DE29506243U1 - Einspannvorrichtung für eine Schneidplatte, mit dieser versehenes Fräswerkzeug, insbesondere zum Hochgeschwindigkeitsfräsen und Schneidplatte hierzu - Google Patents

Description

Entwicklungszentrum für Zerspanungstechnik GmbH & Co. KG An den Stegmatten 7, 77933 Lahr

Einspannvorrichtung für eine Schneidplatte, mit dieser versehenes Fräswerkzeug, insbesondere zum Hochgeschwindigkeitsfräsen und Schneidplatte hierzu

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie auf ein Fräswerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8 und eine zur Verwendung in diesem Fräswerkzeug vorgesehene Schneidplatte.

Aus der DE 31 25 185 Al ist ein Fräswerkzeug mit einem kreisscheibenförmigen Grundkörper bekannt, in dessen stirnseitigem Außenumfangsbereich eine Anzahl von Schneidplatten befestigt sind. Zur Befestigung jeder Schneidplatte ist eine Klemmschraube vorgesehen, welche durch eine in der Schneidplatte vorgesehene Befestigungsbohrung hindurchgeführt ist. Die Klemmschraube liegt mit einem Kopfabschnitt an der Schneidplatte an und preßt diese gegen einen auf einem Schneidplattenträger ausgebildeten Anlageflächenabschnitt. Um ein möglichst exaktes Positionieren jeder Schneidplatte zu ermöglichen, ist die Schneidplattenposition über eine Feinjustiereinrichtung radial einstellbar. Alternativ zu einer derartigen Ausführungsform mit lösbar befestigten Schneidplatten ist es auch möglich, die Schneidplatten in den Grundkörper einzulöten und anschließend auf Maß nachzuschleifen. Derartig ausgestaltete Fräswerkzeuge können mit relativ hoher Drehzahl betrieben werden und weisen eine hohe Rundlaufgenauigkeit auf, jedoch können die einzelnen Schneidplatten im allgemeinen nicht erneuert bzw. ausgewechselt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genau und zuverlässig zu bewerkstelligende hochfeste Befestigung einer Schneidplatte bei möglichst günstiger Belastung des Schneidplattenwerkstoffes zu ermöglichen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 8 angegebenen Merkmalskombinationen gelöst.

Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung bzw. das entsprechend ausgestaltete Fräswerkzeug hat gegenüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile. So wird es auf besonders günstige Weise möglich, eine Schneidplatte in einer, innere Spannungskonzentrationen vermeidenden Weise positionsgenau zu spannen und ein selbsttätiges Lösen der Schneidplatte beispielsweise unter Einwirkung von Zentrifugalkräften selbst bei relativ geringer Vorspannung des Spannelementes zu verhindern. Zudem wird es auf besonders vorteilhafte Weise möglich, die in der Einspannvorrichtung bzw. in dem Fräswerkzeug zu befestigende Schneidplatte vermittels der die Haltekräfte übertragenden Anlageflächen in eine äußerst exakt festlegbare Befestigungsposition zu drängen. Zudem wird es möglich, eine besonders starre und schwingungsarme Befestigung der Schneidplatte zu gewährleisten. Durch die erfindungsgemäße Befestigung der Schneidplatte wird überdies eine besonders effektive Kühlung der Schneidplatte möglich, da diese nicht mit Ausnehmungen versehen ist und eine Wärmeableitung über zwei relativ großflächige Kontaktflächen möglich wird. Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Fräswerkzeug sind einfach zu handhaben und insbesondere der Schneidplattenwechsel gestaltet sich als äußerst bedienerfreundlich und kann gegebenenfalls unmittelbar an einer Werkzeugmaschine durchgeführt werden. Durch das erfindungsgemäß ausgestaltete Fräswerkzeug wird ein Maschinenbediener in die Lage versetzt, mit wenigen Handgriffen bei Erreichen eines Verschleißkriteriums das Fräswerkzeug bzw. den Messerkopf mit neuen Wechselplatten zu bestücken und auf aufwendige Einstell- und Spannarbeitsschritte sowie insbesondere auf ein nachträgliches Auswuchten, Vermessen oder Feinjustieren des Fräswerkzeuges zu verzichten.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Einspannvorrichtung ist dadurch gegeben, daß der Anlageflächenabschnitt eben ist.

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Ein derartiger Anlagenflächenabschnitt ist fertigungstechnisch besonders günstig und unter Einhaltung geringster Form- und Lagetoleranzen herstellbar und ermöglicht eine translatorische Relativbewegung der Schneidplatte. In vorteilhafter Weise ist auch die Druckfläche eben ausgebildet. Dadurch wird zudem eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Spannelement und der Schneidplatte möglich. Der Anlageflächenabschnitt und die Druckfläche definieren nunmehr einen keilförmigen Zwischenraum, wodurch ein System bereitgestellt wird, das einer Verschiebung der Schneidplatte beispielsweise unter Einwirkung einer Zentrifugalkraft eine sich selbsttätig erhöhende Haltekraft entgegensetzt. Zudem wird es durch dieses Befestigungssystem möglich, die Schneidplatte in eine vorgegebene Position beispielsweise gegen einen Anschlag zu drängen.

Eine zur Gewährleistung einer besonders günstigen Anlage der Druckfläche an der Schneidplatte vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß das Spannelement um einen Drehpunkt schwenkbewegbar ist. Diese Schwenkbewegbarkeit des Spannelementes kann in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß das Spannelement auf einer der Druckfläche gegenüberliegenden Seite mit einem insbesondere konvex ausgebildeten Zylinderflächenabschnitt mit einer durch den Drehpunkt verlaufenden Achse versehen ist. In vorteilhafter Weise stützt sich dabei der Zylinderflächenabschnitt des Spannelementes an einem insbesondere konkav ausgebildeten Zylinderflächen-Abstützabschnitt ab, wobei der Zylinderflächen-Abstützabschnitt mit dem Zylinderflächenabschnitt des Spannelementes in Preßkontakt bringbar ist und der Zylinderflächen-Abstützabschnitt und der Anlageflächenabschnitt vorzugsweise einstückig, d.h. aus einem Grundkörper ausgebildet sind.

Eine zur Erzeugung einer durch das Spannelement übertragenen Spannkraft besonders günstige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß das Spannelement mittels einer Schraubeneinrichtung, insbesondere einer durch das Spannelement hindurch, und zur Anlagefläche im wesentlichen parallel verlaufen-

den Schraube kraftbeaufschlagt ist. Bei einer derartigen Ausführungsform wird es in vorteilhafter Weise möglich, eine äußerst hohe und über das Schraubenanzugsmoment festlegbare Mindest-Haltekraft aufzubringen.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vermittels der vorstehend beschriebenen Einspannvorrichtung ein Fräswerkzeug bzw. ein Messerkopf zum Hochgeschwindigkeitsfräsen geschaffen. Das Fräswerkzeug umfaßt einen kreisscheibenförmigen Grundkörper mit einer zentralen Bohrung und im Bereich des äußeren Umfanges um den Grundkörper verteilten, zu einer Stirnseite des Grundkörpers hin offenen Ha1terungsausnehmungen zur Aufnahme und Halterung je einer Schneidplatte mit im wesentlichen radial zu einer Achse des Fräswerkzeuges verlaufender Hauptebene, wobei sich das Fräswerkzeug dadurch auszeichnet, daß in jeder Halterungsausnehmung eine Einspannvorrichtung mit einem im wesentlichen radial verlaufenden Schneidplattenanlageflächenabschnitt und einer im wesentlichen radial verlaufenden Druckfläche, ausgebildet ist, wobei der Schneidplattenanlageflächenabschnitt und die Druckfläche einen Zwischenraum definieren, der sich zu einem radial auswärts liegenden, stirnseitigen Spitzenbereich der jeweiligen Schneidplatte hin verjüngt. Die Schneidplatten sind somit formschlüssig gehaltert und die vorhandenen Berührungsflächen zwischen den einzelnen Komponenten führen zu einer reproduzierbaren Raumlage der jeweiligen Schneidplatte nach einem Verspannen der einzelnen Teile gegeneinander. Die hierbei realisierte Schneidplatteneinspannung beinhaltet eine Fliehkraftsicherung der Schneidplatte, die den Einsatz des Fräswerkzeuges im Hochgeschwindigkeitsbereich (ein Drehzahlbereich mit beispielsweise Schnittgeschwindigkeiten von mehr als 6000 m/min) erlaubt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Fräswerkzeuges ist die Druckfläche an einem in die jeweilige Halterungsausnehmung eingesetzten Spannelement ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise zwischen die jeweilige Schneidplatte und das Spannelement ein Zwischenstück einzusetzen.

Mit Vorteil ist das Fräswerkzeug gemäß der Erfindung so ausgestaltet, daß an jedem Spannelement auf einer der Druckfläche gegenüberliegenden Seite eine insbesondere konvex ausgebildete Zylinderflanke ausgebildet ist. Dadurch wird ein besonders günstiger Angleich der Druckfläche an die jeweilige Schneidplatte möglich. In vorteilhafter Weise verläuft dabei eine durch die Zylinderflächenflanke definierte Schwenkachse im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Fräswerkzeuges. Bei dieser Ausgestaltung ist eine besonders günstige Anpassung der Druckfläche an die Schneidplatte möglich. In vorteilhafter Weise liegt dabei ein durch die Zylinderflächenflanke definierter Drehpunkt des Spannelementes außerhalb der Druckfläche, insbesondere innerhalb des Spannelementes. Durch die Lage des Drehpunktes kann in vorteilhafter Weise Einfluß auf die Steigerung der die Schneidplatte haltenden Haltekraft genommen werden. Mit Vorteil verläuft dabei die Schwenkachse senkrecht zu einer zentral durch die Druckfläche verlaufenden Druckflächen-Normalen.

Eine günstige Ausgestaltung des Fräswerkzeuges wird dadurch erreicht, daß in einer zur Fräswerkzeugachse radialen und quer durch die Schneidplatten verlaufenden Schnittebene eine mit der Druckfläche gebildete Schnittlinie in Verlängerung durch einen innersten Fräserachsenbereich bzw. durch die Fräserachse hindurch verläuft. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Fräswerkzeuges wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Innenbereich des Grundkörpers ein insbesondere zylindrisches Anschlagelement, beispielsweise ein präzisionsgeschliffener Anschlagzapfen vorgesehen ist, und daß radial einwärts gerichtete Seitenflanken der Schneidplatten an dem Anschlagelement anliegen. Dadurch wird auf überraschend einfache Weise eine hohe Plan- und Rundlaufgenauigkeit des Fräswerkzeuges erreicht. Das beispielsweise nach der Zentralachse des Fräswerkzeuges geschliffene Anschlagelement - im folgenden auch als Anschlagzapfen bezeichnet - des Grundkörpers und eine beispielsweise plan-geschliffene Planringfläche bewirken, daß neben den Fertigungstoleranzen der Schleifarbeiten im &mgr;&idiagr;&eegr;-Bereich

nur noch die Maßtolerenzen der jeweiligen Schneidplatte auf die Plan- und Rundlaufgenauigkeit des Fräswerkzeuges Einfluß nehmen. Die bei dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug vorgesehene Befestigungsvorrichtung und die maßhaltig bearbeiten für die Befestigungsposition der Schneidplatten maßgeblichen Anlageflächen verkleinern die Positionstoleranzen der Schneidplatten, die bei den herkömmlichen Zusammengesetzen Fräswerkzeugen, bei welchen die Schneidplatten beispielsweise über Zwischenträger einstellbar befestigt sind, im Rahmen eines Feinjustiervorganges ausgeglichen werden müssen. Da die Schneidplatten unmittelbar in radialer Richtung an dem Anschlagelement bzw. Anschlagzapfen anliegen und zudem auch in axialer Richtung gegen eine exakt definierte Anlagefläche gedrängt werden, wird die bisher im ungünstigsten Falle auftretende Addition der sich gegebenenfalls während des Betriebs verändernden Toleranzen der Schneidplattenbefestigungsvorrichtungen mit den Toleranzen der Schneidplatten unterbunden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schneidplatte zur Anwendung beispielsweise in dem vorstehend beschriebenen Fräswerkzeug geschaffen, wobei sich die Schneidplatte dadurch auszeichnet, daß diese einen Anlageflächenabschnitt und einen Druckflächenabschnitt aufweist, wobei der Anlageflächenabschnitt und der Druckflächenabschnitt auf einander gegenüberliegenden Schneidplattenseiten derart ausgebildet sind, daß diese einen sich zu einem Schneidkantenbereich der Schneidplatte hin verjüngenden Befestigungsabschnitt definieren. Diese Schneidplatte ist in dem vorstehend beschriebenen Fräswerkzeug bzw. der vorstehend beschriebenen Einspannvorrichtung positionsgenau spannbar. Das positionsgenaue Spannen dieser Schneidplatte wird gemäß der Erfindung dadurch möglich, daß die Schneidplatte gegen maßhaltige Anlageflächen, welche insbesondere ein im wesentlichen orthogonales Anlageflächensystem bilden, gedrängt wird. Die Positionstoleranzen des Schneidkantenabschnittes der Schneidplatte (relativ zur Fräswerkzeugachse) in montiertem Zustand hängen nunmehr nur noch von den Maßtoleranzen der Schneidplatte, insbesondere

den Positionstoleranzen des Schneidkantenbereiches der Schneidplatte zu den mit den Anlageflächen in Berührung tretenden Flächenabschnitten, sowie den Positionstoleranzen der Anlageflächen des Fräswerkzeuges bzw. der Einspannvorrichtung ab. Da sowohl die Anlageflächen der Schneidplatte als auch die für die Positionierung der Schneidplatte maßgeblichen Anlageflächen des Fräswerkzeuges bzw. der Einspannvorrichtung in fertigungstechnisch besonders günstiger Weise gefertigt werden können, wird die Einhaltung äußerst enger Toleranzbereiche möglich.

Eine besonders günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schneidplatte ist dadurch gegeben, daß die Schneidplatten-Druckfläche und/oder der Schneidplatten-Anlageflächenabschnitt eben ausgebildet sind. Bei dieser Ausgestaltung ist in besonders günstiger Weise eine äußerst hohe Endmaßgenauigkeit der Schneidplatte gewährleistbar.

Mit Vorteil ist die Schneidplatte derart ausgestaltet, daß ein in Einbaustellung der Schneidplatte der Achse des Fräswerkzeuges zugewandter Schneidplattenflächenabschnitt einen vorbestimmten Abstand zu einer Schneidkante der Schneidplatte aufweist und insbesondere eben ausgebildet ist, zur Festlegung einer Radial-Position der Schneidplatte in dem Fräswerkzeug. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Plan- und Rundlaufgenauigkeit des Fräswerkzeuges gewährleistbar.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges,

Fig. 2a einen Längsschnitt durch das Fräswerkzeug gemäß Fig. 1,

Fig. 2b eine Draufsicht auf das Fräswerkzeug gemäß Fig. 2a,

Fig. 3a einen Längsschnitt durch ein Fräswerkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einem separat aus gebildeten Anschlagzapfen,

Fig. 3b eine Draufsicht auf das Fräswerkzeug gemäß Fig. 3a,

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung zur Verdeutlichung der räumlichen Lage der Anlagefläche relativ zur Druck fläche,

Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung zur Verdeutlichung der die Schneidplattenposition bestimmenden Anlageflächen,

Fig. 6 eine Schemadarstellung zur Verdeutlichung der ReIativbewegungsmöglichkeiten der Druckfläche relativ zur Anlagefläche.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des Fräswerkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Fräswerkzeug weist einen kreisscheibenförmigen Grundkörper 1 mit einer zentralen Durchgangsbohrung 2 und im Bereich des äußeren Umfanges des Grundkörpers 1 gleichmäßig verteilte, zu einer Stirnseite des Grundkörpers hin offene Halterungsausnehmungen 3 zur Aufnahme und Halterung je einer Schneidplatte 4 auf. Jede Schneidplatte 4 ist in der jeweiligen Halterungsausnehmung 3 mittels eines Spannelementes 5 festspannbar. Jedes der Spannelemente 5 ist vermittels einer Differentialschraube 6 in der jeweiligen Halterungsausnehmung 3 festspannbar. Zur Befestigung des Grundkörpers 1 an einem im Folgenden als Spannring 7 bezeichneten Adapter ist eine Anzahl von Befestigungsschrauben 8 vorgesehen, welche in axiale Befestigungsbohrungen 9 und in entsprechende Gewindebohrungen 9a einschraubbar sind. Der Spannring 7 weist eine plangeschliffene radiale

Flanschfläche 10 auf, welche mit einer ebenfalls plangeschliffenen Montagefläche des Grundkörpers 1 in Preßkontakt bringbar ist. An dem Spannring 7 ist bei dieser ersten Ausführungsform einstückig mit dem Spannring ein präzxsionsgeschliffener Anschlagzapfen 11 ausgebildet, welcher mit einem durch das Bezugszeichen 12 gekennzeichneten Flächenabschnitt der jeweiligen Schneidplatte in Berührungskontakt bringbar ist und dadurch die Radialposition jeder Schneidplatte 4 festlegt.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Grundkörper 1 aus Stahl und der Spannring 7 aus einem Nicht-Eisen-Werkstoff vorzugsweise einer Aluminiumlegierung gefertigt. Die dadurch erreichbare Massenreduzierung führt neben einer verbesserten Handhabbarkeit des Werkzeuges auch zu einer Reduzierung der Belastungen der entsprechenden Wellen-Lagerungen der Werkzeugmaschine. In insbesondere für das Hochgeschwindigkeitsfräsen besonders vorteilhafter Weise wird auch das Massenträgheitsmoment des Werkzeuges reduziert und ein dennoch hochfestes und verschleißunempfindliches Werkzeug geschaffen.

Jede der Halterungsausnehmungen 3 ist mit einer präzisionsbearbeiteten Anlageflache 14 versehen, welche mit der durch das Bezugszeichen 15 gekennzeichneten Fläche der entsprechenden Schneidplatte 4 in Preßkontakt bringbar ist. Die axiale Position jeder Schneidplatte in der jeweiligen Halterungsausnehmung 3 wird durch eine in jeder Halterungsausnehmung 3 vorgesehene Bodenanlagefläche 16 festgelegt. Jede der Bodenanlageflächen 16 ist ebenfalls präzisionsbearbeitet und steht mit einer Unterseite der jeweiligen Schneidplatte 4 in Preßkontakt. Die Flächen 14 und 16 jeder Halterungsausnehmung 3 und die präzisionsgeschliffene Zylinderwandung des Anschlagzapfens 11 definieren in jeder Halterungsausnehmung 3 ein Anlageflächensystem, durch welches die jeweilige Schneidplatte in einer vorbestimmten Endposition festspannbar ist. Zum Festspannen jeder Schneidplatte 4 in der jeweiligen Halterungsausnehmung wird das Spannelement 5 vermittels der Differentialschraube 6

zu dem Grundkörper 1 hin gedrängt. Dabei stemmt sich eine Druckfläche 17 des Spannelementes 5 gegen eine Schneidplattendruckflache 16a der Schneidplatte 4. Die Schneidplattendruckfläche 16a verläuft zur Sehneidplattenanlageflache 15 derart geneigt, daß an der Schneidplatte 4 ein sich zu einem Schneidbereich 18 hin verjüngender keilförmiger Einspannabschnitt entsteht, welcher sich vorzugsweise über wenigstens zwei Drittel der Gesamtlänge der Schneidplatte 4 erstreckt.

Beim Anspannen des Spannelementes wird dieses im wesentlichen parallel zur Anlagefläche 14 bewegt. Zugleich stützt sich das Spannelement 5 über einen Zylinderflankenabschnitt 19 an einem Zylinderflankenabstützabschnitt 20 ab. Hierbei verstemmt das Spannelement 5 die Schneidplatte 4 in der jeweiligen Halterungsausnehmung 3 und preßt die Schneidplatte 4 gegen die Anlagefläche 14, gegen die Bodenanlagefläche 16 und gegen den Anschlagzapfen 11. Die Schneidplatte 4 nimmt somit eine exakt vorbestimmte Position in der jeweiligen Halterungsausnehmung 3 ein. Aufgrund der hierbei getroffenen Konfiguration der zur Kraftübertragung vorgesehenen Kontaktflächen ist die Schneidplatte 4 in dem Fräswerkzeug formschlüssig gehaltert. Das heißt, selbst wenn das Spannelement 5 unter einer nur geringen Kraft gegen den Grundkörper 1 gedrängt wird, ist die Schneidplatte dennoch fliehkraftsicher in der jeweiligen Halterungsausnehmung 3 gehaltert. Auch das Spannelement 5 selbst kann nicht aus der jeweiligen Halterungsausnehmung 3 unter Einwirkung von Fliehkräften geschleudert werden. Aufgrund der großflächigen Kraftübertragungsflächen zwischen der Einspannvorrichtung und dem Schneidelement 4 können neben Schneidelementen bzw. Wechselplatten aus Hartmetall oder Sinterwerkstoffen aus keramischen Materialien gefertigte Schneidplatten besonders sicher eingespannt werden. Aufgrund der für das erfindungsgemäße Fräswerkzeug charakteristischen hohen Steifigkeit der Schneidplatteneinspannung ergibt sich eine hohe Laufruhe und ein schwingungsarmer Betrieb des Fräswerkzeuges.

ii:

Wie aus Fig. 2a erkennbar ist, sind sowohl der Grundkörper 1 als auch jede Schneidplatte 4 durch den Anschlagzapfen 11 zur Fräswerkzeugachse 21 zentriert. Die Positionstoleranzen des Schneidbereiches 18 zur Fräswerkzeugachse 21 hängen im wesentlichen nur noch von den Formtoleranzen des Anschlagzapfens und den Endmaßtoleranzen des der Fräswerkzeugachse 21 zugewandten Flächenabschnittes 12 (s. Fig. 1) der Schneidplatte ab. Ohne dem Erfordernis eines besonderen Justierinechanismus wird dadurch eine besonders hohe Rundlaufgenauigkeit des Fräswerkzeuges gewährleistbar. Der mit dem Bezugszeichen "c" gekennzeichnete Berührungsbereich zwischen der Schneidplatte 4 und dem Anschlagzapfen 11 ist in Fig. 2b nochmals deutlich erkennbar. Wie ebenfalls in Fig. 2b dargestellt, sind sowohl die Differentialschrauben 6 als auch die Befestigungsschrauben 8 als Innensechskantschrauben ausgebildet. Jedes Spannelement 5 ist vorzugsweise in Drehrichtung vor der jeweiligen Schneidplatte 4 liegend angeordnet. Zwischen jeweils einer Schneidplatte 4 und einem Spannelement 5 der in Drehrichtung hinter der Schneidplatte 4 liegenden nächsten Halterungsausnehmung 3 bzw. zwischen der Anlagefläche 14 und dem nachfolgenden Zylinder flankenabstüt &zgr; abschnitt 20 verbleibt ein sich zur Außenumfangsrichtung hin verbreiternder, äußerst starrer Grundkörperabschnitt, durch welchen sowohl das Spannelement 5 als auch die Schneidplatte 4 in radialer Richtung formschlüssig gehaltert sind.

Gemäß der in den Fig. 3a und 3b dargestellten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Fräswerkzeuggrundkörper 1 unmittelbar mit einem Befestigungsabschnitt, beispielsweise nach DIN, wie er beispielsweise auch an dem Spannring des ersten Ausführungsbeispieles ausgebildet ist, versehen. Der Anschlagzapfen 11 ist in dieser Ausführungsform von dem Grundkörper 1 getrennt ausgebildet und mittels Befestigungsschrauben 2 3 mit diesem verschraubt. Dadurch wird es möglich, beispielsweise durch Verwendung von Anschlagzapfen unterschiedlicher Durchmesser Einfluß auf den Außendurchmesser des Fräswerkzeuges zu nehmen. Zudem wird es durch diese Aus-

führungsform möglich, die Steifigkeit des Grundkörpers noch weiter zu erhöhen und auf die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Befestigungsschrauben 8 zu verzichten, wodurch die Steifigkeit des Grundkörperabschnittes zwischen zwei Halterungsausnehmungen 3 noch weiter erhöht wird. Zudem wird es bei dieser zweiten Ausführungsform möglich, die Gesamtlänge des Fräswerkzeuges weiter zu verringern, wodurch insbesondere die Bearbeitungsgenauigkeit positiv beeinflußt wird. Das in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2a, 2b bzw. 3a, 3b verwendete Spannelement 5 ist um einen Drehpunkt M2 (s. Fig. 2b, 3b), der durch den Zylinderflankenabschnitt 19 definiert ist, geringfügig schwenkbewegbar, so daß sich die Druckfläche 17 gleichmäßig an die Sehneidplattendruckflache 16a (s. Fig. 1) der jeweiligen Schneidplatte 4 anpassen kann. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Kraftübertragung zwischen dem Spannelement 5 und der jeweiligen Schneidplatte 4 ermöglicht. Die Druckfläche 17 verläuft zu der durch den Zylinderflankenabschnitt 19 definierten und durch den Drehpunkt M2 verlaufenden Achse geneigt. Die Neigung der Druckfläche 17 zu der Schwenkachse liegt vorzugsweise im Bereich von 2° bis 10°. Die Druckfläche 17 definiert mit der jeweiligen Anlagefläche 14 einen sich radial nach außen bzw. zu einem Schneidkantenbereich der Schneidplatte 4 keilförmig verjüngenden Zwischenraum, in welchem die Schneidplatte 4 praktisch formschlüssig gehaltert ist.

Das Spannelement 5 ist mit einer Gewindebohrung 24 versehen, in welche ein oberer Abschnitt einer Differentialschraube 6 (s. Fig. 1) eingeschraubt ist. Das Anziehen der Differentialschrauben erfolgt vorzugsweise unter einem vorbestimmten Drehmoment. Aufgrund der hohen Steifigkeit der einzelnen Teile des Mechanismus wird die endgültige Position der Schneidplatte 4 von dem Anzugsdrehmoment der Differentialschrauben 6 jedoch kaum beeinflußt. Die um den Schwenkpunkt M2 erfolgende Schwenkbewegung des Spannelementes 5 erfolgt nur in einem äußerst geringen Winkelbereich und wird aufgrund des Flankenspieles der Differentialschraube 6 mit der Gewindebohrung 24

durch diese nicht behindert. Es ist auch möglich, den Zylinderflankenabschnitt derart auszubilden, daß die durch diesen definierte Schwenkachse im wesentlichen zur Achse der Differentialschraube konzentrisch verläuft.

In Fig. 4 ist nochmals deutlich dargestellt, in welcher Weise bei ebener Ausführungsform der Druckfläche 17 und der Anlagefläche 14 beide Flächen zueinander angeordnet sind. Die von der Anlagefläche 14 definierte, mit &pgr; 1 gekennzeichnete Ebene

wird von einer durch die Druckfläche definierten Ebene &pgr; 2 in einer Schnittgeraden 1 geschnitten. Die Schnittgerade 1 verläuft unter einem Winkel zu einer Projektionsgeraden P, die durch Projektion der Achse des Fräswerkzeuges in die Ebene &pgr; definiert wird. In vorteilhafter Weise ist die Druckfläche 17 um den mit M2 gekennzeichneten Drehpunkt schwenkbewegbar.

In Fig. 5 sind nochmals deutlich die für die Endposition der Schneidplatte im montierten Zustand maßgeblichen präzisionsbearbeiteten Flächen dargestellt. Dabei wird die Radialposition der Schneidplatte durch die beispielsweise präzisionsgeschliffene Zylinderanlagefläche 11' des Anschlagzapfens 11 festgelegt. Die axiale Position der Schneidplatte wird durch die präzxsionsbearbeitete Bodenanlagefläche 16 definiert. Das erfindungsgemäße Spannelement und die daran vorgesehene Druckfläche 17 wird relativ zur Anlagefläche 14 in eine in Fig. 6 mit einem Pfeil F gekennzeichnete Richtung verschoben und ist dabei in einem bestimmten Winkelbereich um eine im wesentlichen zur Verschieberichtung parallel verlaufende Schwenkachse geringfügig schwenkbewegbar.

Das vorstehend beschriebene Fräswerkzeug kann beispielsweise in der nachfolgend näher beschriebenen Weise mit Schneidplatten bestückt werden, wobei zur Vereinfachung davon ausgegangen werden soll, daß sowohl der Grundkörper 1 als auch der zur Befestigung desselben in einer Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine vorgesehene Spannring 7 zunächst von der Fräsmaschine demon-

tiert und separat auf einer Werkbank angeordnet sind. Der Grundkörper 1 wird nunmehr auf den Spannring 7 aufgesetzt und an diesem mittels der Befestigungsschrauben 8 befestigt. Anschließend werden die Schneidplatten 4 und die Spannelemente 5 jeweils paarweise in die jeweilige Halterungsausnehmung 3 eingesetzt, so daß die jeweilige Schneidplatte an der entsprechenden Anlagefläche 14 sowie an der ihr zugeordneten Bodenanlagefläche 16 anliegt. Unter geringfügigem Druck wird jede der Schneidplatten beispielsweise von Hand gegen den Anschlagzapfen 11 des Spannringes gedrängt. Nach Einsetzen aller Schneidplatten 4 in den Grundkörper 1 werden die Differentialschrauben 6 unter allmählich ansteigendem Anzugsmoment angezogen. Dadurch preßt das jeweilige Spannelement 5 die entsprechende Schneidplatte gegen die Anlagefläche 14, gegen die Bodenanlagefläche 16 und gegen den Anschlagzapfen 11. Da sowohl der Anschlagzapfen 11 als auch die beiden Anlageflächen präzisionsbearbeitete Flächen sind, nimmt die Schneidplatte 4 eine exakt vorbestimmte Einspannstellung ein. Das nunmehr zusammengesetzte vollständig mit Schneidplatten bestückte Fräswerkzeug kann nunmehr in die Fräsmaschine eingesetzt und in Betrieb genommen werden. Hierbei wird das Fräswerkzeug in Drehung, beispielsweise mit einer Drehzahl von 2 0000 u/min versetzt. Durch die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung wird sowohl die Schneidplatte als auch das Spannelement sicher in der jeweiligen Halterungsausnehmung gehaltert. Falls dennoch die durch die Differentialschrauben aufgebrachte Vorspannkraft sich als zu gering erweist oder sich während des Betriebes des Fräswerkzeuges vermindert, wird durch die besondere Auslegung der Schneidplatten und der Einspannvorrichtung dennoch eine ausreichende Schneidplattenhaltekraft bereitgestellt. Bei Verschleiß einzelner Schneidplatten des Fräswerkzeuges können diese auch einzeln mit wenigen Handgriffen ausgetauscht werden, wobei auf aufwendige Einstell- und Spannarbeitsschritte verzichtet werden kann, die bei den herkömmlichen Fräswerkzeugen mit ähnlich hohen Plan- und Rundlaufeigenschaften erforderlich sind.

Bei dem Fräswerkzeug gemäß der Erfindung können Schneidplatten bzw. Wechselplatten oder Einsätze aus unterschiedlichsten Werkstoffen Verwendung finden, beispielsweise Schneidplatten aus HSS, Hartmetall, diamantbestückte oder CBN-bestückte Schneidplatten oder Keramikschneidplatten; insbesondere äußerst spröde Schneidplatten werden aufgrund der günstigen Krafteinleitung besonders sicher gespannt.

Die Erfindung ist nicht auf die ausgeführten Beispiele beschränkt. Beispielsweise können die Halterungsausnehmungen und die Spannelemente derart ausgebildet sein, daß die Schneidplatten derart gespannt sind, daß die Hauptebene der jeweiligen Schneidplatte unter einem spitzen oder stumpfen Winkel zur jeweiligen Radiallinie verläuft. Auch ist es möglich, die räumliche Lage der Halterungsausnehmung relativ zur Rotationsachse des Fräswerkzeuges so festzulegen, daß die Schwenkachse des Spannelementes nicht senkrecht, sondern unter einem vorbestimmten Winkel durch eine Radialebene des Fräswerkzeuges hindurch verläuft.

Sämtliche aus der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale können auch in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Claims (18)

Schutzansprüche

1. Einspannvorrichtung, zum Einspannen einer einen Bearbeitungs- bzw. Zerspanungsbereich (18) aufweisenden Schneidplatte (4), mit einem mit der Schneidplatte (4) in Preßkontakt bringbaren Anlageflächenabschnitt (14) und einem Spannelement (5) zum Aufbringen einer die Schneidplatte (4) gegen den Anlageflächenabschnitt (14) drängenden Spannkraft, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (5) eine dem Anlageflächenabschnitt (14) zugewandte Druckfläche (17) aufweist, und daß die Druckfläche (17) und der Anlageflächenabschnitt (14) einen Zwischenraum begrenzen, der sich in Richtung zu dem Bearbeitungs- bzw. Zerspanungsbereich (18) hin verjüngt.

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlageflächenabschnitt (14) eben ist.

3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (17) eben ist.

4. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (5) um einen Drehpunkt M2 schwenkbewegbar ist.

5. Einspannvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (5) auf einer der Druckfläche (17) gegenüberliegenden Seite mit einem insbesondere konvex ausgebildeten Zylinderflächenabschnitt (19) mit einer durch den Drehpunkt M2 verlaufenden Achse versehen ist.

6. Einspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung einen insbesondere konkav ausgebildeten Zylinderflächen-Abstützabschnitt (20) aufweist, wobei der Zylinderflächen-Abstützabschnitt (20) mit dem Zylinderflächenabschnitt (19) des Spannelementes (5) in Preßkontakt

bringbar ist, wobei der Zylinderflächen-Abstützabschnitt (20) und der Anlageflächenabschnitt (14) vorzugsweise einstückig auf einem Grundkörper (1) ausgebildet sind.

7. Einspannvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (5) mittels einer Schraubeneinrichtung, insbesondere einer durch das Spannelement (5) hindurch, und zum Anlageflächenabschnitt (14) im wesentlichen parallel verlaufenden Differentialschraube (6) kraftbeaufschlagt ist.

8. Fräswerkzeug mit einem kreisscheibenförmigen Grundkörper (1) mit einer zentralen Bohrung und im Bereich des äußeren Umfangs um diesen verteilten, zu einer Stirnseite des Grundkörpers (1) hin offenen Halterungsausnehmungen (3) zur Aufnahme und Halterung je einer Schneidplatte (4), mit im wesentlichen radial zu einer Achse des Fräswerkzeuges verlaufender Hauptebene, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Halterungsausnehmung (3) eine Einspannvorrichtung mit einem im wesentlichen radial verlaufenden Anlageflächenabschnitt (14) und einer im wesentlichen radial verlaufenden Druckfläche (17) ausgebildet ist, wobei der Anlageflächenabschnitt (14) und die Druckfläche (17) einen Zwischenraum definieren, der sich zu einem radial auswärts liegenden, stirnseitigen Spitzenbereich der jeweiligen Schneidplatte (4) hin verjüngt.

9. Fräswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Anlageflächenabschnitt (14) als auch die Druckfläche (17) eben ausgebildet sind, und daß die durch den Anlageflächenabschnitt (14) und durch die Druckfläche (17) definierten Ebenen (&pgr; &Igr;, &pgr; 2) derart zueinander geneigt verlaufen, daß eine von den beiden Ebenen definierte Schnittlinie (1) außerhalb der Schneidplatte (4) und unter einem Winkel zur Achse des Fräswerkzeuges geneigt verläuft.

10. Fräswerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

die Druckfläche (17) an einem in die jeweilige HaIterungsausnehmung (3) eingesetzten Spannelement (5) ausgebildet ist.

11. Fräswerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Spannelement (5) auf einer der Druckfläche (17) gegenüberliegenden Seite eine insbesondere konvex ausgebildete Zylinderflächenflanke (19) ausgebildet ist.

12. Fräswerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwenkachse der Zylinderflächenflanke (19) im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Fräswerkzeuges verläuft.

13. Fräswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Zylinderflächenflanke (19) definierter Drehpunkt (M2) des Spannelementes (5) außerhalb der Druckfläche (17) insbesondere innerhalb des Spannelementes (5) liegt.

14. Fräswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einer radialen und durch die Schneidplatten (4) verlaufenden Schnittebene eine mit der Druckfläche (17) gebildete Schnittlinie in Verlängerung unter einem Abstand von höchstens dem halben Durchmesser des Grundkörpers (1) an der Fräserachse vorbei verläuft.

15. Fräswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenbereich des Grundkörpers (1) ein insbesondere zylindrisches Anschlagelement (Anschlagzapfen 11) vorgesehen ist, und daß radial einwärts gerichtete Seitenflanken (12) der Schneidplatten (4) an dem Anschlagelement (Anschlagzapfen 11) anliegen.

16. Schneidplatte zur Anwendung in einem Fräswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte (4) einen Schneidplatten-Anlageflächenabschnitt (15) und eine Schneidplatten-

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Druckfläche (16a) aufweist, wobei der Schneidplatten-Anlageflächenabschnitt (15) und die Schneidplatten-Druckfläche (16a) auf einander gegenüberliegenden Schneidplattenseiten derart ausgebildet sind, daß diese einen sich zu einem Schneidkantenbereich (18) der Schneidplatte (4) hin keilförmig verjüngenden Schneidplattenabschnitt definieren.

17. Schneidplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten-Druckfläche (16a) und/oder der Schneidplatten-Anlageflächenabschnitt (15) eben ausgebildet sind.

18. Schneidplatte nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Einbaustellung der Schneidplatte (4) der Achse des Fräswerkzeuges zugewandter Schneidplattenflächenabschnitt (12) einen vorbestimmten Abstand zu einer Schneidkante der Schneidplatte (4) aufweist zur Festlegung einer Radialposition der Schneidplatte in dem Fräswerkzeug.