei­ fen oder Trennschleifen des Materials durch Hartmetall-Werkzeuge bzw. dia­ mantbeschichtete Werkzeuge erfolgte, sondern durch die PKD-Schneiden tat­ sächlich ein regelrechtes Schneiden des Materials erfolgt, und dadurch ein sau­ berer Schnitt erzielt wird.

Weiterer Vorteil ist, daß vollständig auf die Kühlung der Bearbeitungsstelle ver­ zichtet werden kann, also eine rein trockene Bearbeitung möglich ist.

Trotz des Verzichts auf ein flüssiges Kühlmedium, besteht der wesentliche Vor­ teil, daß die Standzeit eines solchen Werkzeuges gegenüber den vergleichbaren herkömmlichen Werkzeugen wesentlich höher ist.

Das bedeutet, daß gegenüber herkömmlichen Werkzeugen im wesentlichen kein Materialverschleiß am Werkzeug erfolgt. Bei herkömmlichen Werkzeugen war immer ein enormer Materialverschleiß durch Abrieb gegeben, der bei der vorlie­ genden Erfindung minimiert ist.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Bearbeitung des Steines oder steinähnlichen Ma­ terials im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugen erheblich schneller erfolgen kann. Versuche haben ergeben, daß sich etwa eine Verdoppelung der Verarbei­ tungsgeschwindigkeit, in Einzelfällen sogar wesentlich mehr, erzielen lässt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die das Vorhandensein von im Steinmaterial vorkommenden Fremdmaterialien, wie z. B. Kunststoffen, Kalk­ ablagerungen etc., den Bearbeitungsprozeß nicht beeinträchtigt. Bei herkömmli­ chen Werkzeugen war ein Vorhandensein von Fremdmaterialien ein erhebliches Problem.

Bei der Erfindung ist vorgesehen, daß die PKD-Segmente bzw. -Schneiden in ei­ nem negativen Winkel (Spanwinkel) zur Rotationsrichtung bzw. Drehrichtung des Werkzeuges eingesetzt sind. Dieser Winkel kann im Bereich von 0° bis ca. 10° liegen. Bevorzugt liegt der Winkel etwa bei 5°.

Im Fräskopf sind - in Drehrichtung gesehen - im Bereich vor den PKD- Schneiden Spanräume angeordnet, die in Drehrichtung negativ, also entgegen der Drehrichtung in tangentialer Richtung zum Radius in einem Winkel von 0 bis 10° verlaufen. Dieser sogenannte Achswinkel ist also negativ zur Drehrichtung angeordnet.

Dies bewirkt, daß die abgetragenen Späne radial nach außen aus dem Bearbei­ tungsbereich entfernt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß das Werkzeug bzw. die PKD-Segmente mehrmals nachschärfbar sind, bzw. bei Be­ schädigung etc. leicht austauschbar sind.

Es können Fräswerkzeuge mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlicher Schneidezahl vorgesehen sein. Auch spielt die Form des Fräskopfes im wesentlichen keine Rolle. Für die Bearbeitung oder für das Werkzeug ist es ferner wichtig, daß dieses dynamisch gewuchtet ist, damit Beschädigungen an der Maschine oder am Werkzeug selbst vermieden werden (Lagerschäden).

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Be­ zugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Die Zeichnungsfiguren zeigen in

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Fräswerkzeug,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Werkzeug in Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht des Details x" aus Fig. 1.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform des Fräswerk­ zeugs. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Fräswerkzeug als sogenannter Pilz­ kopffräser ausgebildet, welcher einen Grundkörper 1 aufweist, der auf seiner Oberfläche mit einer Vielzahl von Plattensitz-Nuten 3 versehen ist, die etwa sternförmig vom Zentrum des Fräsers nach außen verlaufen. In diesen Platten­ sitz-Nuten 3 sind nun die erfindungsgemässen PKD-Segmente 4 einzeln oder zu mehreren angeordnet und vorzugsweise durch Löten in diesen Nuten 3 befes­ tigt.

In Drehrichtung 9 gesehen sind vor den Nuten 3 sogenannte Spanräume 2 an­ geordnet, die ebenfalls über die Länge der Nuten 3 von der Mitte des Werk­ zeugs nach außen sternförmig verlaufen. In diesen Spanräumen 2 können Kühl­ kanalbohrungen 7 angeordnet sein, durch welche bei Bedarf Kühlflüssigkeit aus­ tritt und auf die zu bearbeitende Stelle gelangt.

Wie man insbesondere in Fig. 3 erkennt, bestehen, die PKD-Segmente 4 aus einem Hartmetallkörper 5, welcher in Drehrichtung des Werkzeuges mit PKD- Material 6 beschichtet ist. In Fig. 3 sind die äußeren PKD-Segmente darge­ stellt, vor welchen in Drehrichtung 9 gesehen, wiederum ein Spanraum 10 an­ geordnet ist.

Die PKD-Segmente 4 sind alle in einem negativen Spanwinkel 12 bezüglich der Drehrichtung 9 angeordnet, wobei der Spanwinkel vorzugsweise 5° beträgt.

Der Fräskopf 1 weist eine Aufnahme 8 auf, mittels welcher er an einem An­ triebsmotor befestigt wird.

Im äußeren Bereich des Fräskopfes 1 sind verkürzte Aufnahmenuten 3 mit PKD- Segmenten angeordnet, wobei diese Nuten und die zugehörigen Spanräume 2 in einem negativen Achswinkel zwischen 0° und 10° zur Drehrichtung 9 verlau­ fen. Dies bewirkt, daß das Abraummaterial durch die Zentrifugalkraft nach au­ ßen abgeführt wird.

Claims (11)

1. Fräswerkzeug zum Bearbeiten von Stein oder steinähnlichen Materialien, das einen Fräskopf (1) mit einer Vielzahl von etwa sternfömig vom Zentrum nach aussen verlaufenden Plattensitz-Nuten (3) aufweist, in denen Schneiden aus PKD-Segmenten (4) einzeln oder zu mehreren angeordnet sind, wobei die PKD- Segmente/-Schneiden (4) in einem negativen Spanwinkel (12) zur Drehrichtung des Fräswerkzeuges angeordnet sind, und in dem Fräskopf (1) - in Drehrich­ tung gesehen - vor den PKD-Segmenten/-Schneiden (4) in einem negativen Achswinkel (11) verlaufende Spanräume (2) angeordnet sind.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Achswinkel (11) im Bereich von 0° bis ca. 10° liegt.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Spanwinkel (12) im Bereich von 0° bis ca. 10° liegt.

4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PKD- Segmente/-Schneiden (4) durch Auflöten auf den Fräskopf (1) befestigt sind.

5. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PKD- Segmente/-Schneiden (4) durch Anschrauben an dem Fräskopf (1) befestigt sind.

6. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanräume (2) über die Länge der Nuten (3) verlaufen.

7. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dessen äu­ ßerem Bereich verkürzte Aufnahmenuten (3) mit PKD-Segmenten/-Schneiden (4) angeordnet sind, wobei diese Nuten und die zugehörigen Spanräume in ei­ nem negativen Achswinkel zwischen 0° und 10° zur Drehrichtung verlaufen.

8. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PKD- Segmente/-Schneiden (4) in der Draufsicht eine rechteckige Gestalt aufweisen.

9. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es dynamisch gewuchtet ist.

10. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Span­ räumen (2) Kühlkanalbohrungen (7) angeordnet sind.

11. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräskopf (1) eine Aufnahme (8) zur Befestigung an einem Antriebsmotor aufweist.