DE3248702A1

DE3248702A1 - Fraeswerkzeug zum drechseln von werkstuecken aus holz

Info

Publication number: DE3248702A1
Application number: DE19823248702
Authority: DE
Inventors: Erich Ing. Mauerbach Schmidt
Original assignee: Maschinenfabrik Zuckermann KG
Current assignee: Maschinenfabrik Zuckermann KG
Priority date: 1982-12-30
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1984-07-05
Also published as: US4585043A; GB2132553A; GB8334570D0; GB2132553B

Description

Fräswerkzeug zum Drechseln von Werkstücken aus Holz

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fräswerkzeug zum IQ Drechseln von Werkstücken aus Holz bestehend aus einer auf einer Antriebswelle befestigten Frässcheibe mit einer Mehrzahl von durch Zahnlücken getrennten Zähnen aus Hartmetall von wenigstens zwei Gestaltungen der Zähne, wobei die eine Gestaltung als peripher angeordnete Hauptschneider mit Umfangs-, Stirn- lind Fiankenschneiden und die andere Gestaltung als den Hauptschneidern zugeordnete und gegenüber diesen radial nach innen und axial in ■Vorschubrichtung versetzte Vorschneider mit Umfangs- und Stirnschneiden vorliegt.

Aus der Deutschen Gebrauchsmusterschrift 81 28 655 ist ein Fräswerkzeug dieser Art bekannt. Es wird zum Kopierdrechseln von stark profilierten Holzwerkstücken, wie beispielsweise gedrechselt en Beinen für Bauerntische, nach Schablone oder Modell verwendet. Es besteht im wesentlichen aus zwei parallelen Scheiben mit unterschiedlichen Durchmessern, die zu ■ einer Frässcheibe zusammengefügt sind. Die kleinere Scheibe weist in Vorschubrichtung. Fiäözänne sind am Umfang der größeren Scheibe in Form von Haupt-

3Q schneidern und davon getrennt in Form von Nebenschneidern am Umfang der kleineren Scheibe angeordnet. Sie bestehen in beiden Fällen aus Hartmetallplättchen oder dgl., die in bekannter Weise an radialen Vorsprüngen der jeweiligen Scheibe befestigt sind. Die zwischen den radialen Vor-Sprüngen angeordneten Vertiefungen der jeweiligen Scheibe stellen die Zahnlücken dar, die sich im Falle der Hauptschneider über die gesamte Breite der größeren Scheibe erstrecken, d.h. beidseitig offen sind. Die Zahnlücken

der kleineren Scheibe sind naturgemäß nur auf der Vorschubseite offen. Die Hauptschneider weisen eine verhältnismäßig schmale TJmfangsschneide auf, die "beidseitig abgerundet, in schräg nach außen zur Antriebswelle hin abfallende Flankenschneiden übergeht. An die auf der Vorschubseite angeordnete Flankenschneide schließt sich in Richtung zur Antriebswelle der Frässcheibe eine Stirnschneide an.

IQ Die Vorschneider weisen je eine Umfangs- und eine Stirnschneide auf und sind infolge ihrer Anordnung ander kleineren Scheibe gegenüber den Hauptschneidern radial nach innen und axial in Vorschubrichtung versetzt«

Infolge dieser besonderen Ausbildung und Anordnung der Hauptschneider und Vorschneider ist es möglich, stark profilierte Holzwerkstücke mit einem einzigen Werkzeug in einem einzigen Arbeitsgang herzustellen. Die Vorschneider übernehmen das bis dahin mit einem ersten Werkzeug in einem ersten Arbeitsgang durchgeführte Vorfräsen zur Vorprofilgebung und die Haupt schneider das Fertigfräsen zum endgültigen Profil, wofür bis dahin ein zweites Werkzeug und ein zweiter Arbeitsgang erforderlich waren.

Eine Weiterbildung dieses Fräswerkzeuges ist in der Deutschen Gebrauchsmusterschrift 81 28 661 angegeben. Hierbei ist die Antriebswelle der Frässcheibe in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen gegenüber der Drehachse des Werkstückes schräggestellt. Diese Schrägstellung bewirkt, daß die Fräszähne lediglich mit dem Bereich ihrer Schneiden zwischen den ümfangsschneiden und Stirn- bzw. Flankenschneiden, d.h. mit verringerter Berührungsfläche, am Werkstück angreifen, wodurch die Wärmeentwicklung während des Fräsens auf ein Minimum reduziert wird. Mit anderen Worten, es ist eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit und damit der Oberflächengüte des Werkstückes ohne Gefahr eines "Bren-

nens" des Werkstückes und einer reduzierten Standzeit des Werkzeuges möglich.

In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die maximale Schnittgeschwindigkeit dieses Fräswerkzeuges derart hoch ist, daß die herkömmlichen Schneiden aus Hartmetall oder ähnlichen Werkstoffen den dabei auftretenden mechanischen Belastungen nicht standhalten und sich dabei ablösen oder zu Bruch gehen- Gleichzeitig sind bei diesen hohen Schnitt geschwindigkeiten die Späne, sehr fein, nahezu sägemehlartig, und können nicht ausreichend schnell abgeführt werden, so daß nach einer gewissen Zeitdauer die Zahnlükken verstopfen und die Späne infolge des im Holz enthaltenen Harzes miteinander und mit den Fräszähnen verkleben* Insbesondere die Späne der Vorschneider werden nicht schnell genug abgeführt. Die Bruchgefahr der Schneiden wird wiederum erhöht und gleichzeitig ein Temperaturanstieg bis zum Brennendes Werkstückes bewirkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Präswerkzeug der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß seine potentielle Schnittgeschwindigkeit ohne nachteilige Folgen für die Standzeit der Fräszähne, die Oberflächengüte des Werkstückes und den Kostenaufwand voll ausgenutzt werden kann.

Dies wird dadurch erreicht, daß jeweils ein Hauptschneider zusammen mit einem Vorschneider als einteiliger Hartmetall -Fr äs ζ ahn mit einer gemeinsamen, durchgehend glatten Brustfläche ausgebildet ist, welche zumindest teilweise die rückwärtige Begrenzung der voreilenden Zahnlücke bildet, die sich mit beidseitig offenen Enden über die Gesamtbreite der Frässcheibe erstreckt.

im Vergleich zu den bisher bekannten Fräswerkzeugen, die entsprechend ihrer voneinander getrennten Haupt- und Vorschneider zwei voneinander getrennte feine Späne abfräsen, schneidet das erfindungsgemäße Fräswerkzeug mit sei-

nen einteiligen Fräszähnen bei jedem Durchgang nur einen einzigen und deshalb größeren Span, der leichter aus der Zahnlücke ausgeworfen wird und weniger stark zum Verkleben neigt. Die Spanabfuhr wird entscheidend verbessert. Die durchgehend glatte Brustfläche dieses einteiligen Fräszahnes verhindert ein Brechen, d.h. ein Zerkleinern des erwünschten größeren Spanes. Die positive Wirkung des einteiligen Fräszahnes wird somit unterstützt. Die Spanabfuhr wird dadurch um ein weiteres verbessert, daß diese durchgehend glatte Brustfläche zumindest teilweise die rückwärtige Begrenzung der voreilenden Zahnlücke bildet. Die sich mit beidseitig offenen Enden über die Gesamtbreite der Frässcheibe erstreckende Zahnlücke erlaubt einen Spanauswurf auch durch das in Vorschubrichtung abgewandte offene Ende der Zahnlücke. Durch die Kombination obiger Merkmale wird bei voller Ausnutzung der potentiellen Schnittgeschwindigkeit des Fräswerkzeuges eine ausreichend schnelle Spanabfuhr gewährleistet und eine Temperaturerhöhung am Werkzeug und am Werkstück verhindert.

Gleichzeitig bietet der einteilige Fräszahn, insbesondere bei Ausbildung als massives Formstück - vergleichbar mit einem Drehstahl -, die Möglichkeit einer im Vergleich zum bisher üblichen Löten weniger kritischen Befestigung, wie *5 z.B. durch Einsetzen in Vierkantlöcher in der Frässcheibe und Sicherung mittels Schrauben. Im Vergleich zu den

bisher üblichen Hartmetallplättchen halten derartig . ausgebildete Fräszähne höheren mechanischen Belastungen stand, so daß die Schnittgeschwindigkeit weiter erhöht

werden kann. Zusätzlich ist eine einfache Herstellung dieser Fräszähne, beispielsweise durch isostatisches Pressen und anschließendes Abstechen der Fräszähne auf Länge möglich.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Zahngrund der Zahnlücke entgegengesetzt zur Vorschubrichtung mit größer werdendem Abstand zur Antriebswelle verlaufend ausbildet. Andererseits erlaubt ein im wesentlichen pa-

St:

rallel zur Antriebswelle verlaufender Zahngrund eine besonders einfache Herstellung der Prässcheibe. In dieser Hinsicht sind auch im wesentlichen parallel verlaufende vordere und rückwärtige Begrenzungen der Zahnlücke vor-

teilhaft. ^f

Um ein bei besonders ungünstigen Verhältnissen eventuel auftretendes Verkeilen der Spane innerhalb der Zahnlücke zu verhindern, werden vorzugsweise die vordere und die rückwärtige Begrenzung der Zahnlücke entgegengesetzt zur Vorschubrichtung mit größer werdendem gegenseitigen Abstand ausgebildet. In dieser Hinsicht ist es ebenfalls vorteilhaft, den Zahngrund der Zahnlücke entgegengesetzt zur Vorschubrichtung mit kleiner werdendem Abstand zur Antriebswelle verlaufend auszubilden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung xri.rd zur in Drehrichtung rückwärtigen Abstützung des Fräszahnes an der Frässcheibe ein über den Zahngrund der Zahnlücke radial bis unterhalb der Peripherie des Fräszahnes vorstehender

2Q Anschlag ausgebildet, der der Kontur des Fräszahnes folgend die in Drehrichtung der Frässcheibe vordere Begrenzung der nacheilenden Zahnlücke darstellt. Hierdurch wird eine besonders kräftige und sichere Abstützung des Fräszahnes an der Frässcheibe und eine besonders einfache Herstellung der Frässcheibe ermöglicht. Der Kostenaufwand wird gesenkt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher

beschrieben.
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Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt -eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges,
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Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Peripherie eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges mit" Fräszähnen

einer gegenüber Fig. 1 unterschiedlichen Ausführungsform in perspektivischer Darstellung.

Fig. 3 eine Ansicht der Brustfläche eines der Fräszähne des in Fig. 1 gezeigten Fräswerkzeuges, und

Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 gezeigten Fräszahnes.

Ein Fräswerkzeug 1 ist in Form einer einteiligen Frässcheibe 2 ausgebildet, in deren Umfangsbereich eine Mehrzahl von einteiligen Fräsζahnen 3 "befestigt ist. Die Frässcheibe 2 weist etwa halbwegs zwischen ihrem Umfang und einer zentralen Durchgangsbohrung 4 mehrere Bohrungen 5 zur Aufnahme von hia? nicht dargestellten Befestigungsschrauben auf, mittels derer die Frässcheibe 2 an einer der Vorschubrichtung V abgewandten Seiten eines Aufnahmeflansches 6 einer Antriebswelle 7 lösbar befestigt ist. Der Aufnahmeflansch 6 ist mit entsprechenden Gewindebohrungen 8 versehen. Ein Fortsatz 9 eier Antriebswelle 7 durchsetzt die zentrale Durchgangsbohrung 4 der Frässcheibe 2. Antriebswelle 7» Aufnahmeflansch 6 und Fortsatz 9 sind zur leichten Unterscheidung von dem Fräswerkzeug 1 mit gestrichelten Linien dargestellt.

- Am Umfang der Frässcheibe 2 sind Erhebungen 10 ausgebildet, denen sich in Drehrichtung D der Frässcheibe 2 jeweils eine Hut 11 mit im wesentlichen halbrundem Querschnitt unmittelbar anschließt. Jede Nut 11 geht dann in einen Vorsprung 12 von größerer Höhe als die Erhebungen über. Die Nuten 11, die Vorsprünge 12 und die dazwischen angeordneten, jeweils einen stufenförmigen übergang bildenden Erhebungen 10 verlaufen parallel zur Antriebswelle 7 der Frässcheibe 2.

Die Fräszähne 3 sind einteilig als massive Formstücke ausgebildet und bestehen aus Hartmetall. Sie können aber

auch aus ' oxydkeramischen Werkstoffen oder anderen Werkstoffen mit ähnlichen oder verbesserten Eigenschaften hergestellt sein. Jeder Fräszahn 3 weist eine im wesentlichen rechteckige ebene Grundfläche 13 und Je eine sich dazu senkrecht erstreckende Brustfläche 14 und Rückenfläche 15»

auf. Die Brustfläche 14 ist

in Drehrichtung D voreilend gegenüber der Rückenfläche Die Präszähne 3 sitzen mit ihren Grundflächen 13 den stufenförmigen Erhebungen 10 der Frässcheibe 2 auf und liegen mit ihren Rückenflächen 15 den Brustflächen der Vorsprünge 12 zwecks Abstützung an. Ihre Befestigung an den Erhebungen 10 und den Vorsprüngen 12 erfolgt mittels hier nicht dargestellter Schraubverbindungen. Es sind aber auch Lötverbindungen denkbar. Die Fräszähne 3 ragen radial über die Vorsprünge 12 hinaus.

Die sich an die Grundfläche 13 anschließende und die Brust- und Rückenfläche 14, 15 verbindende restliche Begrenzungsfläche 16 des Fräszahnes 3 ist in Axialrichtung der Frässcheibe 2 profiliert ausgebildet. Die Vorsprünge 12 der Frässcheibe 2 weisen eine diesem Profil folgende Kontur auf. Die Profilgebung des einteiligen Fräszahnes 3 ist derart, daß er einen Haupt schneider 1? und einen Vorschneider 18 - siehe Figur 3 - aufweist, deren Schneiden von der Kante zwischen der Brustfläche 14 und der restlichen Begrenzungsfläche 16 gebildet sind. Der Vorschneider 18 ist gegenüber dem Hauptschneider 17 radial nach innen und axial in Vorschubrichtung V der Frässcheibe 2 versetzt

angeordnet.
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Der radial äußerste Teil des Fräszahnes 3 .stellt eine Umfangsschneide 19 des Hauptschneiders 17 dar. Diese Umfangsschneide 19 ist verhältnismäßig schmal, außermittig der Frässcheibe 2 in Vorschubrichtung V versetzt angeordnet und geht beidseitig abgerundet in Flankenschneiden über, die zu den Stirnseiten der Frässcheibe 2 hin in Richtung der Antriebswelle 7 schräg ab-

fallend verlaufen. Die in Vorschubrichtung V weisende Flankenschneide ist mit dem Bezugszeichen 20 und die entgegengesetzte Flankenschneide mit dem Bezugszeichen 21 versehen. Letztere ist länger als erstere. Der Vorschneider 18 weist eine Stirnschneide 22 und eine sich daran radial nach innen anschließende Umfangsschneide 25 auf, die durch eine Übergangsschneide 24 mit der Flankenschneide 20 des Hauptschneiders 17 verbunden ist. Die Stirnschneide 22 ragt dabei über die zugeordnete Stirnseite TO der Frässcheibe 2 hinaus.

Durch Schrägstellung der Vorsprünge 12 und damit der Fräszähne 3 in Drehrichtung D weisen letztere einen positiven Spanwinkel tfzwischen ihrer Brust- oder Spanfläche 14 und der Werkzeugbezugsebene BE auf. Letztere erstreckt sich durch die Umfangsschneide 19 des HauptSchneiders und steht senkrecht zur Schnittrichtung des Fräszahnes 3» d.h. sie liegt in der Zeichenebene der Fig. 3· Die den Schneiden 19, 20, 21, 22, 23 und 24 des Fräszahnes 3 zugeordneten Teile der Begrenzungsfläche 16 stellen die Freiflächen dieser Schneiden dar. Diese Freiflächen werden hier insgesamt mit dem Bezugszeichen 25 versehen. Die Flankenschneide 21 bzw. deren Freifläche erstreckt sich bis zu einem Schnittpunkt bzw. -kante mit der Verlängerung der zugeordneten Stirnseite der Frässcheibe Der sich von dieser Schnittkante aus bis zur Grundfläche 13 erstreckende Teil der Begrenzungsfläche 16 ist mit dem Bezugszeichen 26 versehen.

Die Fräszähne 3 sind im Bereich ihrer Freiflächen 25 konisch in Richtung zu den nachgeordneten Vorsprüngen verlaufend ausgebildet. Demzufolge schließen die Freiflächen 25 einen Freiwinkel et» mit der Schneidenebene SE ein, die durch den jeweiligen Schneidenpunkt geht und

senkrecht zur Werkzeugbezugsebene BE liegt. Zwischen den Freiflächen 25 und der Brust- oder Spanfläche 14 ist der Keilwinkel |J des Fräszahnes 3 eingeschlossen. Die Vor-

Sprünge 12 sind, wie bereits erwähnt, ähnlich den Präszähnen 3 profiliert, jedoch insgesamt kleiner, so daß eine Stufe zwischen beiden gebildet ist. Ausgehend von dieser Stufe sind die Vorsprünge 12 in PortSetzung der konischen Präszähne 3 ebenfalls konisch verlaufend ausgebildet. Die Stirnschneide 22 des Vorschneiders 18 und die Ubergangsschneide 24 zur Hauptschneide 17 weichen gegenüber einer jeweils durch ihre radial äußersten Schneidenecken 27 bzw. 28 gelegten und zur Ebene der Prässcheibe 2 parallelen Arbeitsebene AE 1 bzw. AE 2 um einen Einfallwinkel H 1 bzw. at 2 zurück. Auch die Umfangsschneide 23 des Vorschneiders 18 weicht um einen Einstellwinkel X, 3 gegenüber einer tangential durch die Schneidenecke 27 gelegten Arbeitsebene AE 3 zurück. Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, ist es möglich, die Schneiden 19 und 24 mit einem Neigungswinkel 3 von der Werkzeugsbezugsebene BE zurückweichenzulassen, um somit einen Freigang des Präszahnes 3 zu erreichen. Natürlich kann dieser Freigang auch durch Schrägstellung der Antriebswelle 7 gegenüber der Drehachse des Werkstückes erzielt werden.

Die zwischen jedem Präszahn 3 und dem in Drehrichtung D-voreilenden Vorsprung 12 befindliche Lücke wird als Zahnlücke 29 bezeichnet, deren Zahngrund 30 von dem Nutgrund der Nut 11 gebildet ist. Die Brust- oder Spanfläche 14 des Präszahnes 3 und eine Rückenfläche 31 des Vorsprunges 12 stellen demzufolge die in Drehrichtung hintere bzw.

vordere Begrenzung der Zahnlücke 29 dar. 30

Zum Zwecke des Präsens wird die Frässcheibe 2 in Rotation in Drehrichtung D versetzt. Gleichzeitig erfährt sie je nach Profil des herzustellenden Werkstückes einen Vorschub in die in Fig. 3 gezeigte Vorschubrichtung V *" und/oder eine dazu senkrechte und hier nicht dargestellte Vorschubrichtung. Während des Fräsens schneidet der einteilige Fräszahn 3 mit seinem Vorschneider 18 und

ύ.

' seinem Haupt schneider 17 einen gemeinsamen Span bestimmter Länge ab, der sich an der durchgehend ebenen Brustoder Spanfläche 14 des Präszahnes 3 in die Zahnlücke 29 hinein abrollt und sodann nach Verlassen des Werkstückes aus der Zahnlücke ausgetragen wird. Durch die einteilige Ausbildung des Präszahnes 3 entsteht ein relativ großer Span. Die durchgehend ebene Ausbildung der Brustfläche 14-des Präszahnes 3 verhindert ein Abbrechen dieses Spanes und begünstigt die Spanabfuhr aus der Zahnlücke. Die

O Spanabfuhr wird weiterhin dadurch gefördert, daß die Zahnlücke 29 durchgehende beidseitig offen sowie der Zahngrund 30 und deraa vordere Begrenzung 31 insgesamt glatt ausgebildet sind.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern kann variiert werden. Beispielsweise ist es denkbar, daß mit dem erfindungsgemäßen Präswerkzeug auch noch andere Werkstoffe als Holz mit ähnlichen Spanungseigenschaften gefräst werden. Es ist auch möglich, die Brustfläche zwar durchgehend glatt aber nicht eben sondern mit einer Krümmung etwa in Axialrichtung der Prässcheibe zu versehen.

Claims

Patentansp r ü ehe

MJ Fräswerkzeug zum Drechseln von Werkstücken aus Holz "bestehend aus einer auf einer Antriebswelle befestigten Frässcheibe mit einer Mehrzahl von durch Zahnlücken getrennten Zähnen aus Hartmetall von wenigstens zwei Gestaltungen der Zähne, wobei die eine Gestaltung als peripher angeordnete Hauptschneider mit Umfangs-, Stirn- und Flankenschneiden und die andere Gestaltung als den Hauptschneidern zugeordnete und gegenüber diesen radial nach innen und axial in Vorschubrxchtung versetzte Vorschneider mit Umfangs- und Stirnschneiden vorliegt, dadurch gekennzeichnet , daß jeweils ein Hauptschneider (17) zusammen mit einem Vorschneider (18) als einteiliger Hartmetall-Fräszahn (3) mit einer gemeinsamen, durchgehend glatten Brustfläche (14) ausgebildet ist, welche zumindest teilweise die rückwärtige

BAD ORIGINAL

Begrenzung der voreilenden Zahnlücke (29) bildet,die sich mit "beidseitig offenen Enden über die Gesamtbreite der Frässcheibe (2) erstreckt.
2. Präswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der einteilige Fräszahn (3) als massives Formstück vorliegt*
3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet _i daß der Zahngrund (30) der Zahnlücke (29) im wesentlicher! parallel zur Antriebwel-Ie (7) verlaufend ausgebildet ist.
4·. Fräswerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die in Drehrichtung (D) vordere und die rückseitige Begrenzung (31 bzw. 14) der Zahnlücke (29) im wesentlichen parallel verlaufend ausgebildet ist.
5. Fräswerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Zahngrund ( ) der Zahnlücke ( ) entgegengesetzt zur Vorschubrichtung (V) mit größer werdendem Abstand zur Antriebswelle (?) verlaufend ausgebildet ist-
6. Fräswerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Zahngrund ( ) der Zahnlücke ( ) entgegengesetzt zur Vorschubrichtung (V) mit kleiner werdendem Abstand zur Antriebswelle (7) verlaufend ausgebildet ist.
7- Fräswerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Drehrichtung (D) vordere und rückwärtige Begrenzung (31 bzw. 14) der Zahnlücke (29) entgegengesetzt zur Vorschubrichtung (V) mit größer werdendem gegenseitigem Abstand verlaufend ausgebildet sind.
8. Fräswerkzeug nach, wenigstens einem der Ansprüche bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß zur in Drehrichtung (D) rückwärtigen Abstützung des Fräszahnes (3) an der Frässcheibe (2) ein über den ZaImgrund (30) der Zahnlücke (29) radial bis unterhalb der Peripherie des Fräszahnes (3) vorstehender Anschlag (12) ausgebildet ist, der der Kontur des Fräszahnes (3) folgend die in Drehrichtung (D) vordere Begrenzung (31) der nacheilenden Zahnlücke (29) darstellt. IO