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Technisches Umfeld
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Die
Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug zum spanabhebenden
Bearbeiten von Werkstücken mit wenigstens einer am Fräskopf
angeordneten Schneide in Form einer Wendeschneidplatte, die auf
einer radial rotationssymmetrisch ausgebildeten Y-Achse am Fräskopf
drehbar gelagert ist.
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Stand der Technik
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Fräsen
mit rotierenden Schneiden ist ein seit Jahren bekanntes Verfahren,
welches sich aber nur im geringen Umfang in der Fertigung durchgesetzt hat.
In diesem Fall kommt ein Werkzeug zum Einsatz, dessen aktives Element
aus einer runden, drehbar gelagerten Schneidscheibe besteht, die
während des Bearbeitungsvorganges eine durch den Spanungsprozess
und die Schrägstellung der Schneidscheibenachse zur Schnittrichtung
kinematisch bedingte selbsttätige Rotationsbewegung ausführt. Durch
diese rotierende Bewegung der Schneidscheibe während der
Bearbeitung gelangt in kontinuierlicher Folge ständig eine
neue Stelle der Schneide in Eingriff, wodurch jeder Schneidenpunkt
nur kurzzeitig in der Schneidzone verweilt, was eine geringe Erwärmung
der Schneidscheibe mit sich bringt.
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Ein
entsprechender Fräser ist hier beispielsweise aus der
DD 118 543 bekannt. Bei dieser
Ausführungsform wird am Fräskopf neben einer rotierenden
Drehscheibe auch eine feststehende Schneide vorgesehen, um auf diese
Weise ein besonderes Schnittbild zu erzielen. Eine weitere Ausführungsform
des Standes der Technik ist ebenfalls aus der
US 2,885,766 bekannt, bei der im Fräskopf
drehbar gelagerte Wendeschneidplatten vorgesehen sind, die auf rotationssymmetrisch
ausgebildeten Achsen am Fräskopf drehbar gelagert sind.
Die drehbar gelagerten Wendeschneidplatten befinden sich bei diesem
aus dem Stand der Technik bekannten. Fräskopf in U-förmig
ausgebildeten Nestern, so dass insbesondere eine beidseitige Einbindung
der Achsen im Fräskopf gegeben ist.
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Zudem
sind weitere Ausführungsformen bekannt, wie diese beispielsweise
in der
US 5,478,175 beschrieben
werden. In dieser Druckschrift ist eine drehbare Schneide offenbart,
die an ihrer Rückseite über einen angeformten
Schaft verfügt, der im Trägermaterial des Fräskopfes
in einer Sacklochbohrung drehbar gelagert ist. Eine äquivalente
Lösung ist auch aus der
DE
10 2005 051 695 bekannt, bei der insbesondere die Wendeschneidplatte
an einem Trägerelement befestigt ist und wobei das Trägerelement
drehbar in dem Werkzeug gehaltert ist. Dabei weist das Trägerelement
koaxial zur Y-Achse einen Wellenstummel auf, der in einer Sacklochbohrung
im Werkzeug drehbar geführt ist. Bei dieser nach dem Stand
der Technik bekannten Ausführungsform kann auch vorgesehen
werden, dass insbesondere das Trägerelement hierbei aktiv
drehangetrieben ausgebildet sein kann, so dass infolge der Drehbewegung des
Fräswerkzeuges, hier über ein im Fräskopf
vorgesehenes Getriebe, die auf dem Träger befestigte Schneidplatte
mit angetrieben wird. Eine entsprechende Ausführungsform
wird auch in der
CH 480 120 beschrieben.
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Bei
diesen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen von
Fräswerkzeugen, die mit drehbar gelagerten Schneidscheiben
ausgerüstet sind, wird es als nachteilig angesehen, dass
die bekannten Ausführungsformen hinsichtlich ihrer drehbar
gelagerten Wendeschneidplatten sehr aufwendig bauen, was durch die
aufwendig gestaltete Lagerung für die Wendeschneidplatte
bedingt ist. So ist beispielsweise allen im Stand der Technik bekannten Lösungen
eigen, dass insbesondere die zwar drehbar gelagerte Wendeschneidplatte
dadurch gewechselt werden kann, dass mehrere Eingriffe am Fräskopf
vorgenommen werden müssen, um die Wendeschneidplatte einerseits
aus dem Fräskopf heraus zu lösen bzw. die Wendeschneidplatte
nach Lösen des Trägermittels noch vom Trägermittel
selbst zu Lösen ist. Als weiterer Nachteil wird es bei
den bekannten Lösungen angesehen, dass insbesondere für
die Vorhaltung von drehbar gelagerten Wendeschneidplatten, Wendeschneidplatten
vorgehalten werden müssen, die insbesondere dem Fräskopf
angepasst sind.
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Aufgabe
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Der
Erfindung stellt sich somit das Problem, einen Fräskopf
zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken mit radial
angeordneten drehbar gelagerten Wendeschneidplatten derart weiterzubilden,
dessen Einbindung zur Lagerung der Schneiden wesentlich einfacher
ausfällt, wobei insbesondere der Wechselvorgang der Schneidplatten
sich wesentlich einfacher gestaltet.
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Lösung
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Erfindungsgemäß wird
das Problem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen im Besonderen darin,
dass infolge einer Stiftlösung in Verbindung mit der Einfassung
der rotierenden Wendeschneidplatte durch das Trägermaterial des
Fräskopfes eine rotierende Wendeschneidplatte geschaffen
wird, die die hinreichende Bewegungs- bzw. Drehfreiheit aufweist,
um einerseits während des Bohrvorganges in das Material
einzudringen und die andererseits beim Fräsen einen entsprechenden Span
abheben kann. Die einfache Einbindung der Wendeschneidplatte wird
hierbei nur durch die Formgebung des Fräserkopfes in Verbindung
mit dem Lagerstift geschaffen. Somit wird gewährleistet,
dass die rotierende Scheibe, insbesondere beim Spanabheben, die
hinreichende Rotierungsfreiheit hat, ohne dass die Gefahr besteht,
dass die Schneiden sich selbsttätig von ihrer Lagerung
abheben können.
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Dabei
ist die Wendeschneidplatte unter einem Toleranzspiel frei drehbar
an dem freien Ende eines am Fräskopf unter Spannsitz lösbar
befestigten Lagerstiftes angeordnet und wobei die frei drehbar gelagerte
Wendeschneidplatte gegen ein Selbstlösen vom Lagerstift
durch Formschluss zwischen dem freien Ende des Lagerstiftes sowie
dem Lagersitz der Wendeschneidplatte gesichert ist. Diese Ausbildung gewährleistet,
eine frei drehbare Wendeschneidplatte, die ausschließlich
durch den Formschluss an dem Lagerstift gehalten wird. Der Formschluss
zwischen dem freien Ende des Lagerstiftes sowie dem Lager selbst
der Wendeschneidplatte ist dabei konisch ausgebildet. Auf Grund
dieser Ausbildung ist die Anbringung bzw. das Einsetzen der Wendeschneidplatte äußerst
einfach. Wird der Lagerstift herausgedreht, kann die Wendeschneidplatte
vom Lagerstift entfernt werden. Die Formschlusslagerung erstreckt
sich hierbei derart, dass die konische Formschlussverbindung sich
vorzugsweise etwa über die Hälfte des freien Endes
des Lagerstiftes bzw. des Lagersitzes der Wendeschneidplatte erstreckt.
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Gemäß einer
zweckmäßigen Ausbildung weist hierbei das freie
Ende des Lagerstiftes einen zylindrischen Bereich zur Drehlagerung
der Wendeschneidplatte auf, an den sich ein weiterer, konisch ausgebildeter
Bereich zur Festlegung sowie zur Zentrierung im Trägermaterial
des Fräskopfes anschließt. Dadurch wird gewährleistet,
dass immer ein zentrierter Sitz des Lagerstiftes im Fräskopfmaterial gegeben
ist. In Weiterbildung der Erfindung ist der Lagerstift im hinteren
Bereich als eine Schraube zur spannenden Festlegung im Trägermaterial
des Fräskopfes ausgebildet. Die Wendeschneidplatte selbst, weist
zur Drehlagerung eine konische Bohrung auf, an die sich ein zylindrischer
Bereich anschließt. Der konische sowie der zylindrische
Bereich sind mit der Konizität sowie dem zylindrischen
Bereich des Lagerstiftes abgestimmt. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung weist die Wendeschneidplatte an ihrer Vorderseite
eine Sparmulde auf.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zur zusätzlichen
Käfigbildung für die rotierende Wendeschneidplatte,
die einerseits von dem Material des Fräskopfes von der Rückseite
her umgeben ist, der Käfig andererseits durch eine von
der Vorderseite her mittels eines am Fräskopf vorgesehenen
Halteelementes vervollständigt werden. Dabei umfasst das
Halteelement eine Platte, die mittels eines Befestigungsmittels,
vorzugsweise einer Schraube am Fräskopf befestigt ist, wobei
ein Bereich der Platte über die Vorderseite der Wendeschneidplatte
hinausragt. In Weiterbildung ist dabei in vorteilhafter Weise die
Platte vorzugsweise in eine im Fräskopf vorgesehenen Ausformung
eingelegt bzw. angeordnet. Dadurch ergibt sich insbesondere eine
formstabile Lage des den Käfig bildenden Halteelementes.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachstehenden 1 bis 6 näher dargestellt;
dabei zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform eines Fräswerkzeugs gemäß der
Erfindung, wobei der Fräser in einer Seitenansicht dargestellt
ist;
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2 eine
Draufsicht auf den Fräser gemäß der 1;
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3 eine
geschnittene Seitenansicht des Fräsers gemäß der 1 entsprechend
der Schnittlinie A/A in 1;
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4 eine
exponierte Detailansicht, ebenfalls in Schnittdarstellung gemäß der 3;
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5 eine
weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung,
wobei hier der Fräser ebenfalls in der Seitenansicht dargestellt
ist; und
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6 eine
weitere exponierte Darstellung in geschnittener Darstellung mit
Halteelement.
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Ausführungsbeispiele
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Die 1, 2, 3 und 4 zeigen eine
erste Ausführungsform eines Fräswerkzeuges 1 zum
spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken mit wenigstens
einer am Fräskopf 2 radial angeordneten Schneide 3 in
Form einer Wendeschneidplatte, die auf einer rotationssymmetrisch
ausgebildeten Y-Achse 4 am Fräskopf 2 drehbar
gelagert ist.
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Aus
der Zusammenschau der 1 bis 4 bildet
die Z-Achse die Drehachse 5 des Fräswerkzeuges 1,
wobei die X-Achse den Schneidhorizont einnimmt, der mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet
ist. Es versteht sich nun von selbst, dass die Y-Achse rotationssymmetrisch
am Fräskopf 2 vorgesehen ist, wobei diese versetzt
zur Drehachse 5 verläuft.
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Wie
aus der Zusammenschau der 1 bis 4 zu
erkennen ist, ist die Wendeschneidplatte 3 unter einem
Toleranzspiel 7 frei drehbar auf dem freien Ende 8 eines
am Fräskopf 2 unter Spannsitz lösbar
befestigten Lagerstiftes 9 angeordnet. Die frei drehbar
gelagerte Wendeschneidplatte 3 ist hierbei gegen ein Selbstlösen
vom Lagerstift 9 derart gesichert, wobei Wendeschneidplatte 3 und
freies Ende 8 des Lagerstiftes durch Formschluss zwischen
dem freien Ende 8 des Lagerstiftes 9 sowie dem
Lagersitz 10 der Wendeschneidplatte 3 gesichert
ist. Dies ist insbesondere deutlich in den 3 und 4 zu
erkennen, wo insbesondere der Formschluss der Lagerstelle, hier
in Form eines Gleitlagers, zu erkennen ist. Dabei ist der Formschluss
zwischen dem freien Ende 8 des Lagerstiftes 9 sowie
dem Lagersitz 10 der Wendeschneidplatte 3 konisch
ausgebildet. Die konische Formschlussverbindung erstreckt sich vorzugsweise
etwa über die Hälfte des freien Endes 8 des Lagerstiftes 9 bzw.
des Lagersitzes 10 der Wendeschneidplatte 3.
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Das
freie Ende 8 des Lagerstiftes 9 weist einen zylindrischen
Bereich 11 zur Drehlagerung der Wendeschneidplatte 3 auf,
an den sich ein weiterer, konisch ausgebildeter Bereich 12 zur
Feststellung sowie zur Zentrierung im Trägermaterial des
Fräskopfes 2 anschließt. Wird also der
Lagerstift 9 in das Material des Fräskopfes 2 eingedreht,
so zieht sich insbesondere der konische Bereich 11 des
Lagerstiftes 9 in die Konizität des Fräskopfmateriales,
so dass das freie Ende 8 des Lagerstiftes 9 hier
in seiner Rotationsachse in der Y-Achse 4 zentriert wird.
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Wie
aus den 3 und 4 zu erkennen ist,
ist der Lagerstift 9 im hinteren Bereich 13 als
eine Schraube ausgebildet, zur spannenden Festlegung im Trägermaterial
des Fräskopfes 2. Zur Festlegung des Lagerstiftes 9 kann
hierbei beispielsweise ein Innensechskant 14 an der vorderen
Stirnseite des Lagerstiftes 9 vorhanden sein, wie er beispielsweise
in der 1 zu erkennen ist. Bei einer durchschlägigen Bohrung 15 im
Fräskopfmaterial kann auch beispielsweise ein Innensechskant
am hinteren Ende des Lagerstiftes 9 vorgesehen sein, so
dass der Lagerstift 9 von hinten her aus dem Fräskopfmaterial
gelöst werden kann um auf diese Weise die Wendeschneidplatte 3 zu
lösen und zu entfernen.
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Zur
Bereitstellung der Formschlussverbindung weist die Wendeschneidplatte 3 zur
Drehlagerung ebenfalls eine konische Bohrung 16 auf, an
die sich ein entsprechend zylindrischer Bereich 17 anschließt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist
hierbei die Wendeschneidplatte 3 an ihrer Vorderseite eine
Spanmulde 18 auf, so dass ein kontrollierter Span durch
die rotierende Wendeschneidplatte 3 abgetragen werden kann.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der Erfindung, dargestellt in
den 5 und 6, ist zusätzlich an
der Vorderseite der Wendeschneidplatte 3 ein Halteelement 19 vorgesehen,
welches insbesondere die Vorderseite der Wendeschneidplatte 3 bereichsweise
einfasst. Dabei wird im unteren Bereich der Wendeschneidplatte 3 ein
Käfig gebildet, in dem die frei rotierende Wendeschneidplatte 3 eingefasst
ist. Das Halteelement 19 umfasst eine Platte, die mittels
eines Befestigungsmittels 20, vorzugsweise einer Schraube
am Fräs kopf 2 befestigt ist. Die Platte kann hierbei
vorzugsweise in einer am Fräskopf 2 vorgesehenen
Ausformung 21, beispielsweise wie sie in der 1 dargestellt
ist, liegen oder angeordnet sein. Wie aus dem Ausführungsbeispiel
der 5 und 6 zu erkennen ist, ist das Halteelement 19 hier
als abgerundete Platte an den Stirnseiten ausgebildet, die mittels
des Befestigungsmittels 20, vorzugsweise einer Schraube
festgelegt ist. Das plattenförmige Element übergreift
bereichsweise die Ausformung 21, so dass sie in einem Bereich
die Wendeschneidplatte 3 übergreift. Dadurch wird
eine zusätzliche Sicherung der Wendeschneidplatte 3 erreicht,
so dass ein Selbstlösevorgang dadurch unterbunden wird.
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- 1
- Fräswerkzeug
- 2
- Fräskopf
- 3
- Wendeschneidplatte
- 4
- Y-Achse
Rotationsachse Wendeschneidplatte
- 5
- Z-Achse
Drehachse
- 6
- X-Achse
Schneidhorizont
- 7
- Toleranzspiel
- 8
- Freies
Ende
- 9
- Lagerstift
- 10
- Lagersitz
- 11
- Zylindrischer
Bereich
- 12
- Konischer
Bereich
- 13
- Hintere
Bereich
- 14
- Innensechkant
- 15
- Bohrung
- 16
- Konische
Bohrung
- 17
- Zylindrische
Bohrung
- 18
- Spanmulde
- 19
- Halteelement
- 20
- Befestigungsmittel,
vorzugsweise eine Schraube
- 21
- Ausformung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DD 118543 [0003]
- - US 2885766 [0003]
- - US 5478175 [0004]
- - DE 102005051695 [0004]
- - CH 480120 [0004]