DE2452019C3

DE2452019C3 - Fräswerkzeug mit Schneidplatte

Info

Publication number: DE2452019C3
Application number: DE2452019A
Authority: DE
Inventors: David Alan Detroit Mich. Hopkins (V.St.A.)
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1978-05-11
Also published as: GB1491723A; JPS546113B2; FR2251396A1; CA1012745A; JPS5080592A; DE2452019A1; US3868752A; FR2251396B1; BR7409593A; DE2452019B2; IT1023110B

Description

.1°

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug mit einem Grundkörper, der eine an der Umfangsfläche umlaufende V-förmige Ringnut zur Aufnahme mindestens einer polygonförmigen Schneidplatte aufweist, wobei die Schneidplatte durch Befestigungsmittel mit einer ihrer Polygonflächen gegen einen in der Ringnut angeordneten Sitz unter negativem radialem Spanwinkel festgespannt ist und mit zwei ihrer Seitenflächen an in einer gemeinsamen Ebene liegenden Mantellinien der kegeligen Flächen der V-förmigen Ringnut so anliegt, daß diese Mantellinien die Schneidkanten des Schneideinsatzes weder schneiden noch berühren.

Bei einem vorbekannten Fräswerkzeug dieser Art (US-PS 34 05 433) ist die Schneidplatte eine sogenannte »negative Schneidplatte«, eine Schneidplatte also, die im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist. Diese Schneidplatte ist, soweit erkennbar, in der V-förmigen Ringnut so eingesetzt, daß die zu den Schneidkanten parallele Mittelebene der Schneidplatte in einer Radialebene bezüglich der Werkzeugachse liegt. Hierdurch ergibt sich zwar ein negativer radialer Spanwinkel; der negative radiale Spanwinkel und somit der Freiwinkel an der radialen Schneidkante sind jedoch nur sehr klein. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die negative Schneidplatte nur unter einem Freiwinkel an ss der axialen Schneidkante von 0° einsetzbar ist, was zu ungünstigen Schnittverhältnissen an dieser Schneide führt. Ein Verdrehen der Schneidplatte in dem Sinne, daß ein negativer axialer Spanwinkel zustande kommt, der einen günstigeren Freiwinkel mit sich bringt, ist fto nicht möglich, weil dann die Schneidkanten des Schneideinsatzes von den beiden oben definierten Mantellinien geschnitten würden, die Anlage der Schneidplatte also an Punkten ihrer Schneidkanten erfolgen würde, was diese gefährdet. (><;

Zur Erzielung großer Freiwinkel werden häufig sogenannte »positive Schneidplatten« verwendet, d. h. Schneidplatten mit trapezförmigem Querschnitt, die selbst bei Anordnung unter positivem Spanwinkei ausreichend große Freiwinkel gewährleisten (»Werkstattblatt 462« unter 5.4.1). Würde man jedoch eine solche positive Schneidplatte entsprechend dem Vorbild nach der US-PS 34 05 433 in die V-förmige Ringnut einsetzen, so läge die Schneidplatte mit ihren Schneidkanten an den beiden kegeligen Flächen des Grundkörpers an. Dies würde die Schneidkanten gefährden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug der eingangs angegebenen Gattung so auszubilden, daß auch an der axialen Schneidkante ein vergleichsweise großer Freiwinkel vorhanden ist, ohne jedoch auf die vorteilhafte Anlage der Schneidplatte im Grundkörper verzichten zu müssen, bei der die Schneidkanten der Schneidplatte von den in einer gemeinsamen Ebene liegenden Mantellinien der beiden kegeligen Flächen weder geschnitten noch berührt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Fräswerkzeug mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Schneidplatte eine an sich bekannte positive Schneidplatte verv. endet wird, die so eingebaut wird, daß die gemeinsame Ebene der Manteliinien der beiden kegeligen Flächen des Grundkörpers, an denen die Schneidplatte anliegt, bezüglich der Auflagefläche des Sitzes unter Anpassung des von den beiden kegeligen Flächen eingeschlossenen Winkels der V-förmigen Ringnut radial nach außen divergierend verläuft.

Durch die Verwendung einer an sich bekannten positiven Schneidplatte und die im obigen näher gekennzeichnete besondere Einbaulage wird erreicht, daß ein Freiwinkel an der axialen Schneidkante von mehr als 0° erzielt werden kann, wobei dennoch eine Anlage der Schneidkanten der Schneidplatte an den kegeligen Flächen der Ringnut vermieden wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß auch an der radialen Schneidkante ein beliebig großer Freiwinkel erzielt werden kann.

Anhand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Endansicht eines erfindungsgeinäßen Fräswerkzeuges,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Fräswerkzeuges in Richtung des Pfeiles 2 der F i g. 1,

F i g. 3 eine Seitenansicht des Fräswerkzeuges in Richtung des Pfeiles 3 der F i g. 1,

F i g. 4 eine schematische Ansicht des Fräswerkzeuges gemäß F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, wobei zur Veranschaulichung Teile weggebrochen sind.

Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Fräswerkzeug weist einen Grundkörper 10 mit einem Spindelende 12 auf. Der Grundkörper 10 ist an seinem werkzeugseitigen Ende mit einer V-förmigen Ringnut 13 versehen, die von zwei konischen Flächen 14 und einer umlaufenden Bodenfläche 16 gebildet wird. Mehrere sich axial erstreckende Schlitze 18 sind in dem Grundkörper 10 vorgesehen, und eine flache Platte 20 befindet sich in jedem Schlitz 18. Jede der flachen Platten 20 ist mit einer kleinen Nut 22 versehen, um sie mittels eines Stiftes im Grundkörper 10 festlegen zu können, wie bei 24 dargestellt. Die Oberseite der flachen Platte 20, die sich in die Ringnut 13 hineinerstreckt, bildet einen unteren Sitz 26 für eine Schneidplatte 28, die in der Ringnut 13 mittels einer Klemmpratze 30 und einer Schraube 32 festgespannt wird.

Bei der Schneidplatte 28 handelt es sich um eine positive Schneidplatte, um eine Schneidplatte also mit

trapezförmigem Querschnitt Die Schneidplatte 28 wird durch die Platte 20 und den Sitz 26 so positioniert, daß der Schnittvorgang unter einem negativen radialen Spanwinkel erfolgt, wie in F i g. 4 durch die radiale Linie 36 angedeutet wird, die sich durch die schneidende Schneidkante 39 der Schneidplatte 28 erstreckt Die Ringnut 13 ist so angeordnet, daß die Schneidspitze 38 der Schneidplatte 28 ein wenig über di-s Ende 40 des Grundkörpers 10 hinausragt. Wie in Fig.4 dargestellt, wird der Sitz 26 durch den Schütz 18 und die Platte 20 so positioniert, daß er etwas hinter und parallel zu der axialen Ebene 27 verläuft, wie es die verlängerte Linie 29 verdeutlicht. Die untere Grundfläche 42 der Schneidplatte 28 liegt am Sitz 26 an. Die Stirnflächen 44 der Schneidplatte berühren die Ringnut entlang einer gestrichelten Linie 45, die in einer durch die Linie 36 definierten radialen Ebene liegt. Die konischen Flächen 14 enthalten gerade Mantellinien, die mit den Linien 45 zusammenfallen und die sich in Richtung auf die Kegelspitze erstrecken. Die schneidfreien Schneidkanten 46 berühren nicht die Flächen 14 der Ringnut, da die die Schneidkanten enthaltende Grundfläche der Schneidplatte nicht in der die Werkzeugachse enthaltenden Ebene 36 liegt, die die Stirnseiten 44 der Schneidplatte entlang der Linie 45 berührt. Die Anordnung der dreieckigen positiven Schneidplatte 28 unter einem negativen radialen Spanwinkel schützt somit die schneidfreien Schneidkanten 46 vor einer Anlage an den Flächen der Ringnut, die im Betrieb oder durch das Festspannen zu einer Beschädigung der Schneidkanten führen könnte.

Der Keilwinkel der Schneidplatte 28 wird mit dem Durchmesser der Ringnut, der Anordnung des Sitzes 26 und der Dicke der Schneidplatte abgestimmt. Ein größerer Durchmesser der Ringnut bezüglich der Dicke der Schneidplatte bedingt einen kleineren Keilwinkel der Schneidplatte. Wird der Sitz 26 noch weiter hinter der radialen Ebene angeordnet, so verringert dies ebenfalls den Keilwinkel der Schneidplatte. Bei den beschriebenen geometrischen Verhältnissen ergeben dreieckige gleichseitige Schneidplatten mit einem Keilwinkel von 10° und einer Dicke von 0,317 cm einen negativen radialen Spanwinkel von 8°, wenn der Winkel der V-förmigen Ringnut 62° beträgt, das Fräswerkzeug einen Schneiddurchmesser von 3,81 cm besitzt und der Sitz 26 etwa 0,05 cm hinter der radialen Ebene 27 angeordnet ist.

Eine herkömmliche dreieckige Schneidplatte mit einem Keilwinkel von 5° kann unter einem negativen radialen Spanwinkel von 3° bis 8° eingesetzt werden.

Bei der Herstellung des Fräswerkzeuges kann die Ringnut 13 in einfacher Weise durch Drehen hergestellt werden, und die Schlitze 18, 34 können durch Fräsen hergestellt werden. Die Platten 20 werden in den Schlitz eingeführt und bei 24 mittels eines Stiftes festgelegt, und für jede Schraube 32 wird eine Gewindebohrung hergestellt. Vorzugsweise wird die Gewindebohrung für die Schraube 32 durch die Platte 20 hindurchgeführt, um eine zusätzliche Halterung für die Platten 20 während der gesamten Lebenszeit des Fräswerkzeuges
schaffen.

Statt dreieckiger positiver Schneidplatten können iiuch viereckige, sechseckige oder andere mehreckige positive Schneidplatten verwendet werden.

Die Geometrie der Schneidplatte und ihre Anordnung im Grundkörper wird anhand des in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die positive Schneidplatte mit einem Keilwinkel von 10° ist mit ihrer schneidenden Schneidkante 38 parallel zur Werkzeugachse angeordnet, wodurch sich ein axialer Spanwinkel von 0'' ergibt. Ein negativer radialer Spanwinkel von 8° wird durch den Winkel zwischen der

^s Schneidfläche 46 und der axialen Ebene, die durch die Werkzeugachse und den Schneidepunkt verläuft, festgelegt. Damit die konischen Flächen 14 die Flächen 44 der Schneidplatte entlang zweier Linien der axialen Ebene 36 berühren, muß der von den Flächen 14

ο eingeschlossene Winkel etwas größer als 60° sein, da das durch den Schnitt der Ebene 36 mil der Schneidplatte geformte Dreieck, dessen Grundseite in der Schneidkante 38 liegt, eine wahre Höhe aufweist (Fig.4) die etwas kleiner ist als die der dreieckigen

κ Fläche 46, die eine mit dem Dreieck gemeinsame Grundseite besitzt. Diese geringere Höhe ist zurückzuführen auf den Freiwinkel der Schneidplatte an der Schnittlinie der Flächen 44, wie es am innersten Ende der Schneidplatte in Fig.4 zu sehen ist. Der Tangens dieses Winkels für eine dreieckige Schneidplatte mit einem Keilwinkel von 10° ist zweimal der Tangens von 10°. Der genaue eingeschlossene Winkel A zwischen den konischen Flächen 14 ist eine Funktion des negativen radialen Spanwinkels von 8° und des Keilwinkels von 10° der Schneidplatte und läßt bich mittels folgender trigonometrischer Formel berechnen:

tan1/2»/4« = tan 30 sin 8 Yi tan 10 H '—Λ

V tan H J

w wobei »A«ei vas weniger als 62' (61,93) beträgt.

Die entsprechende Formel für eine dreieckige Schneidplatte mit einem Keiiwinkel von 5° lautet:

tani/2»/4« = tan30 ■ sin8 ( 2 tan 5 H -Λ.

,_s V tan 8 7

Der Einfluß einer Änderung des negativen radialen Spanwinkels auf den Winkel A soll durch nachfolgende Tabelle verdeutlicht werden:

-t° Negativer	Winkel A für	Winkel ·) für
Spanwinkel	Iü°-Schneidpiatte	5°-Schneidpiaue
1	60,30	60,14
	60,58	60,27
3	60,84	60.38
4	61,09	60,48
5	61,33	60,57
6	61,55	60,63
so 7	61.75	60,69
X	61,93	60,72
9	62,10	60,74
10	62,26	60,75
11	62.40	60,74
« 12	62,52	60,72

Der bevorzugte Bereich für den negativen radialen Spanwinkel bei Verwendung einer 10°-Schneidplatte erstreckt sich von 4° bis 12°.

zu ho Aus der vorstehenden Tabelle kann abgeleitet werden, daß bei Verwendung einer 5°-Schneidplatte die Änderungsmöglichkeilen des Winkels A für entsprechen Je Änderungen des negativen Spanwinkels nicht so groß sind wie bei einer 10^c-Schneidplatte; es wird jedoch wiederum ein negativer radialer Spanwinkel benutzt, der sicherstellt, daß die Ebene der Schneidkanten der Schneidplatte gegenüber der die Mantellinien enthaltenden Eineriffsebene versetzt ist.

llier/u 1 IiIaII Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Fräswerkzeug mit einem Grundkörper, der eine an der Umfangsfläche umlaufende V-förmige Ringnut zur Aufnahme mindestens einer polygonförmigen Schneidplatte aufweist, wobei die Schneidplatte durch Befestigungsmittel mit einer ihrer Polygonflächen gegen einen in der Ringnut angeordneten Sitz unter negativem radialem Span winkel ι ο festgespannt ist und mit zwei ihrer Seitenflächen an in einer gemeinsamen Ebene liegenden Mantellinien der kegeligen Flächen der V-förmigen Ringnut so anliegt, daß diese Mantellinien die Schneidkanten des Schneideinsatzes weder schneiden noch beruhren, dadurch gekennzeichnet, daß als Schneidplatte eine an sich bekannte positive Schneidplatte verwendet wird, die so eingebaut wird, daß die gemeinsame Ebene (36) der Mantellinien der beiden kegeligen Flächen (14) des Grundkörpers (10), an denen die Schneidplatte (28) anliegt, bezüglich der Auflagefläche des Sitzes (26) unter Anpassung des von den beiden kegeligen Flächen eingeschlossenen Winkels (A) der V-förmigen Ringnut (13) radial nach außen divergierend verläuft.