DE3742942C1

DE3742942C1 - Milling tool for roughing and smoothing workpieces

Info

Publication number: DE3742942C1
Application number: DE19873742942
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Kaufeld
Original assignee: Rolf Klenk & Co KG GmbH
Current assignee: Rolf Klenk & Co KG GmbH
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1988-12-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durch das DE-GM 86 09 688 ist ein derartiges Fräswerkzeug bekannt, bei dem eine äquidistante Teilung vorliegt, d. h. die Schlichtschneiden liegen jeweils genau in der Mitte zwischen den Schruppschneiden. Weiterhin liegen die in Umfangsrichtung angeordneten Schneidkanten der Schruppschneiden und der Schlichtschneiden in einer gemeinsamen Zylinderfläche, d. h. sie haben den gleichen Flugkreisradius. Auch die stirnseitigen Schrupp- und Schlichtschneiden haben eine analoge äquidistante Teilung, und sie liegen jeweils in einer gemeinsamen Kreisringfläche.

Aufgrund dieser Geometrie erzeugen Schruppschneiden und Schlichtschneiden jeweils die gleichen Spanvolumina, da sie jeweils dem gleichen Vorschub pro Schneide unterliegen und damit den gleichen Belastungen ausgesetzt sind. Dies führt entweder zu einer verminderten Zerspanungsleistung des bekannten Fräsers oder zu einem erhöhten Verschleiß der für eine exakte Oberflächenbearbeitung verantwortlichen Schlichtschneide, was sich in Form von sogenannten "Kantenausbrüchen" äußert. Soll mithin die Schlichtschneide die in sie gesetzten Erwarten eines "Schlichtens" erfüllen, so muß die Vorschubgeschwindigkeit pro Schneide entsprechend reduziert und damit die Bearbeitungszeit verlängert werden, was im Ergebnis dazu führt, daß das Leistungs potential der Schruppschneide unausgeschöpft bleibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit dem trotz hoher Zerspanungsleistung eine Oberflächengüte erreicht wird, die derjenigen von Schlichtfräsern mit entsprechend geringerer Zerspanungs leistung entspricht. Insbesondere soll der Erfindungs gegenstand auch zur Bearbeitung von dünnwandigen Werkstücken dienen, ohne daß hierdurch die Oberflächengüte zusätzlich verschlechtert wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem Fräswerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die GB-PS 10 03 175 ist ein Stirnfräser bekannt, bei dem gleichfalls der Winkelabstand der Schlichtschneide von der vorausgehenden Schruppschneide genau halb so groß ist wie der Winkelabstand zwischen zwei Schruppschneiden. Die Spanvolumina sind nur deshalb nicht gleich groß, weil die Schneidkanten der Schlichtschneiden (Wendeplatten) gegenüber den Schneidkanten der Schruppschneiden in Achsrichtung vorgezogen, in radialer Richtung jedoch zurückgesetzt sind. Dieses auf Stirnfräser beschränkte Konstruktionsprinzip funktioniert jedoch nur deshalb, weil die den Schruppvorgang bewirkenden Wendeplatten mit einer Ecke zum Einsatz kommen, also sogenannte Riefen erzeugen, während die den Schlichtvorgang bewirkenden Wendeplatten mit Schneidkanten zum Einsatz kommen, die sich in einer Kreisringfläche bewegen. Das betreffende Arbeitsprinzip ist daher auf einen sogenannten Schaft fräser nicht übertragbar, und auch wegen der ganz speziellen Anordnung ist es möglich, nicht jeder Schruppschneide eine Schlichtschneide nachfolgen zu lassen, sondern beispielhaft in einem Messerkopf mit sechs äquidistanten Schruppschneiden nur zwei diametral angeordnete Schlichtschneiden vorzusehen.

Durch die Verringerung des Winkelabstandes zwischen der Schruppschneide und der Schlichtschneide gegenüber einer äquidistanten Teilung wie beim Stande der Technik wird erreicht, daß - bedingt durch die Vorschubge schwindigkeit - die Dicke des Schlichtspans geringer ist als die Dicke des Schruppspans. Hierdurch läßt sich eine Oberflächengüte erreichen, die in der Tat der jenigen entspricht, wie sie mit einem herkömmlichen Schlichtfräser (nach einem Fräserwechsel) erreichbar ist.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die zur Schneidrichtung senkrechte Flugkreisradius-Differenz "H" zwischen der Schneidkante der Schruppschneide und der Schneidkante der nach folgenden Schlichtschneide zwischen +1 und -1 mm liegt, vorzugsweise zwischen -0,1 und -0,4 mm. Dies bedeutet, daß die Schneidkante der Schlichtschneide gegenüber derjenigen der Schruppschneide zurückgesetzt ist. Diese Maßnahme führt zu einer weiteren Verringerung der Dicke des Schlichtspans gegenüber derjenigen des Schrupp spans, wodurch die Oberflächengüte des Werkstücks weiter verbessert wird.

Es ist bei einem Schaftfräser von besonderem Vorteil, wenn in Umfangsrichtung in äquidistanter Verteilung mindestens drei Schruppschneiden und mindestens drei ihnen nachfolgende Schlichtschneiden angeordnet sind, und wenn der Winkelabstand zwischen den Schruppschneiden und den Schlichtschneiden zwischen 0,15 und 0,45 des Teilungswinkels zwischen den Schruppschneiden beträgt.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, seine Wirkungsweise und die damit erzielten Arbeitsergebnisse werden nachfolgend unter Vergleich mit dem Stande der Technik anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schrupp-Schlichtfräser mit einer der Schruppschneide unmittelbar nachfolgenden Schlichtschneide in der Seitenansicht,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Schrupp-Schlicht- Fräser nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Fräsers nach Fig. 1 im Zusammenwirken mit einem Werk stück unter Hervorhebung der einzelnen Spann querschnitte,

Fig. 4 die Oberfläche eines Werkstücks nach Be arbeitung mit einem herkömmlichen Fräser und

Fig. 5 die Oberfläche eines Werkstücks nach Bearbeitung mit einem erfindungsgemäßen Fräser.

Der Fräser nach den Fig. 1, 2 und 3 besitzt in Umfangs richtung in äquidistanter Verteilung drei Schrupp schneiden 1 mit entsprechenden Schneidkanten 1 a und drei ihnen nachfolgende Schlichtschneiden 2 mit ent sprechenden Schneidkanten 2 a. Der Neigungswinkel der Schneiden beträgt 43,3 Grad.

Während die Schruppschneiden 1 in regelmäßigen Abständen durch V-förmige Einschnitte 3, die sogenannten Spanteiler, unterteilt sind, sind die Schlichtschneiden 2 hinsichtlich ihrer Schneidkanten 2 a durchgehend ausgeführt, und die Schneidkanten 2 a sind gegenüber den Schneidkanten 1 a um 0,2 mm zurückgesetzt.

In Umfangsrichtung beträgt der Winkelabstand der Schlichtschneiden von den Schruppschneiden (jeweils auf die Schneidkanten bezogen) 35 Grad, so daß das Verhältnis der Winkelabstände T 1 : T 2 bei 0,29 liegt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, sind durch die ungleichmäßigen Abstände der jeweils aufeinander folgenden Schneidkanten zwischen tiefen Spannuten 4 für die Schruppspäne jeweils weniger tiefe (und auch weniger breite) Spannuten 5 für die Schlichtspäne vor handen. Die entsprechenden Abstände sind dort mit T′ ₁ und T′ ₂ bezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein Werkstück 6, das mit vorgegebener Vorschubgeschwindigkeit in Richtung des Pfeils 7 bewegt wird. Der erwartungsgemäß durch die Schruppschneide ab genommene Span 8 hat in Folge der Einschnitte 3 gegenüber dem Werkstück eine gezackte Trennfläche 8 a und einen entsprechend großen Spanquerschnitt. Der unmittelbar nachfolgend durch die Schlichtschneide 2 abgenommene Span 9 hat gegenüber dem Werkstück eine Trennfläche 9 a mit geradlinigem Verlauf der Mantellinien dieser Trenn fläche zur Folge.

Fig. 4 zeigt ein Oberflächenmuster eines Werkstücks, das mit einem Schruppfräser analog den Fig. 1 bis 3, jedoch ohne die Schlichtschneiden erzeugt wurde. Deutlich sichtbar sind die in etwa als Zylinder-Teilflächen ausgebildeten Bearbeitungsspuren der einzelnen durch die Einschnitte in der Schrupp schneide gebildeten Schneidenabschnitte. Gleichfalls erkennbar ist ein dem Oberflächenmuster überlagertes Wellenprofil, das auf Schwingungsvorgänge bei der Be arbeitung des entsprechend dünnwandigen Werkstücks zurückzuführen ist. Die Werkstückeinspannung erfolgte im Bereich der unteren Bildkante, und die zum Bereich der oberen Bildkante gehörende Bearbeitungsgrenze des Werkstücks hatte von der unteren Bearbeitungs grenze einen Abstand von 40 mm.

Fig. 5 zeigt ein Werkstück gleicher Beschaffenheit, gleicher Abmessungen und gleicher Einspannung nach der Bearbeitung mit dem erfindungsgemäßen Schrupp-Schlicht- Fräser. Deutlich erkennbar ist die sehr viel bessere Oberflächengüte des Werkstücks, und auch die Ausbildung eines Schwingungsmusters ist deutlich weniger ausge prägt. Fig. 5 liegt der gleiche Vergrößerungsmaßstab zugrunde wie Fig. 4.

Ein erfindungsgemäßer Schaftfräser mit einem Durchmesser von 12 mm für die Schruppschneide und 11,96 mm für die Schlichtschneide ließ sich bei Versuchen erfolgreich sowohl bei einer Drehzahl von 29 000 min^-1 als auch bei 2500 min^-1 einsetzen, wobei die Versuche an der Legierung G-AlSi12(Cu) durchgeführt wurden. Bei einer Schnittbreite von 40 mm erfolgte ein Arbeitseingriff von 1,5 mm an der einspannungsseitigen Bearbeitungsgrenze eines fliegend eingespannten dünnwandigen Werkstücks, so daß das Gußaufmaß in einem Durchgang abgearbeitet werden konnte. Die Bearbeitung erfolgte im Gleichlauf. Um das Zusetzen der Span nuten vor den Schlichtschneiden zu verhindern, wurde mit üb licher Kühlschmierung gefräst. Die Vorschubgeschwindigkeiten reichten dabei von 500 mm/min bis 4500 mm/min, wobei Welligkeiten kleiner als 25 µm und mittlere Rauh tiefen kleiner als 20 µm erreichbar waren. Bei einer Drehzahl von 2500 min^-1 und einer Vorschubgeschwindigkeit von 500 mm/min ließen sich Welligkeiten kleiner als 11 µm und mittlere Rauhtiefen kleiner als 17 µm erzielen. Auch bei einer Steigerung der Drehzahl auf 29 000 min^-1 bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 4500 mm/min ließen sich bei Rauhtiefen kleiner als 20 µm noch immer Wellentiefen kleiner als 25 µm erreichen.

Der Erfindungsgegenstand ist aber nicht nur bei soge nannten Schaftfräsern mit einem Durchmesser von 0,2 bis 40 mm anwendbar, sondern auch bei sogenannten Messer köpfen mit geklemmten Wendeschneidplatten.

Claims

1. Fräswerkzeug zum Schruppen und Schlichten von Werkstücken mit mindestens einer Schruppschneide mit einer durch Ein schnitte unterteilten Schneidkante und jeweils einer, der Schruppschneide vorgelagerten Spannut sowie mit minde stens einer, einer jeden Schruppschneide - in Schneid richtung gesehen - nachfolgenden, nicht unterteilten Schlichtschneide, die von der Schruppschneide durch je eine weitere Spannut getrennt ist, dadurch gekennzeich net, daß das Verhältnis des in Schneidrichtung liegenden Abstandes "T 1" zwischen der Schneidkante (1 a) der Schruppschneide (1) und der ihr unmittelbar nachfolgenden Schneidkante (2 a) der Schlichtschneide (2) zu dem Abstand "T 2" zwischen den Schneidkanten (1 a) zweier aufeinander folgender Schruppschneiden (1) zwischen 0,05 und 0,45 liegt.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schaftfräser oder Messerkopf mit in Zylinder flächen liegenden Schneidkanten eine zur Schneidrichtung senkrechte Flugkreisradius-Differenz "H" zwischen der Schneidkante (1 a) der Schruppschneide (1) und der Schneidkante (2 a) der Schlichtschneide (2) zwischen +1 und -1 mm liegt.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugkreisradius-Differenz "H" zwischen -0,1 und -0,4 mm liegt.

4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, ausgebildet als Schaft fräser, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung in äquidistanter Verteilung mindestens drei Schruppschneiden (1) und mindestens drei ihnen nachfolgende Schlicht schneiden (2) angeordnet sind und daß der Winkelabstand zwischen den Schruppschneiden (1) und den Schlichtschnei den (2) zwischen 0,15 und 0,45 des Teilungswinkels zwi schen den Schruppschneiden (1) beträgt.