DE2301093A1 - Fraeswerkzeug - Google Patents

Description

" Fräswerkzeug"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fräswerkzeuge und insbesondere auf Planfräser von der Art, die zur Bearbeitung von
Metall verwendet wird.

In jüngerer Vergangenheit hat sich herausgestellt, dass es möglich ist, Metallkarbid-Schneideinsätze zu verwenden, insbesondere bei Schneidwerkzeugen mit einer einzigen Schneidspitze, die nicht geschliffen werden müssen, um Präzisionstoleranzen oder eine scharfe Schneidkante zu erzielen. Während diese Einsätze weniger genaue Toleranzen besitzen, als die früher bekannten Einsätze, bringt ihre

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Verwendung erhebliche Einsparungen hinsichtlich der Einsatzkosten mit sich, da sie nicht das teure Schleifen oder sonstige Feinbearbeitungen erfordern, die zur Herstellung der bisher bekannten üblichen scharfen Schneidkanten und Präzisionstoleranzen notwendig waren. Die Verwendung derartiger ungeschliffener oder nicht feinbearbeiteter Einsätze ist teilweise durch Verbesserungen in der Sintertechnologie ermöglicht worden, die bei der Herstellung der Metallkarbideinsätze angewendet werden, wodurch genauere Abmessungstoleranzen bei dem gewissermassen "gesinterten" Einsatz geschaffen werden.

Es wäre wünschenswert, die Einsparungen bei der Verwendung ungeschliffener Einsätze auf Werkzeuge mit mehreren Einsätzen auszudehnen, und insbesondere auf Planfräswerkzeuge. Planfräswerkzeuge mit mehreren Schneidspitzen erfordern jedoch normalerweise genauere Toleranzen als Werkzeuge mit einer einzigen Spitze. Wenn die Toleranzen, besonders in axialer Richtung, nicht genau sind, liegen die Einsätze nicht aufeiner Spur, und die von dem Fräswerkzeug geschaffene Fläche ist uneben, da die Schneidkanten verschiedene Tiefen schneiden.

Sogenannte "Abstreif"-Schneidkanten an Einsätzen sind bei Fräswerkzeugen verwendet worden, um eine glattere Fläche an dem Werkstück durch Entfernung der Vorschubmarken zu erzeugen, die von aufeinanderfolgenden Schneidzähnen zurückgelassen wurden. Dies wird durch Schleifen genauer Schneidkanten an dem Schneideinsatz erzielt,

ο die parallel zur Vorschubrichtung oder in einem Winkel von 90 zu der Drehachse an das Werkstück gebracht werden. Diese Schneidflächen dienen dazu, die Spitzen zwischen den Vertiefungen zu entfernen, die von den übrigen Schneideinsätzen gebildet wurden. Nor-

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malerweise sind eine Reihe derartiger Abstreifschneidkanten bei einem einzigen Fräswerkzeug verwendet worden. Die Abstreifschneidkanten müssen selbst in Spur miteinander sein, so dass sie ebenfalls Präzisionsabmessungen haben müssen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung eines Fräswerkzeugs, das in der Lage ist, ohne die Verwendung von Schneideinsätzen mit Präzisionsabmessungen eine glatt bearbeitete Fläche herzustellen. Ferner soll erfindungsgemäss ein Fräswerkzeug mit ungeschliffenen oder nicht feinbearbeiteten Schneideinsätzen geschaffen werden, das in der Lage ist, ebenso wirkungsvoll und praktisch durchführbar zu arbeiten, wie Fräswerkzeuge, die bisher nur Schneideinsätze mit Präzisionsabmessungen verwendeten.

Diese und weitere Ziele werden durch die Verwendung eines Fräswerkzeugs erzielt, das mehrere Schneideinsätze aufweist, die hintere Schneidkanten aufweisen, die einen Winkel von weniger als 90 mit der Drehachse des Werkzeugkörpers bilden, und das nur einen einzigen Abstreifetnsatz enthält, der eine hintere Schneidkante aufweist, die in einer Ebene liegt, die mit der Drehachse des Werkzeugkörpers einen Winkel von 90 bildet.

Keiner der Einsätze, einschliesslich des Abstreifeinsatzes, braucht geschliffen oder in sonstiger Weise auf genaue Abmessungen feinbearbeitet zu werden. Der Abstreifet η satz gleicht die mangelnden Präzisionsabmessungen bei den übrigen Schneideinsätzen des Fräswerkzeuges aus und erzeugt eine Oberflächenbeschaffenheit an dem Werkstück, die vollständig gleichwertig und in vielen Fällen besser ist,

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als die Oberflächenbeschaffenheit, die bisher mit präzisionsgeschliffenen Schneideinsätzen erhalten worden ist. Das Fräswerkzeug gennäss der vorliegenden Erfindung ist also in der Lage, sogenannte ungeschliffene oder nicht feinbearbeitete Schneideinsätze zu verwenden, ohne dass die früher aufgrund der Verwendung derartiger Einsätze aufgetretenen Probleme auftreten würden.

Die Erfindung geht deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Fräswerkzeug gemäss der vorliegenden Erfindung ist und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 ist.

Die Zeichnungen veranschaulichen ein Planfräswerkzeug, das aus einem zylindrischen, scheibenförmigen Werkzeugkörper 1 gebildet ist, der eine Mittelachse 2 aufweist, um die sich der Werkzeugkörper während eines Bearbeitungsvorganges in Richtung des Pfeiles dreht. Das obere axiale Ende des Werkzeug körpers 1 weist eine Fräserendfläche 3 auf, die eine Reihe von ausgeschnittenen Teilen umfasst, die Taschen 4 für die Aufnahme von Schneideinsätzen 5 und Sitzen 6 bilden. Der Werkzeugkörper ist ferner mit einer Mittelöffnung 7 ausgebildet, mit der er auf einer Fräserwelle sitzt, die ihrerseits an einer Antriebsspindel einer Fräsmaschine für die Drehung des Fräswerkzeugs angebracht ist. Die vier axial verlaufenden Löcher 8 dienen dazu, Bolzen zur Befestigung des Fräswerkzeugkörpers 1 an der Spindel aufzunehmen. Diese Merkmale des Fräswerkzeugs sind von bekannter Ausbildung und können je nach den Erfordernissen des beson-

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deren Bearbeitungsvorganges geändert werden. Sie sind nur zum Zwecke der Veranschauttchung dargestellt.

Jede der Taschen 4 enthält eine Sitzfläche 9 und Rand- oder Seitenhalterungsflächen 10 und 11. Der Schneidsitz 6 liegt auf der Sitzfläche 9 auf, wobei seine Ränder von den Halterungsflächen 10 und 11 gehaltert werden. Der Schneideinsatz 5 wird seinerseits auf der oberen Fläche des Schneidsitzes β gehaltert, wobei zwei seiner Randflächen von den Halterungsflächen 10 und 11 gehaltert werden. Die Schneidsttze und -einsätze werden durch einen Stift 12 gehalten, der beispielsweise von der in der US-Patentschrift 3 241 920 offenbarten Art sein kann. Zwei Schneidkanten des Schneideinsatzes 5 liegen nach aussen frei, um der Werkstückfläche eine hintere Schneidkante 14 und eine vordere Schneidkante 15 zu präsentieren. Alle Schneideinsätze 5 und alle Schneideinsatzsitze 6 (mit Ausnahme des Abstreifeinsatzes 5a und seines Sitzes 6a und einer weiter unten erörterten zusätzlichen Ausnahme) sind gleichmassig in Abständen um den Umfang der Stirnfläche des Werkzeugs angeordnet und ausgerichtet, wobei die Ausrichtung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung hinsichtlich der Drehachse des Werkzeugkörpers besteht. Für gewöhnlich bildet eine Linie, die die freiliegende Spitze 16 der Schneidkanten verbindet, einen Kreis. Der Abstrelfeinsatz 5a und sein Schneidsitz 6a sind jedoch nicht in dieser Weise ausgerichtet. Wie am deutlichsten in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Schneideinsätze 5 so angebracht, dass ihre hinteren Schneidkanten 14 in einer Ebene Hegen, die einen Winkel von weniger als 90 mit der Drehachse 2 des Werkzeugkörpers bildet. Der Abstretfeinsatz 5a (und sein Sitz 6a) sind dagegen so in ihrer Tasche angebracht, dass die hintere Schneidkante 14a des Abstreifeinsatzes in einer Ebene liegt, die in einem Winkel von 90 zu der Drehachse des Werkzeugkörpers verläuft. Anders aus- '

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gedrückt sind alle Schneideinsätze mit Ausnahme des Abstreifeinsatzes mit ihren vorderen und hinteren Schneidkanten in einem Winkel zu der Fläche des Werkstückes angeordnet, während der Abstretfeinsatz 5a so angebracht ist, dass seine hintere Kante 14a parallel zu der Werkstückfläche verläuft, die von dem Fräswerkzeug erzeugt wird, und etwas unterhalb (d.h., in Richtung auf das Werkstück) der waagerechten Ebene, die von der Spitze 16 der anderen Schneideinsätze gebildet wird.

In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform weist jeder Einsatz 5 zwei entgegengesetzte quadratische Flächen auf und kann auf vier verschiedene Schneidkanten an jeder Fläche gedreht und für vier weitere Schneidkanten an der entgegengesetzten Fläche gewendet werden. Jeder dieser Einsätze ist eine handelsübliche sogenannte Negativ-Wendeplatte, die ferner ein Mittelloch enthält, mit dem sie von dem Stift 12 gehalten wird. Andererseits hat der Abstreifeinsatz 5a (und sein Sitz 6a) die Form eines Parallelogramms, so dass zwei Schneidkanten an jeder Fläche oder insgesamt vier Schneidkanten durch Drehen und Wenden zur Verfügung stehen. Es ist jedoch offensichtlich, dass andere Formen für Schneideinsätze und Abstreifeinsätze verwendet werden können, solange sie die Erfordernisse hinsichtlich des Winkelverhältnisses zu der Drehachse des Werkzeuggrundkörpers erfüllen. Im Gebrauch bilden die vorderen Schneidkanten jedes Ein- ^! satzes eine Rille oder Vertiefung in dem Werkstück, wenn das Fräswerkzeug sich dreht und quer zu dem Werkstück vorgeschoben wird. Der Abstreifeinsatz 5a berührt das Werkstück entlang einer waagerechten Ebene entlang seiner hinteren Kante 14a und entfernt die Spitzen der Rillen, die von den übrigen Schneidkanten geschnitten worden sind.

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Bei herkömmlichen Fräsvorgängen sind die Einsätze normalerweise auf eine Toleranz von 0,01 mm oder weniger feingeschliffen. Mit dem Fräswerkzeug gemäss der vorliegenden Erfindung können diese Toleranzen grosser als 0,025 mm und in den meisten Fällen grosser als 0,05 mm oder für grössere Einsätze sogar 0,075 mm sein. Jede Rauheit in der an dem Werkstück erzeugten Fräsfläche, die sich aus mangelnder Präzision bei der Einsatzgrösse ergibt, wird durch den Abstreifetnsatz 5a ausgeglichen, dessen hintere Schneidkante breiter ist, als der Vorschub pro Umdrehung des Fräswerkzeuges, und daher breiter als die Breite der Rillen, die von allen übrigen Schneideinsätzen bei jeder Umdrehung geschnitten werden.

Das Vorhandensein der Abstreifetnsätze bedeutet praktisch, dass der dem Abstreifetnsatz unmittelbar in Schneidrichtung folgende Einsatz (d.h., in der Zeichnung im Uhrzeigersinn) unter Zugrundelegung eines in herkömmlicher Weise ausgebildeten Fräswerkzeugs zwangsläufig eine doppelte Vorschubgeschwindigkeit annimmt und die Arbeit von zwei Schneideinsätzen ausführt. Dieser Einsatz trägt daher eine ungleiche Spanlast. Um übermässige Stösse auf dem Fräswerkzeug zu vermeiden, die infolge dieser Situation entstehen könnten, insbesondere bei grösseren Vorschubgeschwindigkeiten, können die Einsätze in zunehmend kleineren radialen Abständen von der Drehachse angeordnet sein, um die Spanlast gleichmässiger zu verteilen. So ist beispielsweise der Einsatz unmittelbar vor dem Abstreifetnsatz in einem radialen Abstand von der Achse eingesetzt, der mindestens gleich dem radialen Abstand des Abstreifeinsatzes ist. Der nächste Einsatz (im Gegenuhrzeigersinn in der Zeichnung) ist dann in einem schrittweise kleineren Abstand (zum Beispiel 0,025 mm) von der Drehachse des Fräswerkzeugs eingesetzt, als

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der vorhergehende Einsatz. Damit wird die erhöhte Spanlast der Einsätze schrittweise auf die Schneideinsätze in dem Fräswerkzeug verteilt. Wenn beispielsweise die Spanlast unter gegebenen Schneidbedingungen für jeden Zahn oder Einsatz 0,3302 mm beträgt, beträgt die Spanlast auf dem Einsatz, der dem Abstreifeinsatz 5a folgt, 0,6604 mm. Beginnend mit dem dem Abstreif einsatz folgenden Einsatz wird der radiale Abstand von der Achse um 0,3048 mm verringert, der Abstand des nächsten Zahns wird um 0,2794 verringert usw., bis zu dem letzten Einsatz unmittelbar vor dem Abstreif einsatz, dessen Abstand nicht geändert wird. Dadurch wird die Spanlast auf allen Zähnen um nur 0,0254 mm erhöht. Dies ermöglicht es, die maximale Anzahl van Zähnen in dem Fräswerkzeug zu verwenden, während jeder Zahn die gleiche Arbeit leistet, wobei gleichzeitig die Verwendung von Einsätzen mit grösseren Abmessungstoleranzen gestattet wird. Wenn natürlich die Vorschubgeschwindigkeit pro Zahn gegenüber dem oben angegebenen Beispiel geändert wird, ist die Verteilung der Spanlast nicht genau so einheitlich, wie es in dem Beispiel dargelegt ist, aber sie wird trotzdem gegenüber dem verbessert, was mit Zähnen erzielt wird, die den gleichen radialen Abstand haben.

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Claims (5)

1. - 9

   PATENTANSPRUCH E:

   ( 1 . J Fräswerkzeug, gekennzeichnet durch einen um seine Achse (2) drehbaren Werkzeuggrundkörper, dessen eines axiale Ende die Fräserstirnfläche (3) bildet, die eine Reihe von Ausschnitten (4) aufweist, die Taschen für die Aufnahme von Schneideinsätzen (5) bilden, einen in jeder Tasche eingesetzten Schneideinsatz (5), der herausnehmbar durch ein Halteteil (12) in der Tasche gehalten wird, wobei die hinteren Kanten aller Schneideinsätze mit Ausnahme eines besonderen Schneideinsatzes (5a) in Ebenen liegen, die einen Winkel von weniger als 90 mit der Drehachse (2) des Werkzeuggrundkörpers bilden, und dadurch, dass die hintere Kante des besonderen Schneideinsatzes (5a) in einer Ebene liegt, die einen Winkel von 90 mit der Drehachse des Werkzeuggrundkörpers bildet.
2. 2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schneideinsätze (5) mit Ausnahme des einen besonderen Schneideinsatzes (5a) axial und radial gegenüber der Drehachse des Werkzeuggrundkörpers einheitlich ausgerichtet sind.
3. 3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich alle Schneideinsätze (5) mit Ausnahme des einen besonderen Schneideinsatzes (5a) in einem schrittweise kleineren radialen Abstand von der Drehachse des Werkzeuggrundkörpers befinden, beginnend mit dem Schneideinsatz, der sich unmittelbar vor dem einen besonderen Schneideinsatz (5a) in der Drehrichtung des Fräswerkzeugs befindet.

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4. 4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteü für die Einsätze ein Stiftteil (12) ist, und der Schneideinsatz ein Mittelloch für die Aufnahme des Stifthalteteils enthält.
5. 5. Fräswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz weitergedreht bzw. gewendet werden kann.

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