DE202004018631U1

DE202004018631U1 - Walzenfräser und Vorrichtung zum Planfräsen von Verbundwerkstoffen

Info

Publication number: DE202004018631U1
Application number: DE202004018631U
Authority: DE
Original assignee: Fette GmbH
Current assignee: Fette GmbH
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2014-12-03

Abstract

Walzenfräser zum Planfräsen einer Fläche eines Werkstücks aus Verbundwerkstoff, mit folgenden Merkmalen:
– Ein walzenförmiger Fräskörper (12), an dem an beiden Enden Zapfen (14, 16) einteilig geformt sind,
– eine Mehrzahl von vorzugsweise schraubenlinienförmigen Schneiden (18) am Umfang des Fräskörpers (12), wobei jede Schneide (12) eine Span- und eine Freifläche aufweist und
– einige Schneiden weisen einen positiven und die anderen einen negativen Spanwinkel auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Walzenfräser zum Planfräsen einer Fläche eines Werkstücks aus Verbundwerkstoff nach dem Anspruch 1.
In vielen Bereichen des Maschinenbaus werden Werkstücke erstellt, die aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzt sind. So ist z.B. bekannt, Motorblöcke für Verbrennungskraftmaschinen aus Aluminiumguß zu fertigen und die Zylinderlaufbuchsen aus einem anderen Material – beispielsweise aus Grauguß – anzufertigen. Häufig besteht die Aufgabe, eine spangebende Flächenbearbeitung des aus verschiedenen Werkstoffen bestehenden Werkstücks vorzunehmen, beispielsweise eine Fläche planzufräsen. Bekanntlich muß nach Fertigstellung des Zylinderblocks und Einbau der Laufbuchsen die dem Zylinderkopf zugekehrte Seite des Blocks plangeschliffen werden. Diese Aufgabe ist problematisch, da die verschiedenen Werkstoffe normalerweise unterschiedliche Auswirkungen auf die Schneiden des Werkzeugs haben, bzw. umgekehrt: Die Schneiden unterschiedlich auf die Werkstoffe einwirken. Insbesondere, wenn z.B. bei Verwendung von Grauguß in das Material Sand noch eingeschlossen ist, besteht die Gefahr, dass die Werkzeuge nach kurzer Einsatzzeit ausgetauscht werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Walzenfräser zum Planfräsen einer Fläche eines Werkstücks aus Verbundwerkstoff, insbesondere für das Fräsen von dem Zylinderkopf zugekehrten Fläche eines Motorblocks, zu schaffen, der sich durch eine hohe Bearbeitungsqualität und lange Standzeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Walzenfräser ist ein walzenförmiger Fräskörper vorgesehen, der an beiden Enden einteilig mit Zapfen geformt ist zwecks Einspannung in der Werkzeugmaschine. Die Zapfen ermöglichen die Herstellung einer präzisen gewünschten Geometrie des Fräskörpers im Schleifverfahren. Dieser weist eine Vielzahl von schraubenlinienförmigen Schneiden am Umfang des Fräskörpers auf, die vorzugsweise in gleichen Umfangsabständen angeordnet sind. Jede Schneide weist bekanntlich eine Span- und eine Freifläche auf. Erfindungsgemäß weisen einige Schneiden einen positiven und die anderen einen negativen Spanwinkel auf.
Vorzugsweise wechseln die Schneiden mit positivem und negativem Spanwinkel am Umfang des Fräskörpers einander ab.
Die negativen Schneiden sind insbesondere wirksam bei härteren Werkstoffen, z.B. bei Eisengußteilen, während positive Spanwinkel sich besser für Aliminiumwerkstoffe eignen. Bei der Erfindung ist mithin ein Teil der Schneiden besonders für den einen und ein anderer Teil für den anderen Werkstoff geeignet, wobei die negativen Schneiden gleichzeitig den weicheren Werkstoff zu schützen geeignet sind.
Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Walzenfräsers läßt sich eine qualitativ hochwertige Fläche erzeugen, wobei gleichwohl die Standzeit dieses Werkzeugs gegenüber herkömmlichen Werkzeugen deutlich erhöht ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Radius der Schneiden mit negativem Spanwinkel etwas kleiner als der Radius der anderen Schneide. Dies verstärkt noch den Schutzeffekt für den weicheren Werkstoff.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die zur Schneide mit positivem Spanwinkel gehörenden Nuten tiefer als die Nuten, die zum negativen Spanwinkel gehören. Dadurch wird den Schneiden, die mit dem härteren Werkstoff zusammenwirken, eine höhere Festigkeit verliehen. Falls bei der zu schneidenden Fläche der Anteil des härteren Werkstoffs deutlich geringer ist, als der des weicheren Werkstoffs, was eine häufige Anwendung sein dürfte, reicht die Aufnahmefähigkeit der weniger tiefen Nuten für die Schneiden mit negativem Spanwinkel aus, um die anfallenden Späne abzuführen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der Drallwinkel der Schneiden etwa 20° bis 40° beträgt. Ein Drallwinkel um diesen Wert herum hat sich als sehr wirksam erwiesen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Planfräsen mit einem Walzfräser nach der Erfindung. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Länge des Fräskörpers so bemessen ist, dass er in Vorschubrichtung die Breite der Werkzeugfläche überdeckt. Bei vorgegebenem Drallwinkel der Schneiden wird die Achse des Fräskörpers relativ zur Vorschubrichtung so angeordnet, dass die Schneiden in einem Winkel von annähernd 90° zur Vorschubrichtung auf die Werkstückfläche einwirken. Auf diese Weise wird am wirksamsten ein Eingriff mit der Werkstückfläche erzielt bei gleichzeitig hoher Oberflächenqualität und hoher zulässiger Vorschubgeschwindigkeit bei vorgegebener Drehzahl des Fräskörpers.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
1 zeigt die Seitenansicht eines Walzenfräsers nach der Erfindung.
2 zeigt einen Schnitt durch den Walzenfräser entlang der Linie 2–2.
3a zeigt eine Einzelheit der Querschnittsdarstellung nach 2.
3b zeigt eine abgewandelte Einzelheit der Darstellung nach 2.
4 zeigt die Anordnung eines erfindungsgemäßen Walzenfräsers zum Schleifen einer Zylinderkopffläche.
5 zeigt eine Vergrößerung der Zylinderkopffläche nach 4 mit unterschiedlichen Drallwinkeln der Schneiden des Walzenfräsers bei konstantem Einstellwinkel.
In 1 ist ein Walzenfräser zu erkennen, mit einem zylindrischen Walzkörper 12 und daran anteilig angeformten zylindrischen Zapfen 14, 16. Der Fräskörper 12 weist schraubenlinienförmig verlaufende Schneiden 18 am Umfang auf, zwischen denen Nuten 20 verlaufen. Der Drallwinkel beträgt z.B. 30°.
Wie in 1 ferner zu erkennen, ist auf den Zapfen 14 ein Einspannkegel 22 aufgeschrumpft. Der Zapfen 16 wird in einem geeigneten Lager einer nicht gezeigten Werkzeugmaschine eingespannt.
Der Fräskörper 12 besteht aus Vollmaterial (siehe auch 2). In 3 ist zu erkennen, dass im Querschnitt unterschiedliche Zähne 24 bzw. 26 geformt sind mit unterschiedlichen Nuten 28 bzw. 30. Der Zahn 24 weist einen positiven Spanwinkel auf und hat eine relativ tiefe Nut 28. Der Zahn 26 weist einen negativen Spanwinkel auf und hat eine deutlich weniger tiefe Nut 30. Dafür hat die Schneidkante des Zahns 26 eine etwas größere radiale Streckung als die Schneidkante des Zahns 24.
Zur Herstellung der endgültigen Geometrie der Schneiden 18 für den Fräskörper 12 wird dieser mit den Zapfen 14, 16 eingespannt und fertiggeschliffen. Die Schneidkanten, die zu den Zähnen 24, 26 gehören, können einen gleichmäßigen Abstand voneinander haben oder – wie in 3 gezeigt – einen unterschiedlichen Abstand.
In 4 ist gezeigt, wie der Fräser 10 in einer nicht weiter dargestellten Werkzeugmaschine angeordnet ist. Der Zapfen 16 ist in einem Lager 32 eingespannt, während der Kegel 22 ebenfalls eingespannt ist und vom nicht gezeigten Antrieb dringend angetrieben wird. Die Vorschubrichtung des Fräsers 10 ist gemäß Pfeil 34. Der Winkel, den die Achse des Fräsers 10 zur Vorschubrichtung 34 einschließt, beträgt 23°.
In 4 ist ferner die dem Zylinderkopf zugekehrte Seite eines Motorblocks 36 dargestellt mit Zylinderlaufbuchsen 38 in entsprechenden Zylinderbohrungen. Der Motorblock 36 ist insgesamt aus Aluminiumguß gefertigt, während die Zylinderlaufbuchsen 38 aus Grauguß geformt sind. Es ist erforderlich, die in 4 gezeigte Fläche plan zu arbeiten. Zu diesem Zweck wird Fräser 10 mit seiner Achse annähernd parallel zur gewünschten kleinen Fläche in Richtung Pfeil 34 vorbewegt und gleichzeitig drehend angetrieben. Wie aus den 1 bis 3 hervorgeht, sind die Schneiden 18 rechtsschneidend und der Antrieb erfolgt in Uhrzeigerrichtung.
In 5 ist der Motorblock 36 angedeutet mit den Zylinderlaufbuchsen. In schmalen Streifen ist für verschiedene Konstellationen die Lage der Schneiden des Fräsers 10 angedeutet, wenn ein Einstellwinkel von 23° vorgesehen und der Drallwinkel unterschiedlich ist. Bei 40 ist der Drallwinkel 45°, bei 42 30°, bei 44 20°, bei 46 15°, bei 48 ebenfalls 15° und bei 50 25°. In den ersten vier Fällen werden 40 Schneiden pro Fräser 10 verwendet. In dem Fall 48 werden 80 Schneiden verwendet und in dem Fall 50 12 Schneiden. Man erkennt, dass im Fall 42 günstige Bearbeitungsbedingungen vorliegen, da die Erstreckung der im Eingriff befindlichen Schneiden mit der Werkstückfläche 52 annähernd senkrecht zur Vorschubrichtung 34 ist.
Die Zähne beziehungsweise Schneidkanten 18 mit positivem und negativem Winkel wechseln einander ab. 3b zeigt eine andere Ausführungsmöglichkeit, wobei im Querschnitt ein Zahn 26b mit positivem Spanwinkel und ein Zahn 24b mit negativem Spanwinkel gezeigt sind. Der Letztere beträgt z.B. 3° und der Erstere ebenfalls 3° bis 4°. Man erkennt ferner in 3b, dass die Lücken oder Nuten 28b jeweils gleich tief und gleich geformt sind, mit gleichem Radius im Grund. Die radiale Erstreckung der Schneide 18 ist jeweils gleich.

Claims

Walzenfräser zum Planfräsen einer Fläche eines Werkstücks aus Verbundwerkstoff, mit folgenden Merkmalen: – Ein walzenförmiger Fräskörper (12), an dem an beiden Enden Zapfen (14, 16) einteilig geformt sind, – eine Mehrzahl von vorzugsweise schraubenlinienförmigen Schneiden (18) am Umfang des Fräskörpers (12), wobei jede Schneide (12) eine Span- und eine Freifläche aufweist und – einige Schneiden weisen einen positiven und die anderen einen negativen Spanwinkel auf.
Walzenfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden mit positiven und negativen Spanwinkeln am Umfang des Fräskörpers (12) einander abwechseln.
Walzenfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Schneiden mit negativem Spanwinkel etwas kleiner ist, als der Radius der anderen Schneiden.
Walzenfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einer Schneide mit positivem Spanwinkel gehörenden Nuten (28) tiefer sind, als die zu den anderen Schneiden mit negativen Spanwinkeln gehörenden Nuten (30).
Walzenfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallwinkel der Schneiden um die 30° beträgt.
Walzenfräser nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Nuten 28b gleich geformt sind und alle Schneiden 18 den gleichen Radius aufweisen.
Vorrichtung zum Planfräsen mit einem Walzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Fräsers (10, 12) so bemessen ist, dass er in Vorschubrichtung (34) die Breite der Fläche (52) überdeckt und das bei gegebenem Drallwinkel der Schneiden (18) die Achse des Fräskörpers (12) relativ zur Vorschubrichtung (34) so angeordnet ist, dass die Schneiden (18) in einem Winkel von annähernd 90° zur Vorschubrichtung mit der Werkstückfläche in Eingriff sind.