DE4307630B4

DE4307630B4 - Fräser mit einstellbarem Schneideinsatz

Info

Publication number: DE4307630B4
Application number: DE19934307630
Authority: DE
Inventors: Bernd Aschenbach; Rudi Simon; Frank BARTHELMÄ; Werner Holland-Moritz
Original assignee: FERTIGUNGSTECHNIK und ENTWICKL; Gesellschaft fur Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden/chemnitz Mbh
Current assignee: FERTIGUNGSTECHNIK und ENTWICKL; Gesellschaft fur Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden/chemnitz Mbh
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2013-03-12
Also published as: DE4307630A1

Abstract

Fräser mit einstellbarem Schneideinsatz, im wesentlichen bestehend aus einem Fräsergrundkörper, vorzugsweise zylindrischer Form und einem an diesem gleichachsig angeordneten, der Maschinenspindel zugeordneten Aufnahmezapfen, durch die hindurch die Rotationsachse des Werkzeuges verläuft und weiter bestehend aus einem teils stirnseitig und teils am Umfang des Fräsergrundkörpers auswechselbar angeordneten Schneideinsatz, der eine in eine Umfangsschneidstellung bringbare Hauptschneide sowie eine in eine Stirnschneidstellung bringbare Nebenschneide aufweist und wobei der Schneideinsatz auf einer Werkzeugkassette auswechselbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (7) im Fräsergrundkörper (4) in drei voneinander unabhängig einstellbaren räumlichen Achsen (X, Y, Z) verstellbar angeordnet und festgespannt ist, wobei in einem quer, d. h. senkrecht auf der Spindelachse (2) des Fräsergrundkörpers (4) stehenden, in einem als zylindrisches Zapfenstück (3) ausgebildeten, die X-Achse bildenden Stellglied ein weiteres, auf dem ersteren wiederum achsgerecht und senkrecht stehendes, ebenso als zylindrisches Zapfenstück (5) ausgeführtes, die Y-Achse bildendes Stellglied und auf diesem schließlich ein ebenfalls als zylindrisches...

Description

Die Erfindung betrifft einen Fräser mit einstellbarem Schneideinsatz, im wesentlichen bestehend aus einem Fräsergrundkörper, vorzugsweise zylindrischer Form und einem an diesem gleichachsig angeordneten, der Maschinenspindel zugeordneten Aufnahmezapfen, durch die hindurch die Rotationsachse des Werkzeuges verläuft und weiter bestehend aus einem teils stirnseitig und teils am Umfang des Fräsergrundkörpers auswechselbar angeordneten Schneideinsatz, der eine in eine Umfangsschneidstellung bringbare Hauptschneide sowie eine in eine Stirnschneidstellung bringbare Nebenschneide aufweist und wobei der Schneideinsatz auf einer Werkzeugkassette auswechselbar angeordnet ist.

An die moderne Zerspanungstechnik und dort vor allem an die Präzisionszerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide wird zunehmend die Aufgabe gestellt, durch eine Optimierung der Schneidengeometrie z. B. an Planfräsköpfen und durch die Ermittlung bestmöglicher technologischer Zerspanungsbedingungen einschließlich der Verwendung von hochleistungsfähigen Schneidwerkstoffen zur Erreichung umfangreicher Rationalisierungseffekte beizutragen.

Von besonderer Bedeutung ist hierbei, durch die Anwendung höherer Schnittgeschwindigkeiten ein höheres Zeitspanvolumen zu erreichen und bei hoher Oberflächengüte am bearbeiteten Werkstück zugleich die Wirksamkeit der Zerspanungskräfte hinsichtlich der Werkstückerwärmung und der dadurch bedingten Werkstückdeformation besser beherrschen zu können. Unter dieser Zielstellung kommt der Vermeidung von Radial- und Axialfehlern bei der Einstellung der Werkzeugschneiden und bei der Ermittlung von Abhängigkeiten der Achswinkeleinstellung der Werkzeugschneiden, unter der Anwendung höherer Schnittgeschwindigkeiten, eine besondere Bedeutung zu.

Die Probleme, die sich aus solcher Art Anforderungen an die Entwicklung eines für diese Zwecke geeigneten Fräswerkzeuges ergeben, sind vielgestaltig.

Die Einflussgrößen reichen hierbei beispielsweise von der möglichen Einstellbarkeit der Haupt- und Nebenschneidkante am Schneidenträger über dessen Befestigung in der hierfür bestimmten Aufnahme im Fräskopfgrundkörper bis hin zur Gewährleistung der Positionierungsgenauigkeit der Schneidkanten und schließlich auch bis hin zur spanungstechnischen Beherrschung der Werkzeug- und Maschinenvibration.

Bei hohen Drehgeschwindkigkeiten stellt sich zudem noch die Forderung nach der Vermeidung von Deformierungen bzw. von Aufweitvorgängen an und zwischen den Kontaktstellen von Schneidplatte und Schneidplattenträger bzw. von Schneidplatte, Kassette und Werkzeuggrundkörper unter dem Einfluss der hierbei auftretenden Zentrifugalkräfte.

Schon wenn das Letztere nicht sicher beherrscht wird, sind auch hochgenaue Einstellungen des Schneidkörpers bzw. der Schneidkante in ihre voreingestellte Lage illusorisch.

Um diesen Problemstellungen besser beizukommen, ist es an Fräs- bzw. Messerköpfen prinzipiell bekannt, die Schneidelemente in der Form von Hartmetallschneidplatten oder dgl., auch solchen auf Schneidplattenträgern befestigten Schneidelementen, im Verhältnis zum Werkzeuggrundkörper nach- bzw. einstellbar auszuführen, wie das im Stand der Technik mit den DE 3708034 A1 , DE 3801394 A1 und insbesondere der DE 3317916 A1 bereits vorgeschlagen worden ist.

Diese bekannten Werkzeugkonstruktionen sehen zwar eine Nachstellbarkeit der Schneidkörper in eine vorbestimmte und voreinstellbare Lage der Schneidkanten relativ zum Werkstück vor, sind jedoch nach einer einmal vorgesehenen Einstellung für eine weitere räumliche Lageveränderung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einem Fräswerkzeug der hier in Betracht stehenden Ausführung jeweils beliebige geometrisch bestimmbare räumliche Anordnungen der Werkzeugschneiden in axialer und radialer Richtung sowie hinsichtlich verschiedener radialer Ebenen einstellen zu können.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schneideinsatz im Fräsergrundkörper in drei voneinander unabhängig einstellbaren räumlichen Achsen X, Y, Z verstellbar angeordnet und festgespannt ist, wobei in einem quer, d. h. senkrecht auf der Achsebene des Fräsergrundkörpers stehenden, in einem als zylindrisches Zapfenstück ausgebildeten, die X-Achse bildenden Stellglied ein weiteres, auf dem ersteren wiederum achsgerecht und senkrecht stehendes, ebenso als zylindrisches Zapfenstück ausgeführtes, die Y-Achse bildendes Stellglied und auf diesem schließlich ein ebenfalls als zylindrisches Zapfenstück ausgebildetes, die Z-Achse bildendes Stellglied radial drehbar bzw. in einem Winkelbereich schwenkbar angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet die angestrebte und bisher noch nicht praktisch realisierte Einstellbarkeit der Werkzeugschneide gegenüber einer ebenen Werkstückoberfläche in den drei räumlichen Dimensionen stufenlos und schafft damit für die Bedingungen der Präzisionszerspanung, insbesondere auch unter größeren Schnittgeschwindigkeiten die Voraussetzungen dazu, eine im μ-Bereich korrigier- bzw. einstellbare Schneidengeometrie zum Zwecke der experimentellen Optimierung der Spanungsbedingungen zu erreichen.

Das erfindungsgemäße Fräswerkzeug ist danach in seiner konstruktiven Auslegung vordergründig für die Durchführung von universell angelegten Spanungsuntersuchungen geeignet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der zugehörigen Zeichnung dargestellt.
In der Zeichnung ist der erfindungsgemäße Fräser schematisch wiedergegeben.
Die Abbildung zeigt die teilweise Seitenansicht des Fräsers mit den dort kenntlich gemachten dreiachsigen Einstell- bzw. Verstellmöglichkeiten.
Das in üblicher Weise über einen Aufnahmekegel 1 in der Fräsmaschinenspindel aufgenommene Werkzeug in der Form eines Fräskopfes besitzt eine quer zur Spindelachse 2 verlaufende zylindrische Durchbrechung, in der ein zylindrisch ausgeführtes Zapfenstück 3 schwenkbeweglich aufgenommen und stirnseitig durch hier nicht dargestellte Klemmschrauben arretierbar ist.
Die Mittenachse dieses Zapfenstückes 3 steht senkrecht und achsmittig auf der Spindelachse 2 und stellt eine der räumlichen Achsen für die Einstellung des Schneideinsatzes im Fräsergrundkörper 4, nämlich die X-Achse dar.
Ein weiteres ebenso mit einem zylindrischen Zapfenstück 5 versehenes Stellglied ist zur X-Achse ebenso rechtwinklig und achsmittig liegend angeordnet und bildet die Y-Achse des Werkzeugeinstellsystems, zu der wiederum auf einem artgleich ausgeführten zylindrischen Zapfenstück 6 senkrecht stehend die Z-Achse angeordnet ist.
Auf dem der Z-Achse zugeordneten Zapfenstück 6 sind die Aufnahme- und Spannelemente für den Schneideinsatz 7 in an sich bekannter Art und Weise angeordnet.
An der X-, Y- als auch an der Z-Achse sind Hilfsmittel 8 zur Einstellung der jeweiligen Stellgrößen vorgesehen, wobei die X-Achse zur Einstellung des axialen Spanwinkels, die Y-Achse der Einstellung des radialen Spanwinkels des Schneideinsatzes 7 und die Z-Achse ausschließlich dazu dienen, die Veränderungen, die infolge der an der X- und Y-Achse vorgenommenen Einstellungen an der Hauptschneide, insbesondere hinsichtlich des Einstellwinkels eintreten, zu korrigieren.

Claims

Fräser mit einstellbarem Schneideinsatz, im wesentlichen bestehend aus einem Fräsergrundkörper, vorzugsweise zylindrischer Form und einem an diesem gleichachsig angeordneten, der Maschinenspindel zugeordneten Aufnahmezapfen, durch die hindurch die Rotationsachse des Werkzeuges verläuft und weiter bestehend aus einem teils stirnseitig und teils am Umfang des Fräsergrundkörpers auswechselbar angeordneten Schneideinsatz, der eine in eine Umfangsschneidstellung bringbare Hauptschneide sowie eine in eine Stirnschneidstellung bringbare Nebenschneide aufweist und wobei der Schneideinsatz auf einer Werkzeugkassette auswechselbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (7) im Fräsergrundkörper (4) in drei voneinander unabhängig einstellbaren räumlichen Achsen (X, Y, Z) verstellbar angeordnet und festgespannt ist, wobei in einem quer, d. h. senkrecht auf der Spindelachse (2) des Fräsergrundkörpers (4) stehenden, in einem als zylindrisches Zapfenstück (3) ausgebildeten, die X-Achse bildenden Stellglied ein weiteres, auf dem ersteren wiederum achsgerecht und senkrecht stehendes, ebenso als zylindrisches Zapfenstück (5) ausgeführtes, die Y-Achse bildendes Stellglied und auf diesem schließlich ein ebenfalls als zylindrisches Zapfenstück (6) ausgebildetes, die Z-Achse bildendes Stellglied radial drehbar bzw. in einem Winkelbereich schwenkbar angeordnet ist.