DE19956592A1 - Kugelbahnfräser und Schneidplatte hierfür - Google Patents
Kugelbahnfräser und Schneidplatte hierfürInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidplatte (1) für Kugelbahnfräser, mit einer oberen Fläche sowie einer zu der oberen im wesentlichen parallelen unteren Fläche und mit umlaufenden Randflächen, die die obere Fläche und die untere Fläche miteinander verbinden, wobei Schneidkanten mindestens teilweise an den Schnittlinien zwischen Randflächen und der Oberfläche gebildet werden. Um eine Schneidplatte und einen entsprechenden Kugelbahnfräser zu schaffen, die es ermöglichen, Kugelbahnen für unterschiedliche Kugeldurchmesser mit ein und dem selben Schneidplattentyp, wenn auch mit unterschiedlichen Fräserdurchmesser, herzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine im wesentlichen in einer radialen Ebene verlaufende, stirnseitig anzuordnende Hauptschneide (2) und eine überwiegend axial nach hinten und teilweise radial nach außen verlaufende Nebenschneide (3) vorgesehen sind, mit einer in der Draufsicht auf die obere Fläche abgerundeten Eckschneide (4) am Übergang zwischen Hauptschneide (2) und Nebenschneide (3) mit einem Radius (r1), wobei die Nebenschneide (3) einen Radius (r2) aufweist, der deutlich größer ist als der Radius (r1) der Eckschneide (4) und der kleiner als das Zweifache des Fräserdurchmessers ist, für welchen die Schneidplatte (1) vorgesehen ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidplatte für einen Kugelbahnfräser sowie einen ent
sprechenden Kugelbahnfräser selbst. Insbesondere weist eine solche Schneidplatte eine obere
und eine untere Fläche auf, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei umlaufen
de Randflächen die obere Fläche und die untere Fläche miteinander verbinden und wobei
Schneidkanten zumindest teilweise an den Schnittlinien zwischen Randflächen und der oberen
und/oder unteren Fläche ausgebildet sind. Das Merkmal, daß die obere und die untere Fläche im
wesentlichen parallel zueinander verlaufen, schließt selbstverständlich kleine Abweichungen von
der Parallelität sowie Konturierungen durch Spanleit- und Spanbrechstrukturen nicht aus.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung einen entsprechenden Kugelbahnfräser, der einen
Schaft, einen Schneidkopf und eine Fräserachse aufweist, wobei am vorderen freien Ende des
Schneidkopfes mindestens ein Sitz für eine entsprechende Schneidplatte vorgesehen ist.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von Kugelbah
nen mit Hilfe von mit Schneidplatten ausgerüsteten Kugelbahnfräsern, wobei jeweils aktive
Haupt- und Nebenschneidkanten der Schneidplatten in Eingriff kommen.
Entsprechende Kugelbahnfräser und Schneidplatten hierfür sind im Stand der Technik bereits
seit längerem bekannt und sie werden verwendet, um durch Fräsen unter einem Sturzwinkel α
sogenannte Kugelbahnen herzustellen, das heißt Nuten mit einem runden, allerdings im allge
meinen nicht exakt kreisförmigen Querschnitt. Vielmehr ist der Nutquerschnitt so ausgebildet,
daß der Krümmungsradius am Grund der Nut kleiner ist als der Kugelradius, den die Kugeln
haben, die auf dieser Laufbahn abrollen sollen. Auch die Tiefe dieser Nut ist im allgemeinen ge
ringer als der Kugelradius, wobei die seitlichen Flanken der Nut im Querschnitt einen Krüm
mungsradius haben, der etwas größer ist als der Radius der darauf abrollenden Kugeln, so daß
die in der Kugelbahn abrollenden Kugeln die Kugelbahn im wesentlichen nur in den Flankenbe
reichen berühren und weder mit dem Nutgrund noch mit den oberen Rändern der Nut in Eingriff
kommen. Dies ermöglicht eine sehr exakt definierte Position der Kugeln bei gleichzeitig gerin
gem Rollwiderstand, so daß über entsprechende Kugelbahnen verschiedene Maschinenteile
verbunden werden können, die gegeneinander leicht beweglich sein sollen, selbst wenn sie rela
tiv schwer sind und/ oder große Kräfte zwischen diesen Maschinenteilen (und über die dazwi
schen liegenden Kugeln) übertragen werden sollen. Im Idealfall ist der Kugelbahnquerschnitt im
wesentlich elliptisch mit einer Exzentrizität von 1,01 bis 1,1 und einer die Kugelbahn symme
trisch teilenden großen Halbachse, wobei die kleine Halbachse geringfügig größer ist als der
Radius der Kugeln, die auf der Bahn abrollen sollen, und die Exzentrizität dabei so auf den Ku
gelradius abgestimmt ist, daß die Auflagepunkte der Kugeln auf der Bahn, im Kugelquerschnitt
gesehen, etwa 70° bis 90° auseinander liegen, also auf den Flanken der Kugelbahn um etwa 35°
bis 45° von deren Grund entfernt.
Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Querschnitt durch einen sogenannten Gelenkzapfen in Form
einer mehr oder weniger zylindrischen Buchse, in deren Innenfläche axial oder auch leicht ge
neigt zur Achse mehrere Kugelbahnen verlaufen, die im Querschnitt nahezu teilkreisförmig er
scheinen.
Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Detailansicht, daß der Querschnitt der entsprechenden
Kugelbahnen nicht kreisförmig, sondern eher elliptisch ist und im wesentlichen gekennzeichnet
ist durch einen Krümmungsradius am Grund der Kugelbahn, der etwas kleiner ist als der Kugel
radius und durch einen Krümmungsradius im Flankenbereich der Nut bzw. Kugelbahn, der grö
ßer ist als der Kugelradius. Im oberen Bereich übersteigt die Nutbreite im allgemeinen den Ku
geldurchmesser, zumindest den Durchmesser der Kugel auf Höhe der Nutkanten.
Entsprechende Kugelbahnen werden, wie bereits erwähnt, im Stand der Technik mit speziellen
Kugelbahnfräsern hergestellt, die unter einem sogenannten Sturzwinkel α zur Werkstückoberflä
che angeordnet werden und in deren Stirnbereich sich mindestens eine speziell geformte
Schneidplatte befindet, mit welcher die gewünschte Nutform gefräst wird. Der sogenannte
Sturzwinkel ist der Winkel zwischen der Fräserachse und Achse der Kugelbahn bzw. der Tan
gente an die Achse in dem Abschnitt der Kugelbahn, der gerade in Bearbeitung ist. Ein solcher
Sturzwinkel liegt typischerweise im Bereich zwischen 10° und 40°.
Die Schneideinsätze, die im Stirnbereich des Fräser verwendet werden, haben üblicherweise
eine nahezu kreisförmige, manchmal in der Draufsicht geringfügig abgeplattete oder mehr oder
weniger ovale Form. Sie schneiden sowohl mit einer stirnseitig am Fräser angeordneten Haupt
schneidkante, die eine Richtungskomponente sowohl in axialer Richtung als auch in einer zur
Fräserachse senkrechten Ebene hat, und einer Nebenschneidkante, die eine zur Achse des
Fräsers stärker parallele Richtungskomponente hat. Bei Verwendung von ovalen bzw. nahezu
kreisrunden Schneidplatten sind Haupt- und Nebenschneidkanten selbstverständlich gerundet
und der Übergang von der Hauptschneidkante zur Nebenschneidkante erfolgt praktisch kontinu
ierlich, ohne daß man zunächst Haupt- und Nebenschneidkanten eindeutig unterscheiden kann.
Allgemein läßt sich aber dieser Stand der Technik dahingehend charakterisieren, daß in dem als
"Haupschneidkante" bezeichneten Schneidkantenabschnitt die radiale Komponente des
Schneidkantenverlaufs überwiegt, während die Nebenschneidkante durch eine stärkere axiale
Komponente dieses Verlaufs definiert wird.
Das Einstellen der Fräserachse in dem erwähnten Sturzwinkel zur Oberfläche des Werkstückes
bewirkt dabei, daß der Nutgrund von einem Teil bzw. Abschnitt der Schneidkante der
Schneidplatte geschnitten wird, der in axialer Richtung relativ weit vorn liegt und von der Fräser
achse einen kleineren Abstand hat als Teile der axial weiter zurückversetzten Nebenschneid
kante. Dies bedeutet, daß der Nutgrund von einem auf einer kleineren Kreisbahn umlaufenden
Schneidkantenabschnitt gebildet wird und damit einen kleineren (wenn auch zusätzlich vom
Sturzwinkel abhängigen) Krümmungsradius hat als die Flankenabschnitte der Nut bzw. Kugel
bahn, die von den sowohl axial weiter hinten liegenden als auch radial von der Fräserachse
weiter entfernt liegenden Nebenschneidkantenbereichen geschnitten werden, die aber aufgrund
der schrägen Anstellung des Fräsers zur Werkstückoberfläche den Nutgrund nicht erreichen
können.
Im Ergebnis erhält man die in Fig. 2 prinzipiell dargestellte, zumindest in etwa elliptische Quer
schnittsform der Nut.
Ein Nachteil der bekannten Schneidplatten und Kugelbahnfräser liegt allerdings darin, daß für
jeden Kugeldurchmesser, der eine entsprechend angepaßte Kugelbahn erfordert, ein eigens auf
die entsprechenden Kugelbahnmaße abgestimmter Schneideinsatz bzw. eine Schneidplatte
zusammen mit einem Fräser verwendet werden muß, der den geeigneten Durchmesser hat. Da
entsprechende Kugellager bzw. Kugelverbindungen mit den unterschiedlichsten Kugeldurch
messern verwendet und geplant werden, die typischerweise im Bereich zwischen 10 und 30 mm
liegen, muß eine große Vielzahl unterschiedlicher Schneidplatten bereitgehalten werden, um für
jeden Kugeldurchmesser passend die richtige Kugelbahn fräsen zu können. Dies bedeutet, daß
die Schneidplatten für jeden einzelnen Kugeldurchmesser nur in vergleichsweise kleinen Stück
zahlen benötigt werden und das dennoch der Hersteller entsprechender Kugelbahnen eine Viel
zahl derartiger Schneidplatten bevorraten muß, um jedes gewünschte Kugelbahnmaß herstellen
zu können. Hierdurch werden sowohl die einzelnen Schneidplatten als auch die Herstellung ent
sprechender Kugelbahnen sehr teuer.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
eine Schneidplatte und einen entsprechenden Kugelbahnfräser zu schaffen, die es ermöglichen,
Kugelbahnen für unterschiedliche Kugeldurchmesser mit ein und dem selben Schneidplattentyp,
wenn auch mit unterschiedlichen Fräserdurchmesser, herzustellen.
Des weiteren soll es durch die vorliegende Erfindung vorzugsweise auch ermöglicht werden, daß
eine Kugelbahn von mehreren Schneiden erzeugt wird, die sich an verschiedenen Wende
schneidplatten befinden.
Hinsichtlich der Schneidplatte wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schneidplatte eine im
wesentlichen stirnseitig anzuordnende Hauptschneide und eine Nebenschneide aufweist, mit
einer in der Draufsicht abgerundeten Eckschneide am Übergang zwischen Haupt- und Neben
schneide, mit einem verhältnismäßig kleinen Radius der Eckschneide, wobei die Nebenschneide
in derselben Draufsicht ebenfalls einen Krümmungsradius aufweist, der deutlich größer ist als
der Radius der Eckschneide und der andererseits kleiner ist als das Zweifache des Fräser
durchmessers, für weichen die Schneidplatte vorgesehen ist.
Der Verlauf der Hauptschneide ist dabei nicht von entscheidender Bedeutung im allgemeinen
verläuft die Hauptschneide im wesentlichen in radialer Richtung, das heißt überwiegend in einer
Ebene senkrecht zur Fräserachse. Der Eckbereich bzw. die Eckschneide hat einen vergleichs
weise kleinen Radius und die Nebenschneide verläuft, ausgehend von der Eckschneide, mit
einer deutlichen axialen Komponente und radial noch weiter nach außen, ist jedoch ihrerseits
gekrümmt und verläuft zumindest überwiegend leicht geneigt zur Fräserachse. Dies führt dazu,
daß der Eckbereich, nämlich die runde Eckschneide, im Vergleich zu den radial äußersten und
axial weiter hinten liegenden Teilen der Nebenschneide deutlich radial einwärts versetzt ist und
gleichzeitig im vordersten Stirnbereich des Fräsers bzw. der Schneidplatte angeordnet ist. Bei
einem entsprechenden Anstellen der Fräserachse in dem erwähnten Sturzwinkel bedeutet dies,
daß der Nutgrund von dem Eckbereich bzw. der Eckschneide geschnitten wird, während die
Nutflanken bzw. Kugelbahnflanken von der axial weiter zurück und radial weiter nach außen
versetzten Nebenschneidkante geschnitten werden. Deren Krümmung stellt sicher, daß auch die
Flankenabschnitte die gewünschte Krümmung erhalten, die aber zusätzlich auch von dem Frä
serradius und von dem Sturzwinkel abhängt.
Mit den erfindungsgemäßen Wendeschneidplatten ist es möglich, Fräser in einem größeren
Durchmesserbereich, z. B. mit einem Fräserdurchmesser zwischen 12 und 18 mm, mit ein und
derselben Schneidplatte zu bestücken, um Kugelbahnen für entsprechend unterschiedliche Ku
geldurchmesser in der selben Größenordnung von 12 bis 18 mm herzustellen. Um den gängigen
Durchmesserbereich von 12 bis z. B. 27 mm abzudecken, sind daher nur zwei verschiedene
Schneidplatten erforderlich, deren Krümmungsradien an den Eckschneiden und den Neben
schneidkanten entsprechend angepaßt sind.
Die Kosten für Herstellung und Lagerhaltung der speziellen Schneidplatten für Kugelbahnfräser
können dadurch beträchtlich reduziert werden. Weiter erlaubt die Schneidplattenform auch ohne
weiteres die Anbringung mehrere Schneideinsätze an einem Werkzeug, vorzugsweise von zwei
oder drei Schneidplatten unter gleichen oder annähernd gleichen Winkelabständen. Bewußt
vorgesehene kleine Abweichungen von gleichen Winkelabständen bewirken einen resonanz
freien und möglichenrweise ruhigeren Lauf des Werkzeugs.
Dabei sind Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt, bei welchen der Eckbereich jeweils
tangential in die entsprechenden Nebenschneidkanten und auch in die Hauptschneidkante über
geht.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Übergang des
Eckradius in den Nebenschneidkantenradius bei einem Übergangswinkel bzw. Anschlußwinkel
τ erfolgt, der kleiner ist als der Sturzwinkel α, wobei der Anschlußwinkel τ definiert ist durch
den Winkel, den die Tangente an die Schneidkante in diesem Übergangspunkt mit der gedach
ten Fräserachse in dem vorgesehenen Einbauzustand der Schneidplatte einschließt. Auf diese
Weise wird sichergestellt, daß der Nutgrund tatsächlich durch den Eckbereich mit dem kleineren
Radius geschnitten wird, während die ihrerseits runden Nebenschneidkante die Flankenbereiche
schneidet.
Bevorzugt ist ein Anschlußwinkel im Bereich zwischen 10° und 25°, während der Sturzwinkel α
zum Beispiel im Bereich von 12° bis 45° liegen kann. Generell ist der Anschlußwinkel τ vor
zugsweise zwischen 2° und 12° kleiner als der Sturzwinkel, wobei der kleinere Differenzwert
vorzugsweise bei kleinen Sturzwinkeln in Betracht kommt.
Der Radius der Eckschneide beträgt vorzugsweise zwischen 0,2 und 5 mm und insbesondere
zwischen 0,4 und 2,4 mm. Dagegen ist der Radius der Nebenschneide deutlich größer und be
trägt in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen 5 und 30 mm insbesondere
zwischen 8 und 25 mm, wobei dieser Radius allerdings auch vom Fräserdurchmesser abhängt.
Zweckmäßigerweise wird der Radius der Nebenschneide daher in Abhängigkeit von dem Frä
serdurchmesser bestimmt, für welchen die Schneidplatte vorgesehen ist und in diesem Fall sollte
der Nebenschneidenradius zwischen 0,7-fachen und 0,95-fachen des Fräserdurchmessers lie
gen, was umgekehrt bedeutet, daß für eine gegebene Schneidplatte mit einem gegebenen Ne
benschneidenradius der Fräserdurchmesser entsprechend variieren kann, um die vorgenannte
Bedingung zu erfüllen, wobei auch geringfügige Über- oder Unterschreitungen dieses Verhält
nisses ohne weiteres toleriert werden können.
Die Schneidplatten können z. B. eine rechteckige, wahlweise aber auch eine dreieckige Grund
form haben, wie sie im Stand der Technik an sich bekannt sind, wobei der Begriff "dreieckig" hier
auch die sogenannten "Trigonformen" einschließt, während der Begriff; "rechteckig" auch noch
rhombische Platten umfassen soll. Wesentlich ist lediglich, daß eine der Dreieck- oder
Rechteckseiten als stirnseitige Hauptschneide Verwendung finden kann und so angeordnet wer
den kann, daß die Nebenschneide unter dem erwähnten Anschlußwinkel an die Eckschneide
anschließt und im übrigen die bereits erwähnte Krümmung hat.
Besonders bevorzugt ist die Ausbildung der Schneidplatte als Wendeplatte, so daß nach dem
Verschleiß einer Schneidkante eine andere Schneidkante zum Einsatz kommen kann. Im Falle
rechteckiger Wendeplatten weist eine solche Platte an ihrer Oberseite vorzugsweise in den dia
gonal gegenüberliegenden Eckbereichen den Übergang zwischen Hauptschneide und Neben
schneide auf, so daß an der Oberseite je zwei Hauptschneiden und zwei Nebenschneiden mit
einem dazwischen liegenden Eckbereich diagonal einander gegenüberliegen.
Bei einer solchen rechteckigen Wendeschneidplatte können allerdings auch an der Unterseite
der Platte noch Schneidkanten vorgesehen werden, vorzugsweise in genau der gleichen Weise
wie an der Oberseite, jedoch an den verbleibenden diagonal gegenüberliegenden Ecken.
Der erfindungsgemäße Kugelbahnfräser ist gekennzeichnet durch einen entsprechenden Plat
tensitz für die vorstehend beschriebenen Platten. Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße
Kugelbahnfräser in gleichen oder annähernd gleichen Winkelabständen entlang seines vorderen
Umfangsabschnittes mehrere Sitze für entsprechende Platten auf.
Hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens zur Herstellung von Kugelbahnen wird die der
Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Verwendung einer oder mehrerer Schneidplatten
gelöst, bei welchen Haupt- und Nebenschneidkante durch eine Eckschneide getrennt sind, deren
Radius zwischen 0,2 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 2,5 mm liegt, während der
Krümmungsradius von Haupt und Nebenschneide jeweils mindestens das Fünffache hiervon,
vorzugsweise mehr als das Zehnfache des Krümmungsradius der Eckschneide beträgt.
In der bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verläuft die Hauptschnei
de im wesentlichen gerade, was einem sehr großen bzw. unendlich großen Krümmungsradius
entspricht, und in radialer Richtung, während der Krümmungsradius der Nebenschneidkante im
Bereich zwischen dem Halben und dem Zweifachen des Fräserradius maximaler Halbmesser
der Kugelbahn liegt. Im übrigen können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die
Schneidplatten alle in den Ansprüchen definierten Merkmale haben.
Soweit in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen von in einem Radius gekrümmten
Schneidkanten oder Schneidkantenabschnitten die Rede ist, versteht es sich, daß diese nicht
unbedingt einen konstanten Krümmungsradius haben müssen; sonder dieser Radius auch im
Verlauf der jeweiligen Abschnitte im Rahmen der in den Ansprüchen angegebenen Grenzen
variieren kann oder auch durch einen Polygonzug kurzer gerader und gegeneinander abgewin
kelter Abschnitte ersetzt werden kann, wenn sich im Mittel über den betreffenden Abschnitt hin
weg Krümmungsmittelwerte ergeben, die in die beanspruchten Bereiche fallen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden deutlich an
Hand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen
Figuren. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Gelenkzapfen mit insgesamt 6 Kugelbahnen, die im wesentli
chen im Querschnitt zu erkennen sind,
Fig. 2 eine Querschnitt durch eine Kugelbahn mit einer gestrichelt angedeuteten darin laufen
den Kugel,
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Kugelfräser und
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht einer Wendeschneidplatte für eine Kugelbahnfräser gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Wie bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung des Standes der Technik erwähnt, werden
Kugelbahnen für die Führung von Kugeln benötigt, die ihrerseits einen in mindestens einer
Richtung kraftschlüssigen aber reibungsarmen Eingriff zwischen verschiedenen Teilen vermitteln
sollen, die begrenzt gegeneinander beweglich sind. Die bekanntesten Beispiele hierfür sind
selbstverständlich herkömmliche Kugellager, darüber hinaus aber auch viele andere Maschi
nenelemente, die reibungsarm und gegeneinander begrenzt beweglich miteinander verbunden
werden sollen.
Fig. 1 zeigt einen Gelenkzapfen 20 in Form eines Hohlzylinders, in dessen Innenfläche insge
samt sechs Kugellaufbahnen in Form von Nuten 6 eingefräst sind, die im wesentlichen axial mit
einer hier nicht erkennbaren leichten Abwinkelung gegenüber der Achse des Zapfens 20 er
strecken.
Der Querschnitt der Kugelbahn, die im wesentlichen die Form einer runden Nut 6 hat, ist, wie
man am besten in der Vergrößerung gemäß Fig. 2 erkennt, nicht exakt teilkreisförmig, sondern
weist am Nutgrund 11 einen kleineren Krümmungsradius auf als an den Nutflanken 12, wobei im
übrigen die Nut in ihrem oberen Randbereich im allgemeinen die größte Breite hat, also im Re
gelfall nicht hinterschnitten ist, wenn auch im Prinzip hinterschnittene Nutflanken 12 denkbar
wären. Wie man anhand der Fig. 2 erkennt, rollt die gestrichelt angedeutete Kugel 13 in einer
solchen Nut 6 auf den Nutflanken 12 ab und berührt nicht den Nutgrund 11. Dadurch ist aber die
Position der Kugel 13 in Querrichtung der Nut 6 wesentlich genauer definiert als dies der Fall
wäre, wenn die Kugel tatsächlich auf dem Nutgrund abrollen würde. Bei einer exakt auf den Ku
geldurchmesser abgestimmten Nut mit Kreisquerschnitt wäre hingegen schon bei geringsten
Toleranzüberschreitungen mit erheblicher Reibung zu rechnen. Durch die zwei gegenüberlie
genden und beabstandeten Auflagepunkte der Kugel 13 im Bereich der Nutflanken 12 können
außerdem größere Kräfte übertragen werden.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Fräswerkzeug 10, wobei es auf die genauere Ausgestal
tung des Werkzeugschaftes dabei nicht ankommt, sondern in erster Linie auf die Tatsache, daß
es an seinem vorderen Schneidkopf einen Plattensitz für eine Schneidplatte 1 aufweist, wie sie
in der bevorzugten Ausführungsform in Fig. 4 dargestellt ist. In Fig. 3 ist eine Werkstückober
fläche bzw. die Arbeitsrichtung des Fräsers durch eine horizontale Linie angedeutet und die Frä
serachse 7 ist gegenüber dieser Horizontalen um einen Winkel α angestellt, der in diesem Bei
spiel etwas größer als 20° ist. Die Hauptschneidkante 2 der Wendeschneidplatte 1, die man im
vorderen Stirnbereich des Fräsers erkennt, verläuft im wesentlichen in einer radialen Ebene und
schneidet den größten Teil des Materials aus dem Werkstück heraus. Der Nutgrund bzw. die
innere Nutoberfläche wird geschnitten von der Eckschneide 4 und der Nebenschneide 3 die man
in Fig. 4 deutlicher erkennen kann.
In Fig. 4 ist nochmals der Sturzwinkel α dargestellt, unter welchem die Schneidplatte 1 norma
lerweise arbeitet. Wie man erkennt, geht die Hauptschneide 2 über eine Eckschneide 4 mit ei
nem relativ kleinen Radius r1 in eine Nebenschneide über, die ihrerseits noch einen Krüm
mungsradius r2 hat, der allerdings deutlich größer ist als der Radius r1. Weiterhin ist in Fig. 4
die Tangente an den Übergangspunkt zwischen Eckschneide 4 und Nebenschneide 3 einge
zeichnet und der sogenannte Anschlußwinkel τ, der definiert ist durch den Winkel dieser Tan
gente zu der Fräserachse 7 (in diesem Fall zu der geraden hinteren Verlängerung der Neben
schneidkante 3, die aber parallel zur Fräserachse 7 verläuft). Durch Verbindung mit Fig. 3 er
gibt sich aufgrund dieses Anschlußwinkels τ, daß der Nutgrund notwendigerweise von dem vor
diesem Anschlußbereich liegenden Teil der Eckschneide 4 geschnitten werden muß, wohinge
gen höherliegende Flanketeile der Nut von den auf größerem Durchmesser angeordneten
Schneidkantenabschnitten der Nebenschneide 3 erzeugt werden.
Auch bei einer Veränderung des Radius des Fräswerkzeuges, das heißt einer Versetzung der
Schneidplatte 1 radial nach außen oder nach innen in Fig. 1 ergibt sich kein grundsätzlich an
deres Bild und auch der Sturzwinkel α kann in gewissen Bereichen variiert werden, so lange er
größer bleibt als der Anschlußwinkel τ. Dieser ermöglicht es, Kugelbahnen mit unterschiedli
chem Durchmesser bzw. mit unterschiedlichen Dimensionen für entsprechend unterschiedliche
Kugeln mit ein und dem selben Schneidplattentyp herzustellen.
Es versteht sich, daß der in Fig. 3 dargestellte Fräser in einer um 180° versetzten Position vor
zugsweise eine weitere Schneidplatte aufweist oder aber auch in mehreren weiteren Positionen,
die in gleichen oder annähernd gleichen Winkelabständen zu der dargestellten Schneidplatte 1
und relativ zueinander angeordnet sind, was insbesondere dann bevorzugt ist, wenn eine hohe
Produktivität angestrebt wird, und was außerdem zu einem wesentlichen ruhigeren Lauf des
Fräsers beiträgt.
Claims (13)
1. Schneidplatte (1) für Kugelbahnfräser, mit einer oberen Fläche sowie einer zu der oberen
im wesentlichen parallelen unteren Fläche und mit umlaufenden Randflächen, die die obe
re Fläche und die untere Fläche miteinander verbinden, wobei Schneidkanten mindestens
teilweise an den Schnittlinien zwischen Randflächen und der Oberfläche gebildet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen in einer radialen Ebene verlaufende,
stirnseitig anzuordnende Hauptschneide (2) und eine überwiegend axial nach hinten und
teilweise radial nach außen verlaufende Nebenschneide (3) vorgesehen sind, mit einer in
der Draufsicht auf die obere Fläche abgerundeten Eckschneide (4) am Übergang zwi
schen Hauptschneide (2) und Nebenschneide (3) mit einem Radius (r1), wobei die Neben
schneide (3) einen Radius (r2) aufweist, der deutlich größer ist als der Radius (r1) der
Eckschneide (4) und der kleiner als das Zweifache des Fräserdurchmessers ist, für wel
chen die Schneidplatte (1) vorgesehen ist.
2. Schneidplatte nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschneide (3)
und die Hauptschneide (2) jeweils tangential in die abgerundete Eckschneide (4) einmün
den.
3. Schneidplatte nach Anspruch (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Tangente an die Eck
schneide (4) und die Nebenschneide (3) am Übergang zwischen diesen beiden Schneiden
mit der gedachten Fräserachse 7 in Einbaulage der Schneidplatte (1) einen Winkel (τ)
einschließt, der kleiner ist als der Sturzwinkel (α), der für den Kugelbahnfräser vorgesehen
ist.
4. Schneidplatte nach Anspruch (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangswinkel (τ)
im Bereich zwischen 10° und 35° und der Sturzwinkel (α) im Bereich zwischen 12° und 45°
liegt.
5. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius
der Eckschneide (4) zwischen 0,2 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 2,4 mm und
der Radius (r2) der Nebenschneide zwischen 5 und 35 mm, vorzugsweise zwischen 7 und
25 mm, insbesondere zwischen dem 0,7- und 0,95-fachen des Fräserdurchmessers liegt.
6. Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Wen
deschneidplatte mit mindestens 2 Haupt- und 2 Nebenschneiden ausgebildet ist.
7. Schneidplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine dreieckige oder
rechteckige Grundform hat, bzw. trigonförmig oder rhombisch ist.
8. Schneidplatte nach Anspruch 7, welche eine rechteckige Grundform hat, wobei an der
Oberseite der Schneidplatte an diagonal gegenüberliegenden Ecken je eine Haupt- und
eine Nebenschneide (2, 3) ausgebildet ist und wobei vorzugsweise auch an der Unterseite
der Schneidplatte (1) an den verbleibenden diagonal gegenüberliegenden Ecken je eine
Haupt- und eine Nebenschneide ausgebildet sind.
9. Kugelbahnfräser mit einem Schaft, mit einem Schneidkopf und einer Fräserachse (7), da
durch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf mindestens einen Plattensitz für eine
Schneidplatte nach einem der Ansprüche 1-8 aufweist.
10. Kugelbahnfräser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet; daß an der Stirnseite des
Schneidkopfes und entlang seines Umfanges in gleichen oder annähernd gleichen Win
kelabständen mehrere Plattensitze für Schneidplatten nach einem der Ansprüche 1-8 vor
gesehen sind.
11. Verfahren zur Herstellung von Kugelbahnen mit Hilfe von mit Schneidplatten ausgerüste
ten Kugelbahnfräsern, wobei jeweils aktive Haupt- und Nebenschneidkanten der
Schneidplatten in Eingriff kommen, gekennzeichnet durch die Verwendung einer oder
mehrerer Schneidplatten gelöst, bei welchen Haupt- und Nebenschneidkante durch eine
Eckschneide getrennt sind, deren Radius zwischen 0,2 und 5 mm, vorzugsweise zwischen
0,4 und 2,5 mm liegt, während der Krümmungsradius von Haupt und Nebenschneide je
weils mindestens das Fünffache hiervon, vorzugsweise mehr als das Zehnfache des Ra
dious der Eckschneide beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneide im we
sentlichen gerade und radial verläuft, während der Krümmungsradius der Nebenschneid
kante im Bereich zwischen dem Halben und dem Zweifachen des Fräserradius (maximaler
Halbmesser der Kugelbahn) liegt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch die Verwendung von
Schneidplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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