DE202006004083U1

DE202006004083U1 - Fräsmesserkopf

Info

Publication number: DE202006004083U1
Application number: DE202006004083U
Authority: DE
Original assignee: Kennametal Widia Produktions GmbH and Co KG
Current assignee: Kennametal Widia Produktions GmbH and Co KG
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2016-03-14

Abstract

Fräsmesserkopf mit mehreren, in Ausnehmungen eines Grundkörpers (10) eingesetzten Schneidenträgern (11) mit Schneiden (12), wobei die Schneidenträger (11) jeweils über einen Keilkörper (14) axial verstellbar und mittels Klemmelementen im Fräsmesserkopf fixierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenträger jeweils einen Schaft aufweisen, der in einer Aufnahmebohrung des Grundkörpers angeordnet ist und über ein mittig liegendes Klemmstück fixierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fräsmesserkopf mit mehreren, in Ausnehmungen eines Grundkörpers eingesetzten Schneidenträgern mit Schneiden, wobei die Schneidenträger jeweils über einen Keilkörper axial verstellbar und mittels Klemmelementen im Fräsmesserkopf fixierbar sind.
Ein solcher Fräsmesserkopf ist prinzipiell aus der DE 40 03 862 C2 bekannt. Die Ausnehmungen für die Schneidenträger erstrecken sich bei dem dort beschriebenen Messerkopf von der einen Stirnfläche seines Grundkörpers parallel zu dessen Drehachse sowie im Abstand vom Umfang, wobei die Schneiden der verwendeten Schneidplatten nur wenig über die Stirnfläche des Grundkörpers vorstehen. Ferner stehen die Achsen der zum Verspannen dienenden Rundkeile jeweils windschief zu den Achsen der die Schneidplatten tragenden Schneidplattenträger. Schließlich ist auch noch jeweils ein weiterer Rundkeil mit Differenzialschraube zur axialen Einstellung einer jeden Schneidplatte vorgesehen und in einer Ausnehmung angeordnet, die sich vom Umfang des Grundkörpers radial einwärts erstreckt. Zur axialen Einstellung und zum radial auswärts gerichteten Verspannen werden geometrisch gleiche Rundkeile verwendet. Als Vorteil dieses Messerkopfes wird hervorgehoben, dass aufgrund der Lage der die Schneidplattenträger aufnehmenden Ausnehmungen parallel zur Drehachse des Grundkörpers nur radial gerichtete Fliehkräfte ohne Axialkomponente auftreten. Diese Kräfte lassen sich gut abfangen, weil sich die Ausnehmungen nicht unmittelbar am Umfang des Grundkörpers, sondern radial einwärts im Abstand vom Umfang befinden. Der Messerkopf ist insbesondere für extrem hohe Drehzahlen und die dann auftretenden Fliehkräfte konzipiert. Vorteilhafter Weise ist eine Feineinstellung der Schneidelemente in axialer Richtung ohne Überlagerung mit Radialkomponenten möglich.
Bei der Bearbeitung von Kurbel- oder Nockenwellen wird zunächst eine Schrupp- bzw. Grobbearbeitung durch Dreh-Räumen, Fräsen oder Drehen vorgenommen. An diese Grobbearbeitung schließt sich eine Schlichtbearbeitung an, auf die eine Feinstschlichtbearbeitung folgt. Diese letzte Bearbeitung wird durch Schleifen oder Bandschleifen, verfahrensbedingt unter Einsatz von Kühlschmierstoffen, vorgenommen.
Alternativ hierzu wird in der DE 10 2004 022 360 A1 vorgeschlagen, zur Feinstschlichtbearbeitung das orthogonale Drehfräsen anzuwenden. In dieser Schrift wird auch erwogen, diese Bearbeitung des Werkstückes trocken bzw. mit einer Minimalmengenschmierung durchzuführen, was im Hinblick auf die hohen Entsorgungskosten für den Kühlschmierstoff wünschenswert ist.
Voraussetzung für eine Schlichtbearbeitung von Kurbel- oder Nockenwellenteilen mittels des orthogonalen Drehfräsens ist jedoch eine optimale Ausrichtung der im Fräsmesserkopf angeordneten Schneideinsätze. Jede Fehlstellung oder auch Schneidenfehler führen zu einer schlechteren Oberflächenqualität der hergestellten Werkstücke.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fräsmesserkopf zu entwickeln, der eine Bearbeitung von Kurbelwellen, insbesondere gehärteten Kurbelwellen für Pkw's ermöglicht. Dieser Fräsmesserkopf soll folgende Kriterien erfüllen:

1. Eine genaue axiale Positionierung der Schneideinsätze im vorhandenen Werkzeugträger,
2. eine genaue radiale Anordnung der Schneideinsätze in äquidistantem Winkelmaß, um Konturverzerrungen zu vermeiden,
3. einen genauen Planlauf aller Schneiden,
4. die Austauschbarkeit der Schneidenträger und
5. die Möglichkeit einer Mischbestückung des Fräsers mit unterschiedlichen Schneidelementen, sowohl hinsichtlich der Schneidstoffzusammensetzung als auch der Schneidengeometrie.

Diese Aufgabe wird durch einen Fräsmesserkopf nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weisen die Schneidenträger jeweils einen Schaft auf, der in einer Aufnahmebohrung des Grundkörpers angeordnet und über ein mittig liegendes Klemmstück fixierbar ist. Vorzugsweise sind die Aufnahmebohrungen koordinatengeschliffen. Mit der beschriebenen Lösung können die Schneidenträger über ihre Schaft-Mantelfläche exakt positioniert werden. Durch die gewählte längsaxiale Richtung der Schneidenträger bzw. der Schäfte können bei der Rotation des Fräsmesserkopfes auch keine Fliehkraftkomponenten entstehen, wie etwa bei solchen Konstruktionen, bei denen die Längsachse der Schneidenträger schräg zur Drehachse angeordnet ist. Durch die Aufnahme der Schäfte in jeweiligen Bohrungen des Grundkörpers sowie die Axialfixierung über ein Klemmstück, ergibt sich eine hohe Führungsgenauigkeit der Schneidenträger und damit der Schneidenausrichtung. Die Klemmung kann insgesamt bei geringer Bauhöhe platzsparend vorgenommen werden. Insbesondere ist das Klemmen und Lösen wiederholt genau reproduzierbar.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So wird vorzugsweise das mittig angeordnete Klemmstück als ein in der Draufsicht n-eckiger Körper mit n-Planflächen ausgebildet, wobei jede Planfläche im Spannzustand an einer Planfläche eines Schneidenträgers bzw. des Schaftes eines Schneidenträgers anliegt. Die Anzahl n entspricht der Anzahl der verwendeten Schneidenträger, wobei vorzugsweise 3 Schneidenträger verwendet werden, die im 120°-Winkelabstand angeordnet sind. Das Klemmstück wird über eine Spannschraube, insbesondere eine Innensechskantschraube im Grundkörper befestigt. Durch diese Maßnahme eröffnet sich ein einfacher Aufbau des Fräsmesserkopfes, dessen Schneidenträger nach Verschleiß der Schneiden leicht gewechselt werden können. Zum Werkzeugwechsel ist es lediglich erforderlich, die Befestigungsschraube für das Klemmstück zu lösen, wonach alle Schneidenträger ohne Probleme herausnehmbar und durch Schneidenträger mit unverschlissenen Schneiden ersetzbar sind. Anschließend wird das Klemmstück axial mittig wieder eingesetzt, wobei die n-Plan flächen eine entsprechende Drehwinkelausrichtung vorgeben. Das Klemmstück wird über die Klemmschraube, die vorzugsweise eine Doppelgewindeschraube ist, nunmehr im Grundkörper befestigt, wobei zwangsläufig eine Fixierung erreicht wird. Hierzu sind die Planflächen des Klemmstückes sowie die korrespondierenden Planflächen eines Schneidenträgers in Bezug auf die Fräsmesserkopfdrehachse leicht geneigt.
Zur Axialverstellung der Schneiden wird ein Keilkörper verwendet, der als Rundkeil mit einer ebenen Keilfläche ausgebildet ist. Dieser Rundkeil liegt in einer Radialbohrung des Grundkörpers und ist vorzugsweise über eine Justierschraube einführbar. Die Schneiden auf dem Schneidenträger bestehen nach bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung aus Hartmetall, kubischem Bornitrid (CBN) oder einem polykristallinen Diamantkörper (PKD) und sind vorzugsweise auf dem Schneidenträger aufgelötet.
Weitere Ausbildungen des Fräsmesserkopfes werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fräsmesserkopfes mit 3 Schneidenträgern,
2 eine drahtmodellartige Darstellung des Fräsmesserkopfes nach 1,
3 einen Längsquerschnitt durch einen Fräsmesserkopf ohne Schneidenträger,
4 eine Seitenansicht eines Schneidenträgers und
5 eine Prinzipsskizze der relativen Lage eines Schneidenträgers zu einem Klemmstück und einem Keilkörper zur axialen Einstellung.
Der Fräsmesserkopf besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper 10, in dem drei Schneidenträger 11 mit jeweils aufgelöteten Schneiden 12 angeordnet sind. Die Schneidenträger 11 sind jeweils in parallel zur Längsachse 13 angeordneten Bohrungen 22 (siehe 3) eingesetzt. Im Wesentlichen in radialer Richtung bzw. leicht hierzu geneigt sind weitere Bohrungen im Grundkörper 10 vorgesehen, in denen Keilkörper 14 angeordnet sind, die über eine Justierschraube 15, vorzugsweise eine Doppelgewindeschraube, in radialer Richtung verschiebbar sind. Wie aus 5 ersichtlich, besitzen diese Keilkörper 14 Keilflächen 16, die schräg zur Radialebene des Grundkörpers verlaufen, so dass bei einer Radialbewegung des Keilkörpers 14 der Schneidenträger 11 entlang seiner Längsachse, d. h. in axialer Richtung, verschiebbar ist. Zur Klemmung der Schneidenträger dient das Klemmstück 18, dass mittig angeordnet ist und drei Klemmflächen 19 aufweist, die an entsprechenden Klemmflächen 20 der Schneidenträger 11 anliegen. Das Klemmstück 18 kann mittels einer Schraube 21, die vorzugsweise als Doppelgewindeschraube ausgebildet ist, fixiert werden. Das Klemmstück 18 dient im dargestellten Fall zur Fixierung von drei Schneidenträgern 11, die jeweils eine ebene Fläche 20 aufweisen. Durch die Ausbildung des Klemmstückes 18 und die Anordnung der Klemmflächen 19 in einer Triangelform wird ein exaktes Ausrichten der Schneiden und der Schneidenträger 11 unter einem Winkel von 120° zueinander (siehe 1) erreicht. Jeder Schneidenträger 11 kann über einen Rundkeil 14 und die dazu gehörige Schraube 15 axial verstellt werden. Zur achsparallelen Ausrichtung der Schneidenträger und damit der Schneideinsätze dienen die Bohrungen 22. Gegebenenfalls kann der Schneidenträger 11 auch noch eine ebene Fläche 23 aufweisen, die an einer entsprechenden ebenen Fläche der Bohrung 22 im Grundkörper 10 anliegt. Wie in 4 dargestellt, kann der Schneidenträger 11 auch eine geneigte Fläche 24 aufweisen, deren Neigung der Neigung einer Fläche 19 des Klemmstückes entspricht.
Die Vorteile der gewählten Ausführungsform bestehen insbesondere darin, dass eine exakte axiale Positionierung der Schneidenträger 11 und damit der Schneiden möglich ist und das gesamte Werkzeug eine kompakte, in sich geschlossene Bauweise aufweist, die für hohe Drehzahlen geeignet ist.
Der dargestellte Fräser ist für orthogonale Drehfräsarbeiten geeignet, insbesondere für die Endbearbeitung von Kurbelwellen anstelle des Schleifens. Das orthogonale Drehfräsen kann trocken durchgeführt werden, so dass im Gegensatz zum Nass-Schleifen unter Benutzung eines Kühlschmierstoffes weitere Kostenvorteile erzielbar sind. Der erfindungsgemäße Fräsmesserkopf erfüllt hohe Anforderungen an den Rundlauf, die Oberflächengüte des herzustellenden Werkstückes, die Konvexität des Lagersitzes und lässt eine wirtschaftliche Stückzahlfertigung zu. Insbesondere kann das Werkzeug zum orthogonalen Drehfräsen mit exzentrischer Werkzeuganstellung mit Axialvorschub benutzt werden.

Claims

Fräsmesserkopf mit mehreren, in Ausnehmungen eines Grundkörpers (10) eingesetzten Schneidenträgern (11) mit Schneiden (12), wobei die Schneidenträger (11) jeweils über einen Keilkörper (14) axial verstellbar und mittels Klemmelementen im Fräsmesserkopf fixierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenträger jeweils einen Schaft aufweisen, der in einer Aufnahmebohrung des Grundkörpers angeordnet ist und über ein mittig liegendes Klemmstück fixierbar ist.
Fräsmesserkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrungen koordinatengeschliffen sind.
Fräsmesserkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mittig angeordnete Klemmstück (18) ein in der Draufsicht n-eckiger Körper mit n-oberen Planflächen (19) ist, wobei jede Planfläche (19) im Spannzustand an einer Planfläche (20) eines Schneidenträgers (11) anliegt.
Fräsmesserkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmstück (18) über eine Spannschraube (21), insbesondere eine Innensechskantschraube, im Grundkörper (10) befestigt ist.
Fräsmesserkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilkörper (14) ein Rundkeil mit einer ebenen Keilfläche (16) ist, der in einer Radialbohrung des Grundkörpers (10) angeordnet und vorzugsweise über eine Justierschraube (15) einstellbar ist.
Fräsmesserkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch drei im 120°-Winkelabstand angeordnete Schneidenträger (11).
Fräsmesserkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (12) aus einem Hartmetall-, CBN- oder PKD-Körper bestehen (CBN = Kubisches Bornitrid, PKD = Polykristalliner Diamant), der vorzugsweise auf den Schneidenträger aufgelötet ist.