DE4303757A1 - Schneidwerkzeug - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug insbesondere für
Fräsmaschinen.
In der Fräsindustrie gibt es verschiedene Arten von
Schneidwerkzeugen aus Metall, die für eine Verwendung an
Fräsmaschinen angepaßt werden können, um Teile mit einer
speziellen Kontur zu formen.
Mit den derzeit erhältlichen Schneidwerkzeugen ist eine
hohe Oberflächenqualität nur erreichbar, wenn die Schneid
werkzeuge mit einer verringerten Drehzahl gedreht werden.
Zusätzlich können mit den derzeit erhältlichen Schneidwerk
zeugen keine tiefen Flächen gefräst werden, da das Schneid
werkzeug nach oben gezogen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Schneidwerk
zeug zu schaffen, mit dem hohe Arbeitsdrehzahlen möglich
sind, ohne daß die Endqualität des gefrästen Teils beein
trächtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schneidwerk
zeug mit einem länglichen Körper gelöst, der einen an einer
Fräs- oder Holzbearbeitungsmaschine befestigbaren Schaft
und einen Kopfabschnitt aufweist, der mit mehreren Schneid
kanten versehen ist, die ein Schneiden in virtuell jeder
Richtung ermöglichen. Der Kopfabschnitt weist vorzugsweise
einen Steg und zwei Spannuten auf, die durch den Bereich
gebildet werden, der zwischen einer ersten und einer zwei
ten Wand liegt, die zueinander senkrecht sind. Die erste
Wand divergiert von dem Steg aus in einem Winkel von unge
fähr 10° bezüglich der Mittellängsachse nach hinten. Diese
erste Wand endet an der Außenfläche des Schneidwerkzeugs
und schafft eine erste Schneidkante mit einem vorderen
Schneidabschnitt und einem hinteren Schneidabschnitt. Der
vordere Schneidabschnitt ist gekrümmt und hat einen Radius,
der sich von dem Steg aus zu einem axialen Schneidabschnitt
erstreckt. Der axiale Schneidabschnitt erstreckt sich nach
hinten und konvergiert in Richtung der Längsachse in einem
Winkel von ungefähr 10°. Die Außenfläche des Kopfabschnitts
verjüngt sich radial nach innen und bildet angrenzend an
den Schaft eine Halsfläche. Die hinteren Abschnitte der
ersten und der zweiten Wand sind zur Bildung einer hinteren
Schneidkante in die Halsfläche geschnitten.
Mit dem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug lassen sich
insbesondere bei der Fräs- oder Holzbearbeitung glatte
Oberflächen mit hohen Drehzahlen erreichen. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß mit dem erfindungsgemäßen
Schneidwerkzeug sowohl nach oben und nach unten als auch
seitlich gefräst werden kann. Da mit einem einzigen
Schneidwerkzeug ein Fräsen entlang der x -, y- und z-Achse
möglich ist, sind die Brachzeiten der Maschine zum Wechseln
von Fräsköpfen gering.
Außerdem werden Späne schnell von der gefrästen Fläche
entfernt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausfüh
rungsform eines Schneidwerkzeugs;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Schneidwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 3 eine Stirnansicht des Schneidwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 4 den Schnitt 4-4 von Fig. 2;
Fig. 5 den Schnitt 5-5 von Fig. 2;
Fig. 6 eine Seitenansicht des Schneidwerkzeugs von Fig. 1,
die verschiedene Schneidkanten zeigt, die an einem
Werkstück angreifen;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des
Schneidwerkzeugs.
Das in Fig. 1 gezeigte Schneidwerkzeug 10 weist einen
Schaft 12 auf, der an einer Maschine (nicht gezeigt) befe
stigbar ist, die das Schneidwerkzeug dreht. Ein Kopfab
schnitt 14 weist eine erste und eine zweite symmetrische
Spannut 42 auf, die an dem vorderen Ende des Schneidwerk
zeugs konvergieren. Die Spannuten 42 bilden Bereiche, die
zwischen einer ersten und einer zweiten senkrechten Wand 32
bzw. 34 liegen. Die erste Wand 32 endet an der Außenfläche
30, wodurch sie eine erste Schneidkante 22 bildet. Die auf
beiden symmetrischen Hälften des Kopfabschnitts angeord
neten ersten Schneidkanten 22 stoßen an der Spitze zusammen
und bilden einen schmalen Steg 48. Die Mittellängsachse 18
erstreckt sich durch den Mittelpunkt des Stegs 48 hindurch.
Diese erste Wand 32, die relativ flach ist, divergiert von
dem Steg 48 aus nach hinten in einem Winkel von ungefähr
10° relativ zu der Mittellängsachse. Die zweite Wand 34
weist eine erste dreieckig geformte Fläche 36 und eine
zweite Fläche 40 auf, die sich von der ersten dreieckigen
Fläche aus nach unten erstreckt. Eine erste Ecke 38 der
dreieckig geformten Fläche 36 konvergiert an dem Steg 48.
Das hintere Ende 44 der zweiten Fläche 40 ist von der
Mittellängsachse 18 weg nach außen gekrümmt, um die Entfer
nung von Spänen zu unterstützen.
Die erste Schneidkante 22 weist einen vorderen Schneid
abschnitt 23 und einen axialen Schneidabschnitt 24 auf. Der
vordere Schneidabschnitt 23 wird von einem Bogen gebildet,
der einen vorgegebenen Radius besitzt, der sich von dem
Steg 48 aus nach unten zu einem axialen Schneidabschnitt 24
erstreckt. Der vordere Schneidabschnitt 23 ist außerdem mit
einer Lippe 26 versehen, die von der Mittellängsachse 18
aus in einem Winkel von ungefähr 10° nach hinten diver
giert. Die Breite jeder Lippe 26 beträgt insgesamt ungefähr
5% des maximalen Außendurchmessers des Kopfabschnitts. Der
axiale Schneidabschnitt 24 erstreckt sich von dem vorderen
Schneidabschnitt 23 aus nach hinten und konvergiert in
Richtung der Längsachse 18 in einem Winkel von ungefähr
10°.
Das Schneidwerkzeug 10 ist außerdem mit einem Freiwinkel
abschnitt 50 versehen, der sich hinter der Lippe 26 an
grenzend an diese befindet. Dieser Freiwinkelabschnitt 50
ist für eine Spanabfuhr wichtig. Obwohl bei der ersten
Ausführungsform mehrere Freiwinkelflächen gezeigt sind,
kann auch eine einzelne Freiwinkelfläche verwendet werden,
um die Abfuhr von Spänen weiter zu unterstützen, ist die
äußere, nicht schneidende Fläche 52, die an der Stelle
vorgesehen ist, an der die zweite Wand 34 mit der Außen
fläche 30 endet, bezüglich der ersten Schneidkante 22
radial nach innen hinterarbeitet. Diese radiale Hinter
arbeitung der Fläche 30 ist wichtig, um einen Zustand zu
verhindern, der in der Industrie als "Rattern" bekannt ist.
Wie es in den Fig. 2 und 6 deutlich gezeigt ist, ist die
Ausführungsform von Fig. 1 außerdem mit einer Halsfläche 16
versehen, die entlang der Längsseite des Schneidwerkzeugs
dort angeordnet ist, wo die Außenfläche 30 des Kopfab
schnitts 14 angrenzend an den Schaft 12 radial nach innen
verjüngt. Die hinteren Abschnitte der ersten und zweiten
Wände 46 bzw. 44 sind in die Halsfläche geschnitten, um
hintere Schneidkanten 54 zu bilden. Durch diese hinteren
Schneidkanten 44 kann das Schneidwerkzeug das Werkstück
spanend bearbeiten, wenn das Werkzeug nach oben geführt
wird. Diese Halsfläche 16 verjüngt sich vorzugsweise in
einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich der Mittellängs
achse 18 nach innen.
Wie es in Fig. 3 zu sehen ist, befindet sich der dünne Steg
48 an der Stelle, an der die Lippen 26 und die Ecken 38 der
dreiecksförmigen Oberfläche 36 zusammenkommen. Es ist
wesentlich, daß der Steg 48 relativ schmal ist, damit eine
verbesserte Oberflächengüte erreicht wird. Die erste drei
ecksförmige Fläche 36 divergiert von der Mittellängsachse
aus in einem Winkel von ungefähr 30° nach hinten, damit ein
zusätzlicher Spanraum an der Oberseite der ersten Wände 32
möglich ist. Die zweite Fläche 40 der zweiten Wände 34
divergiert von der Mittellängsachse in einem Winkel von
ungefähr 10° nach hinten. Die gebrochenen Linien stellen
die ersten inneren Wände 32 dar und demonstrieren außerdem,
daß die ersten inneren Wände 32 in einem Winkel von unge
fähr 10° bezüglich der Mittellängsachse nach hinten diver
gieren.
In den Fig. 4 und 5 ist zu sehen, daß die Breite der ersten
inneren Wände 32 und die Breite der zweiten inneren Wände
34 in Längsrichtung des Kopfabschnitts 14 zu dem vorderen
Ende hin ansteigt bzw. sich verringert.
Wie es in Fig. 6 zu sehen ist, beginnt die Zerspanung
anfänglich dann, wenn der Steg 48 an dem Werkstück 56
angreift. Der Bereich der Zerspanung wird größer, wenn das
vordere Ende des Schneidwerkzeugs 10 nach unten bewegt
wird, bis das Schneidwerkzeug bis zu seinem maximalen
Durchmesser eingeführt ist. Das Schneidwerkzeug 10 kann
seitlich über die Oberfläche des Werkstücks gedreht werden,
um den Zerspanungsbereich weiter zu vergrößern. Sowohl der
vordere Schneidabschnitt 23 als auch der axiale Schneid
abschnitt 24 greifen an dem Werkstück 56 an, wenn die
Zerspanung seitlich in einer Tiefe durchgeführt wird, die
unterhalb des Punktes liegt, an dem der vordere Schneid
abschnitt 23 und der axiale Schneidabschnitt 24 zusammen
kommen. Anders als mit den bekannten Schneidwerkzeugen ist
es durch die in den Fig. 1, 2 und 6 gezeigte Ausführungs
form außerdem möglich, entlang der hinteren Schneidkante 54
zu zerspanen, wenn das Schneidwerkzeug 10 nach oben gegen
eine Fläche 58 des Werkstücks 56 bewegt wird. Außerdem ist
es durch die Geometrie des Schneidwerkzeugs 10 möglich,
entlang einer diagonalen Ebene zu zerspanen.
Die in Fig. 7 gezeigte zweite Ausführungsform des Schneid
werkzeugs entspricht im wesentlichen der in den Fig. 1, 2
und 6 gezeigten ersten Ausführungsform, außer daß die in
den Fig. 1, 2 und 6 gezeigte hintere Schneidkante nicht
vorgesehen ist. Bei der Ausführungsform von Fig. 7 haben
der Schaft 112 und der Kopfabschnitt 114 im wesentlichen
den gleichen Außendurchmesser, obwohl ähnliche Durchmesser
nicht wesentlich sind. Auch hier ist die nicht schneidende
Kante 152 bezüglich der ersten Schneidkante 122 mit einer
radialen Hinterarbeitung versehen.
Die Länge und der Durchmesser des erfindungsgemäßen Kopf
abschnitts kann etwas verändert werden, ohne die erfindungs
gemäßen geometrischen Eintrittswinkel zu verändern. Erfin
dungsgemäße Schneidwerkzeuge, die bezüglich des Durchmes
sers eine größere Länge aufweisen, werden typischerweise
zum Stirnfräsen verwendet. Schneidwerkzeuge, deren Länge
bezüglich des Außendurchmessers geringer ist, können für
die Bearbeitung von tiefen Hohlräumen verwendet werden, wie
z. B. beim Gesenkfräsen.
Die erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuge sind insgesamt aus
gehärtetem Stahl, wie z. B. M2 Hochgeschwindigkeitsstahl
hergestellt, und können mit einem Beschichtungsmaterial,
wie z. B. Titannitrid ausgebildet werden, durch das das
Schneidwerkzeug mit noch härteren Schneidkanten versehen
wird. Durch die einzigartige erfindungsgemäße Geometrie
können Fräsbearbeitungen bei sehr hohen Drehzahlen durch
geführt werden, während eine exzellente Oberflächengüte
erreicht wird. Bei Testläufen mit einem Schneidwerkzeug mit
2,54 cm Durchmesser, die auf einem flachen legierten Werk
stück mit ungefähr 4% A1 und 96% Zn durchgeführt wurden,
zeigte sich, daß der Vorschub der erfindungsgemäßen
Schneidwerkzeuge bei einer Drehzahl von 8000 Umdrehungen
pro Minute ungefähr 10 m pro Minute entlang einer geraden
Linie in einer Tiefe von ungefähr 7,5 cm betragen kann.
Claims (11)
1. Schneidwerkzeug, gekennzeichnet durch
- - einen länglichen Werkzeugkörper mit einem an einer Dreheinrichtung befestigbaren Schaft (12) und einem Kopfabschnitt (14), der mehrere Schneidkanten (22, 54) und eine Mittellängsachse (18) aufweist,
- - einen Steg (48) an dem vorderen Ende des Kopfab schnitts (14) und
- - eine Spannut (42), die durch einen Bereich gebildet wird, der sich zwischen einer ersten und einer zweiten Wand (32 bzw. 34) befindet, die zueinander senkrecht sind, wobei die erste Wand sich von dem Steg (48) aus in einem Winkel von ungefähr 10° bezüglich der Mittel längsachse (18) nach hinten erstreckt und zur Bildung einer ersten Schneidkante (22) mit einem vorderen Schneidabschnitt (23) und einem axialen Schneid abschnitt (24) an der Außenfläche (30) endet, der vor dere Schneidabschnitt (23) von einer Krümmung mit einem vorgegebenen Radius gebildet wird, der sich von dem Steg (48) aus zu dem axialen Schneidabschnitt (24) erstreckt, sich der axiale Schneidabschnitt (24) nach hinten erstreckt und in Richtung der Längsachse (18) in einem Winkel von ungefähr 10° bezüglich der Mittel längsachse (18) konvergiert und die zweite Wand (34) in einer äußeren, nicht schneidenden Fläche (32) endet, die bezüglich der Schneidkante (22) der ersten Wand (32) radial nach innen hinterarbeitet ist.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich die Außenfläche (30) des
Kopfabschnitts (14) radial nach innen verjüngt und an
grenzend an den Schaft (12) eine Halsfläche (16) bildet
und daß zur Bildung einer hinteren Schneidkante (54)
hintere Abschnitte (44, 46) der ersten und zweiten Wand
(32 bzw. 34) in die Hälsfläche (16) geschnitten sind,
wobei durch die hintere Schneidkante (54) eine Zerspa
nung möglich ist, wenn das Schneidwerkzeug nach oben
geführt wird.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine zweite Spannut (42) symme
trisch zur ersten Spannut (42) vorgesehen ist.
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der vordere Schneidabschnitt (23)
mit einer Lippe (26) versehen ist, die von der Mittel
längsachse (18) aus nach hinten divergiert.
5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lippe (26) in einem Winkel von
ungefähr 10° bezüglich der Mittellängsachse (18) diver
giert.
6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Freiwinkelabschnitt (50)
hinter der Lippe (26) vorgesehen ist, wobei der Freiwin
kelabschnitt (50) von ihr aus hinterarbeitet ist.
7. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Wand (34) außerdem eine erste (36) und eine zwei
te, dreiecksförmige Fläche (40) umfaßt, die eine Ecke
(38) aufweist, die in den Steg (48) übergeht, wobei die
erste Fläche (36) nach hinten und radial in einem Winkel
von ungefähr 30° bezüglich der Mittellängsachse (18)
nach außen divergiert.
8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Fläche (40) der zwei
ten Wand (34) nach hinten und in einem Winkel von unge
fähr 10° bezüglich der Mittelachse (18) der Drehung ra
dial nach außen divergiert.
9. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß sich die Hals
fläche (16) in einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich
der Mittellängsachse (18) radial nach innen verjüngt.
10. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß es aus
gehärtetem Stahl besteht.
11. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kopfabschnitt (14) mit Titannitrid beschichtet ist.
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Patent Citations (1)
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Title |
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