DE2925193C2 - Planfräsmesserkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Planfräsmesserkopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Ein solcher Planfräsmesserkopf ist aus der DE-OS 2016193 bekannt. Bei diesem Planfräsmesserkopf werden die Nebenschneidkanten durch die Schnittkanten der Nebenflächen mit den Seitenflächen der Wendeschneidplatten gebildet, derart, daß die Hauptschneidkanten und Nebenschneidkanten in der Ebene der zugehörigen Seitenfläche liegen. Da somit die beiden Schneidkanten in einer gemeinsamen radialen Ebene liegen, in dieser radialen Ebene jedoch einen Winkel miteinander einschließen, verlaufen die Bahnen der durch die beiden Schneidkanten hervorgerufenen Späne konvergierend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Planfräsmesserkopf der angesprochenen Gattung so weiterzubilden, daß ein gegenseitig ungestörter Ablauf der Späne von Haupt- und zugehöriger Nebenschneidkante ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Planfräsmesserkopf mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 als kennzeichnend herausgestellten Merkmale gelöst.

Aufgrund der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Schneidengeometrie laufen die Späne von der Haupt- und der zugehörigen Nebenschneidkante in divergierenden Richtungen ab. Es kommt somit zu einem gegenseitig ungestörten Ablaut der Spane von Haupt- und Nebenschneidkante. Von besonderem Vorteil ist, daß der Schneiddruck im Bereich, in dem Hauptschneidkante und Nebenschneidkante zusammentreffen, kleiner ist als bei dem Planlräsmesserkopf nach der eingangs genannten Entgegenhaltung.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Planfräsmesserkopf hat sich insbesondere zur Bearbeitung von harten Werkstoffen wie Titan als besonders vorteilhaft erwiesen. Bei Vei^uchen hat sich gezeigt, daß sich bei relativ hohen Schnittgeschwindigkeiten und vergleichsweise großer Schnittiefe eine außergewöhnlich hohe Oberflächengüte ergibt, was im allgemeinen eine Nachbearbeitung überflüssig macht. Dennoch zeichnet sich der erfindungsgemäß ausgebildete Planfräsmesserkopf durch hohe Standzeiten aus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zei^t

Fi g. 1 eine Teilansicht eines Planfräsmesserkopfes:

F i g. 2 einen Teilschnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1; F i g. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. I:

Fig.4 eine vergrößerte Vorderansicht einer der in Fig. 1 gezeigten Wendeschneidplatten;

Fig. 5 eine Seitenansicht der in Fig.4 gezeigten Wendeschneidplatte.

Der in Fig. 1 dargestellte Planfräsmesserkopf 10 besitzt eine Anzahl von in Umfangsrichtung gleichmä-Big verteilten Aufnahmetaschen mit rechtwinkligen Anlageflächen 11, 12 und einer in einer Spannut 14 endenden Bodenfläche 13. Senkrecht verlaufend und zur Bodenfläche 13 jeder Aufnahmetasche ist eine Gewindebohrung 15 für eine Halterungsschraube vorgesehen.

Der gezeigte Planfräsmesserkopf ist mit 16 Aufnahmetaschen, von denen drei in Fig. I gezeigt sind, versehen. Jede der Aufnahmetaschen enthält eine Wendeschneidplatte 16 mit einer Hauptschneidkante 17 und einer Nebenschneidkante 18. Die schräg verlaufenden Seitenflächen 20, 21 werden über Schrauben 22 gegen die Anlageflächen II, 12 angedrückt. Der Planfräsmesserkopf, der zum Stirnfräsen von Titan geeignet ist, ist so angeordnet, daß die Hauptschneidkante 17 mit einer Radiallinie einen Wickel 23 von etwa 25° einschlieQt; der Freiwinkel der Nebenschneidkante 18 — entlang einer diagonalen Linie 24 — beträgt etwa 15°, wie am besten aus der Teildarstellung der Fig. 3 ersichtlich ist. Hierdurch ergibt sich eine maximal

mögliche Schneidtiefe, die durch das Ende der Hauptschneidkante 17 bestimmt ist, wie bei 25 in F i g. 2 angedeutet ist.

Jede Seite der Wendeschneidplatten einschließlich der an den Polygonecken vorgesehenen Nebenflächen verläuft unter einem Winkel von etwa ti" (vergl. Fig.5), der einem Keilwinkel von ungefähr 79° entspricht Bei der Wendeschneidplatte handelt es sich daher um eine sogenannte positive Wendeschneidplatte.

Die Länge der Nebenschneidkante 18 wird durch die in F i g. 4 angegebene Abmessung 27 festgelegt, die im Fall einer I-Zoll-Wendeschneidplatte in der Größenordnung von 13,7 mm liegt. Jede Ecke 28 der Wendeschneidplatte ist vorzugsweise leicht abgerundet, beispielsweise mit einem Radius von 0,79 mm, was die Wendeschneidplatte sowohl zum rechts- wie auch linksgängigen Fräsen geeignet macht. Die Dicke 29 (F i g. 5) der Wendeschneidplatte liegt in einer üblichen Größenordnung von 6,35 mm. Ferner wird eine zentrale Gewindebohrung 30 für die Halteschraubc verwendet, die miliig angeordnet bezüglich der Gewindebohrung um ungefähr 03 mm—0,46 mm versetzt ist, um dadurch eine feste Anlage an den Anlageflächen 11, 12 wie auch an der Bodenfläche 13 sicherzustellen. Die obere Kante der Anlagefläche 12 ist, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ausgespart, um die Gefahr einer Fehlausrichtung der zugehörigen Seitenfläche der Wendeschneidplatte auf ein Minimum herabzusetzen. Der Planfräsmesserkopf ist an seinem Außsnumfang mit einer konisch ausgebildeten Fläche 32 versehen, die näherungsweise parallel zu der unwirksamen Schneidkante 21 der eingesetzten Wendeschneidplatten verläuft.

Ein Planfräsmesserkopf mit den angegebenen Abmessungen und einem Gesamtdurchmesser von 254 mm hat bei der Bearbeitung von Titan bemerkenswerte Ergebnisse erbracht. So hat sich gezeigt, daß sich bei einer Drehgeschwindigkeit von 3,048 m/min eine Schneidtiefe von bis zu 2,54 mm unter einem Tischvorschub von »/,51 mm pro Wendeschneidplattenvorschub eine vollständig befriedigende Oberflächengüte in einem einzigen Arbeitsgang ergibt, daß also keine mehreren Bearbeitungsschrittc wie Vorfräsen. Fertigfräsen und zusätzliches Läppen von Hand erforderlich sind. Es zeigte sich somit, daß in extrem geringer Zeit eine hohe Oberflächengüte erzielt werden konnte, wobei dennoch die Abnutzung der Wendeschneidkanten relativ gering blieb.

Dieses bemerkenswerte Ergebnis wird auf eine Anzahl von Faktoren zurückgeführt: Es wurde beobachtet, daß kontinuierlich aufgerollte Späne einer Lange entsprechend dem überstrichenen Bereich jeder Wendeschneidplatte und eine sich aus der obigen Vorschubgeschwindigkeit ergebenden Dicke radial von der Spannut 14 abgingen, ohne den Planfräsmesserkopf zu berühren, während äußerst schmale Späne, die als »fuzz« bekannt sind und von der Nebenschneidkante 18 erzeugt werden, nach innen abgeführt werden. Hierdurch "entsteht ein divergierender Spanverlauf am kritischen Schnittpunkt 19, wodurch der Schneiddruck am Schnittpunkt auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die Scherwirkung der Hauptschneidkante, die selbst bei einer relativ geringen Schnittiefe über fast ihrer gesamten Länge wirksam ist, ermöglicht außergewöhnlich hohe Vorschubjjeschwindigkeiten. Dadurch, daß die Länge der Nebenschneidkante ausreichend groß entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit gewählt wurde, ergab sich sofort eine außergewöhnlich hohe Oberflächengüte, ohne daß irgendwelche anfänglichen Anlaufzeiten und ohne daß eine präzise Abstimmung oder Einstellung einzelner Wendeschneidplatten beim Einbau erforderlich gewesen wären. Obwohl eine der 16 Wendeschneidplatten unvermeidlich etwas höher liegt als die übrigen Wendeschneidplatten, wird somit aufgrund der Tatsache, daß ihre Nebenschneidkante die eigene vorhergehende Schnittbahn bei jeder Umdrehung überlappt, eine kontinuierliche glatte Oberfläche von gleichförmigem Profil sichergestellt Versuche mit verschiedenen Winkeln 23 der Hauptschneidkante 17 ergaben, daß für Titan der Wert 25° optimal ist, wobei ein annehmbarer Bereich zwischen 20° und 30° liegt. 15° zeigte sich als optimal für rostfreien Stahl und alle anderen Stähle sowie für alle anderen Metalle, wobei 10° bis 30° einen annehmbaren Bereich bilden. Obwohl bei bestimmten Metallen brauchbar, ergibt sich bei einem Winkel 23 von weniger als 10° die Möglichkeit einer Stoßbeanspruchung der gesamten Hauptschneidkante 17 beim Eintritt in das Wer'.-iück, im Gegensatz zu einem vorn Schnittpunkt 19 ausgt;b?nden progressiven Schneideingriff.

Wenn man den Winkel 23 als primäre Erwägung zuerst festlegt und die Nebenschneidkante 18 in der Schr.eidebene anordnet, sollte der Freiwinkel der Nebenschneidkante auf der diagonalen Linie normal zur Nebenschneidkante 18 so groß gewählt werden, daß sich eine Verlängerung der Hauptschneidkante 17 in axialer Richtung ergibt, die ausreicht, um die maximale Schneidtiefe abzudecken. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich bei einem Freiwinkel von 15° eine maximale Schneidtiefe von ungefähr 2,5 mm, was im Fall von Titan die meisten praktischen Anwendungsfälle deckt. Etwas größere Schneidtiefen können beim Bearbeiten von Stahl oder anderen Metallen gewählt werden, und ein Bereich von 3° bis 30° ist für sehr leichte bis schwere Schneidtiefen angemessen.

Da die Länge der Nebenschneidkante mit der Länge der für eine maximale Schnittiefe zur Verfugung stehenden Hauptschneidkante, bei einem vorgegebenen F.eiwinkel, proportional klein wird, kann die Länge der Nebenschneidkante für Anwendungsfälle, bei denen eine extreme Oberflächengüte nicht kritisch ist verringert werden, im Vertrauen darauf, daß mehr als eine Wendeschneidplatte ihre Nebenschneidkante zum Einsatz bringt. In einem solchen Fall wird bei der Erstbenutzung des Planfräsmesserkopfes die vorstehende Nebenschneidkante eingeschliffen, und die Oberflächengüte verbessert sich, wenn mehr Nebenschneidkanten anschließend ins Spiel kommen. Der beschriebene Planfräsmesserkopf erfordert keine spezielle Abmessung der Wendeschneidplatten oder Einstellung beim Einbau: vielmehr liefert er extrem hohe Oberflächengüte bei nur herkömmlicher Präzisionsbearbeitung der Aufnahmetaschei: und der Wendeschneidplatten. Um bei praktischen Anwendungsfällen eine maximaic Standzeit zu erzielen, sollte die Schnittbreite auf ungefähr 75% des wirksamen Schneiddurchmessers beschränkt weraen, um einen Eintritt des Schnitts bei einer Spatidicke von »0« zu verhindern.

Wenn auch bei dem hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel viereckige Wendeschneidplatten mit abgeschrägten Ecken verwendet werden, lassen sich jedoch ähnliche Ergebnisse mit dreieckigen oder

(.5 fünfeckigen Wendeschneidplatten erzielen. Bei jeder derartigen alternativen Ausführungsform ist der Winkel 23 der Hauptschneidkante der Ausgangspunkt, die benachbarte Nebenschneidkante in der Schneidebene

der zweite Faktor, und der Freiwinkel ist dann lediglich entsprechend der maximalen Schneidtiefe zu wählen, während die letzte Überlegung die Lage der Aufnahmetasche für die richtige Anordnung der Wendeschneidplatte ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Planfräsmesserkopf mit in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Wendeschneidplatten mit je zwei polygonalen Deckflächen, mit die Deckflächen verbindenden Seitenflächen, mit Hauptschneidkanten, die durch die Schnittkanten der Seitenflächen mit einer der Deckflächen gebildet sind und unter einem Einstellwinkel von weniger als 90° eingestellt sind, wobei die besagte Deckfläche die Freifläche für die Hauptschneidkanten und die Seitenflächen die Spanflächen der jeweils zugehörigen Hauptschneidkante bilden (Tangentialanordnung), und mit Nebenschneidkanten, die jeweils durch eine Schnittkante einer an der jeweiligen Polygonecke vorgesehenen Nebenfläche mit einer Räche der Schneidplatte gebildet sind und an eine Hauptschneidkante anschließen, wobei in axialer Draufsicht auf den Fräser die Hauptschneidkanten von ihrem Schnittpunkt mit den Nebenschneidkanten aus entgegen der Drehrichtung des Fräsers verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschneidkanten (18) durch die Schnittkanten der Nebenflächen mit der Freifläche der zugehörigen Hauptschneidkante (17) gebildet sind und daß die Nebenschneidkanten (18) von ihrem Schnittpunkt (IS) mit der Hauptschneidkante (17) aus gesehen entgegen der Drehrichtung des Fräsers verlaufen.

2. Planfräsmesserkopf nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (23) zwischen der HauptschncJkante (17) und der durch den Schnittpunkt (19) von Haupt und rv'.'benschneidkante und die Fräserachse verlaufenden Radiallinie zwischen 10° und 30°, insbesondere bei If ,liegt.

3. Planfräsmesserkopf nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung von Titan der Winkel (23) zwischen der Hauptschneidkante (17) und der durch den Schnittpunkt (19) von Haupt- und Nebenschneidkante und die Fräseachse verlaufenden Ebene zwischen 20° und 30°. insbesondere bei 25°, liegt.

4. Planfräsmesserkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel der Nebenschneidkante (18) zwischen 3° und 30°, insbesondere bei 15°, liegt.

5. Planfräsmesserkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneidkante (17) etwa doppelt so lang ist wie die Ncbensfehneidkante (18).

6. Planfräsmesserkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeschneidplatten sogenannte Positivwendeschncidplatten sind.

7. Planfräsmesserkopf nach Anspruch 7, dadurch !gekennzeichnet, daß der Keilwinkel zwischen der Freifläche und den Neben- bzw. Seitenflächen mehr als 70", vorzugsweise 79", beträgt.