DE2452019A1

DE2452019A1 - Fraeswerkzeug

Info

Publication number: DE2452019A1
Application number: DE19742452019
Authority: DE
Inventors: David Alan Hopkins
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1975-05-22
Also published as: FR2251396B1; DE2452019B2; GB1491723A; DE2452019C3; US3868752A; BR7409593A; JPS546113B2; JPS5080592A; CA1012745A; IT1023110B; FR2251396A1

Description

25 900

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dr. ing. H. NEGENDANK (-1973) · dipi^-ing. H. HAUCK · dipl.-phys. W. SCHMITZ dipping. E. GRAAIiFS · DiPt₁-ING. W. WEHNERT Dipl .-Phys

W_# Carstens

ZUSTELLPWGSABTSCHHIFT; HAMBURG 36 · NEUER WALL 41

TEL. 3β 74 28 TXND 86 4110

The Valeron Corporation teiegh. negbdapatent hambuho

MÜNCHEN 1Ö · MOZARTSTR. 23

20800 Coolidge Highway TEi.össoaee

Detroit (Oak Park), Mich. 48237/üSA tülegb. negedapahm

Hamburg. 1. November 1974

Fräswerkzeug

Die Erfindung erstreckt sich auf Fräswerkzeuge und Schaftfräser wie sie in den US-Patentschriften 3 091 038, 2 648 893, 3 309 758 und 3 405 443 offenbart werden. Zum,Stand der Technik gehören weiterhin Fräswerkzeuge mit hexagonalen einstellbaren Schneideeinsätzen mit positivem Anstellwinkel, die negativ axial und radial anstellbar sind und die vollen Seitenkontakt aufweisen, der notwendig ist, um den Schneideeinsatz so anzuordnen, daß genügend Raum hinter der arbeitenden Schneidkante verbleibt. Grundsätzliche Aufgabe bei der Fabrikation solcher Werkzeuge ist es, die einfache Konstruktion und Herstellung in Kombination mit der bestmöglichen Genauigkeit und mit langlebigen Schneideeinsätzen zu gewährleisten. Es 1st wichtig, daß solche Werkzeuge die Schneideeinsätze so halten, daß die ungebrauchten einstellbaren Schneidkanten des Einsatzes und die Werkzeughalteflächen unbeschädigt bleiben.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält das Fräswerkzeug einen Schaft mit einer Achse und einer an einem Ende des Schaftes rund umlaufenden Nut, dadurch gekennzeichnet, daß dl*

Nut zwei Anlageflächen zum Halten der Seiten des Schneideeinsatzes aufweist, daß eine Vorrichtung für einen unteren Sitz vorgesehen ist, die den Einsatz so hält, daß seine Schne.idseite in einer negativen radialen Anstellebene und seine Seitenanlageflächen in einer dazu unterschiedlichen Ebene angeordnet sind, und daß eine Vorrichtung zum sicheren Halten des Einsatzes in Arbeitsstellung auf dem Sitz vorgesehen ist.

Im folgenden soll eine Ausführungsform der Erfindung durch Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Endansicht des Fräswerkzeuges.;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Werkzeugs in Richtung des Pfeiles 2 der Fig. 1;

Fig. 3 die Seitenansicht des Werkzeugs in Richtung des Pfeile« 3 der Fig. T; und

Fig. 4 eine scheraatische Ansicht des Werkzeugs gemäß Fig. 1, wobei Teile weggebrochen sind.

Entsprechend den Figuren 1 bis 3 enthält der Werkzeugkörper 10 ein Spindelende 12, das für jede normle Maschinen- spindel (nicht dargestellt) passend ist_# An der Schneidseite des Körpers 10'weist eine rundumlaufende V-förmige

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_ ο —

Nut 13 mit konischen Anlageflächen 14 einen umlaufenden Bodenentlastungsschlitz 16 auf. Eine Vielzahl sich axial erstreckender Schlitze 18 ist in dem Körper 10 vorgesehen, und eine flache Platte 20 befindet sich in jedem Schlitz 18. Jede der flachen Platten 20 enthält eine kleine Nut 22 um sie mittels eines Stiftes dauerhaft im Körper 10 festzulegen, wie es bei 24 dargestellt ist. Die Oberfläche der flachen Platte 20, die sich in die Nut 13 hineinerstreckt, schafft einen unteren Sitz 26 für einen Schneideeinsatz 28, der in der Nut 13 mittels einer Klammer 30 und einer Zylinderschraube mit Innensechskant 32, die in den Körper 10 geschraubt wird, gehalten wird. Es handelt sich wie dargestellt um einstellbare Schneideeinsätze 28 mit positvem Anstellwinkel, die durch die Platte 20 und den unteren Sitz 26 so angelegt werden, daß sie die Schneidarbeit unter einem negativen radialen Anstellwinkel durchführen, wie es in Fig. 4 durch die radiale Linie 36, die durch die arbeitende Schneidekante 39 des Einsatzes 28 hindurchführt, dargestellt ist. Die Nut 13 ist axial so angeordnet, daß die Schneidspitze 38 des Schneideeinsatzes 28 ein wenig über das Ende 40 des Werkzeugkörpers 10 hinausragt. Wie in Fig . 4 dargestellt legen der Schlitz 18 und die Platte 20

der den unteren Sitz 26 etwas hinter und parallel zu/axialen Ebene 27 fest, wie es die verlängerte Linie 29 anzeigt. Die untere Fläche 42 des Einsatzes 28 liegt am Sitz 26 an. Jede ebene Seitenfläche 44 des Einsatzes berührt die konische Nut vorzugsweise entlang der gestrichelten Linie 45, die in einer radialen Ebene definiert durch die Linie 36 liegt. Die konischen

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Oberflächen 14 enthalten ebenfalls gerade Linien, die irit den Linien 45 zusaranenfallen und die sich in Richtung Kegelspitze erstrecken. Jede nicht arbeitende Schneidekante 46 berührt nicht die Oberfläche 14 der Nut, da die ebene Fläche des Einsatzes mit den Schneidekanten nicht in der axialen-radialen Ebene 36 liegt, die die Einsatzseiten 44 entlang der Linie 45 berührt _t Auf diese Weise schützt die negativ radiale Anstellung des dreieckigen Schneideeinsatzes 28 mit positivem Anstellungswinkel die nicht gebrauchten Schneidekanten 46 vor beschädigender Auflage, die durch Schneidbelastung oder durch Festlegen des Schneideeinsatzes auftreten kann. Der positive Anstellwinkel des Einsatzes ist jedoch mit dem Durchmesser der Nut, der Anordnung des unteren Sitzes 26 und der Dicke des Einsatzes abgestimmt. Ein größerer Durchmesser der Nut bedingt im Verhältnis zur Dicke des Einsatzes einen kleineren positiven Grenz-Anstellwinkel. Ein unterer Sitz 26 in einer tangentialen Ebene noch weiter hinter der radialen Ebene vermindert ebenso den vertretbaren positiven Grenz-Anstellwinkel des Einsatzes. Eei den beschriebenen geometrischen Verhältnissen, mit dem unteren Sitz 26 etwa 0,05 cm (0,020") hinter der radialen Ebene 27 und einem Werkzeug von 3,81 cm (1 1/2") Nenndurchmesser ermöglichen O_#63 cm (1/4") gleichschenklige dreieckige Einsätze mit einem Winkel von 60°, einem positiven Anstellwinkel von 10° und einer Dicke von 0,317 cm (1/8") einen negativen Anstellwinkel von 8° und erfordern einen von der V-förmigen Nut umschlossenen Winkel von etwa 62°_#

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Ein dreieckiger Standardeinsatz mit einem Anstellwinkel von 5 kann mit einem negativen Anstellwinkelbereich von 3 bis 8 eingesetzt werden. Bei der Herstellung des Werkzeuges kann die Nut 13 in einfacher Weise auf der Drehbank geformt werden und die Schlitze 18 und 34 können in einfacher Weise mittels eines Nutenfräsers gefräst werden. Die Platten 20 werden eingeführt und bei 24 mittels eines Stiftes festgelegt, und ein Loch mit Gewinde wird für jede Klammerschraube 32 gebohrt. Vorzugsweise wird das Gewindeloch für die Klammerschraube 32 durch die Platte 20 hindurchgeführt, um zusätzliche verläßliche Halterungen für die Platten 20 während der gesamten Standdauer des Werkzeuges zu gewährleisten.

Tests mit dem oben beschriebenen Fräswerkzeug für tiefes Schrubbfräsen haben bewiesen, daß die oben beschriebene Geometrie Beschädigungen der ungebrauchten Schneidkanten 46 und der konischen Anlagenflächen 14 verhindert. Die oben beschriebene Form kann für Vierecke, hexagonale oder andere vieleckige Schneideeinsatzformen mit positivem Anstellwinkel verwendet werden, um den Schutz der ungebrauchten Schneidekanten zu gewährleisten.

Die Geometrie der Schneideeinsätze und des Halters kann durch Erklärung des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels verständlich gemacht, werden, woraus Überlegungen auf die durch Veränderungen hervorgerufene Wirkung folgen.

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Ein gewöhnlicher Schneideeinsatz mit positivem Anstell-. winkel von 10 ist mit seiner arbeitenden Schneiclekante 38 parallel zur Schaftachse angeordnet, wobei er einen Vorhaltewinkel und einen axialen Anstellwinkel von 0° aufweist. Ein negativer radialer Anstellwinkel von 8° wird durch den Winkel zwischen der Schneidfläche 46 und der axialen Ebene, die durch die Schaftachse und den Schneidepunkt verläuft, festgelegt. Damit die konischen Anlageflächen 14 die Seitenflächen 4 4 entlang zweier Linien der axialen Ebene 36 mit sich zur Anlage bringen, muß, wie verständlich wird, der von den Seitenflächen eingeschlossene

Winkel etwas größer als 60° sein, da das durch die Kreuzung der Ebene 36 mit dem Schneideeinsatz geformte Dreieck, das seine Basis entlang der Schneidkante 38 hat, eine wahre Höhe aufweist (Fig. 4), die etwas kleiner ist als die der dreieckigen Fläche 46, die mit dem Dreieck eine gemeinsame Basis hat. Diese geringere Höhe ist zurückzuführen auf deninsatzwinkel des Schneideeinsatzes an der VerbMungslinie der Seitenflächen 44, wie es am innersten Ende des Einsatzes in Fig. 4 zu sehen ist. Der Tangens solch eines Winkels für einen dreieckigen Schneideeinsatz mit einem positiven Anstellwinkel von 10 ist gleich doppelt dem . Tangens von 10°. Der genaue eingeschlossene Winkel "A" zwischen den konischen Flächen 14 ist eine Funktion des negativen radialen Anstellwinkels von 8° und des positiven Anstellwinkels des Schneideeinsatzes von 10 und kann leicht mittels nachfolgender trigonometrischer Formel berechnet werden:

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tan 1/2 "A" = tan 30° χ sin 8° (2tan 10° + 1 )

tan 8°

wobei "A" etwas weniger als 62° (61,93) beträgt.

Die entsprechende Formel für.einen normalen dreieckigen Schnexdeexnsatz mit einem positiven Anstellwinkel von lautet:

tan 1/2 "A" = tan 30° χ sin 8° (2 tan 5° + 1 )

tan 8^υ

Die Wirkung bei Veränderung des negativen radialen Anstellwinkels von 8° auf den eingeschlossenen Flächenwikel "A" soll durch nachfolgende Tabelle verdeutlicht werden:

Negativer Anstell winkel	10 positiver Einsatz	5 positiver Einsatz
1	60.30	60.14
2	60.58	60.27
3	60.84	60.38
4	61 .09	60.48
5	61.33	60.57
6	61.55	60. €3
7	61.75	60.69
8	61 .93	60.72
9	62.10	60.74
10	62.26	60 .75
11	62.40	60.74
12	62.52 509821/0677	60.72 - 8 -

Der vorzugsweise beste Bereich für den. negativen radialen Anstellwinkel bei einen. Einsatz mit einem positiven Anstellwinkel von 10 erstreckt sich von 4 bis 12 , urr eine genügende Verlagerung der Eingriffslinien von der Ebene der Schneidkanten zu gewährleisten.

Aus der vorausgehenden Tabelle kann abgeleitet v/erden, daß im Falle eines Schneideeinsatzes mit einem positiven Anstellwinkel von 5 die Veränderungsmöglichkeiten des geforderten eingeschlossenen Kinkels "A" für die entsprechenden Veränderungen des negativen Anstellwinkels nicht so groß sind wie bei einem Schneideeinsatz mit einem Anstellwinkel von 10 , aber es wird wiederum ein negativer radialer Anstellwinkel vorgezogen, der eine Verstellung der Schneidkantenebene des Einsatzes aus der axialen-radialen Eingriffsebene gewährleistet.

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Claims

Patentansprüche :

j 1. Fräswerkzeuq für einstellbare/ vieleckige Schneideein-

• sätze, das einen Schaft mit einer Achse sowie einer umlaufenden Nut an einem Ende des Schaftes enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (13) zwei Anlageflachen (14) zum Halten der Seiten des Schneideeinsatzes (28) aufweist, daß eine Vorrichtung für einen unteren Sitz (26) vorgesehen ist, die den Einsatz so hält, daß seine Schneidfläche in einer negativen radialen Anstellebene und seine Seitenanlageflachen (44). in einer dazu unterschiedlichen Ebene angeordnet sind, und daß eine Vorrichtung zum sicheren Halten des Einsatzes (28) in Arbeitsstellung auf dem Sitz (26) vorgesehen ist.
2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Anlageflächen (14) zum Halten der Seiten (44) des Einsatzes (28) eingeschlossene Winkel "A" etwas größer als 60° ist.
3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (14) und der untere Sitz (26) eine Vorrichtung zum Halten eines Schneideeinsatzes mit positivem Anstellwinkel unter einem Vorhaltewinkel von 0 schaffen.

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4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (14) und der untere Sitz (26) eine Vorrichtung zum Halten eines Schneideinsatzes mit positivem Anstellwinkel unter einem axialen Anstellwinkel von 0° schaffen.
5. Präswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflachen (14) und der untere Sitz (26) eine Vorrichtung zum Halten eines Schneideeinsatzes mit positivem Anstellwinkel schaffen, wobei die arbeitende Schneidkante (38) parallel· zur Werkzeugachse verläuft.
6. Schneideeinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut Anlageflächen (14) für eine Vielzahl von Schneideeinsätzen (28) vorsieht.
7. Fräswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder untere Sitz (26) eine in einem Schlitz (18) verankerte Platte (20) enthält, wobei der Schlitz (18) in dem Schaftkörper (10) die Nut (13) durchkreuzt.
8. Fräswerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Nut (13) ein Paar sich gegenüberliegende konische Oberflächen (14) enthält.
9. Fräswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß einstellbare dreieckige Schneideeinsätze (28) mit 509821/0677

positivem Anstellwinkel in Schneidestellung gehalten werden.
10. Fräswerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den konischen Anlageflächen (14) eingeschlossene Winkel "A" für Schneideeinsätze (28) mit positivem Ansatzwinkel "B" vorgesehen ist, die in einem negativen radialen Anstellwinkel "C" entsprechend der geometrischen Anordnung:

tan (A)= tan 30 χ sin C (2 tan E + 1 )

2 ' tan C

gehalten werden.
11. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Seitenanlageflachen sich in einer Axial-Radial-Kbene befindet, die sich von dem Sitz (26) auseinanderlaufend radial nach außen erstreckt.

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