DE69411384T2

DE69411384T2 - Fräserkopf mit kassetten

Info

Publication number: DE69411384T2
Application number: DE69411384T
Authority: DE
Inventors: Ake Almersand; Heinz Werner
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2014-04-20
Also published as: CN1123530A; EP0697933A1; SE9301399L; US5529439A; CA2160148A1; PL311472A1; JP3095176B2; SE9301399D0; DE69411384D1; ES2120621T3; CN1045405C; EP0697933B1; SE502085C2; KR960701723A; RU2111093C1; ATE167822T1; PL174997B1; WO1994025211A1; KR100292963B1; JPH08509430A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fräserkopf, in welchem die Schneideinsätze von Kassetten getragen werden, die in Nuten um den Umfang des Kopfes herum plaziert sind, wobei auch eine Abstandshalterplatte in jeder Nut angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Schneidwerkzeuge mit Schneidelementen, die am Umfang um die umhüllende Oberfläche eines Fräserkopfes angeordnet sind, sind beispielsweise in der DE-B-1 102 526 beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift sind die Schneidelemente durch einen gezahnten Keil und eine Schraube fixiert. Diese Konstruktion erlaubt jedoch keine Präzisionseinstellung der Schneidkante, da jede Veränderung der radialen oder axialen Position stufenweise und nicht kontinuierlich erfolgt, wobei jede Stufe der Breite einer Zahnung entspricht. Außerdem erbringt diese Konstruktion keine Sicherheit gegen Zentrifugalkräfte.
Auch in der US-A-3 214 825 ist eine Befestigungsanordnung für Schneidelemente in einem Fräserkörper beschrieben, die mehrere gezahnte Oberflächen umfaßt, wobei die Zahnungswege axial, radial und diagonal ausgerichtet sind. Obwohl diese Konstruktion eine Einstellung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung möglich macht, erlaubt sie nicht eine lineare Einstellung oder eine unabhängige Einstellung einer der beiden Richtungen. Die beiden Einstellungsrichtungen sind voneinander abhängig. So führt eine bestimmte Einstellung beispielsweise in radialer Richtung auch zu einer bestimmten diagonalen und dabei auch axialen Verschiebung. Außerdem erfordert diese Einstellungs- und Fixieranordnung eine Anzahl verschiedener Teile, was zu einer unnötig komplizierten Konstruktion führt. Unter anderem umfaßt sie zwei schwache Bruchkeile, die oft infolge Ermüdung brechen. Außerdem ist diese Konstruktion auch nicht genügend sicher gegenüber Zentrifugalkräften.
Somit besteht ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Fräswerkzeug zu bekommen, das eine sehr genaue Einstellung der Schneidkanten sowohl axial als auch radial möglich macht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fräswerkzeug zu bekommen, das eine genaue und wechselseitig völlig unabhängige axiale und radiale Einstellung möglich macht.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, jegliche Gefahr auszuschalten, daß irgendeines der Teile in der Befestigungsanordnung plötzlich infolge von Zentrifugalkraft herausgeschleudert wird.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gut ausgeglichenen Fräserkörper zu erhalten, der nicht bei hohen Schneidgeschwindigkeiten, wie sie beispielsweise beim maschinellen Bearbeiten von Aluminium üblich sind, beeinflußt wird.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine präzise Einstellung der Schneidkanten in dem Fräserkopf axial und radial mit so wenig separaten Teilen wie möglich zu bekommen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und stabile Befestigungskonstruktion für den Schneideinsatz mit so wenig separaten Teilen wie möglich zu erhalten.
Diese und andere Ziele erreicht man in überraschender Weise durch die Konstruktion eines Fräsers, der die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 definierten Merkmale umfaßt.
Zu erläuternden, aber nicht beschränkenden Zwecken wird nun die Erfindung weiter in bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform zeigt.
Fig. 1 zeigt einen Fräserkopf nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung mit Explosionsdarstellung einer Schneidposition.
Fig. 2 zeigt eine einsatztragende Kassette nach der Erfindung in Explosionsdarstellung.
Fig. 3 zeigt eine Kassettennut mit der zugehörigen Kassette und der Abstandshalterplatte von oben.
Fig. 4 zeigt eine Abstandshalterplatte nach der Erfindung in Explosionsdarstellung.
Ein allgemein mit 1 bezeichneter Fräserkopf rotiert um seine mittige Rotationsachse Z. Um seine Umfangsfläche herum sind vertiefte Nuten 4 vorgesehen, deren Erstreckungsrichtung im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse des Fräserkopfes ist. Jede Nut 4 ist dazu bestimmt, eine einsatztragende Kassette 2 und eine Abstandshalterplatte 3 aufzunehmen. Die Kassette 2 umfaßt eine Einsatztasche 14 für die Befestigung eines geeigneten Schneideinsatzes 5 mit einer Verankerungsschraube 6. Die Natur des Schneideinsatzes ist kein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung. Ein geeignetes Anwendungsgebiet für die vorliegende Erfindung ist jedoch die maschinelle Bearbeitung von Aluminium mit Schneideinsätzen, die ein Diamantelement an einer der Schneidecken umfassen. Gemäß der erläuterten Ausführungsform ist der Schneideinsatz eine einseitige Wendeschneidplatte von quadratischer Grundform. In dem Fräserkopf ist vor jedem Schneideinsatz in der Drehrichtung eine Spanvertiefung oder Spantasche 22 vorgesehen.
Die Oberflächen der Kassette 2 und der Abstandshalterplatte 3, die zueinander blicken, sind mit Zahnungen 15 bzw. 17 ausgebildet. Vorzugsweise sind diese Oberflächen in ihrer Gesamtheit gezahnt. Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind diese Zahnungen im wesentlichen radial. Weiterhin sind sie natürlich mit Hilfe eines Paßsitzes ineinander ausgebildet, d.h. sie sind mit der gleichen Rippenbreite, den gleichen Spitzenwinkeln und im wesentlichen der gleichen Tiefe zwischen den Rippen geformt. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Rippen ist nicht kritisch für die vorliegende Erfindung, doch liegt er zweckmäßig zwischen 0,5 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 2 mm.
Die Oberfläche 18 der Abstandshalterplatte 3, die der Oberfläche 17 gegenüberliegt, ist auch mit Zahnungen, vorzugsweise in ihrer Gesamtheit, ausgestattet. Die Zahnungsrichtung dieser Oberfläche ist im wesentlichen senkrecht zu der auf der Oberfläche 18, d. h. sie ist im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse des Fräserkopfes. Der Winkel zwischen den beiden Zahnungsrichtungen sollte nicht um mehr als 2º, vorzugsweise nicht mehr als 0º30' vom rechten Winkel abweichen, da sonst radiale und axiale Feineinstellung nicht mehr unabhängig voneinander vorgenommen werden kann. Bezüglich der Form und der Maße dieser Zahnungen gilt das gleiche wie oben in bezug auf die Zahnungen 15 und 17 erwähnt.
Stattdessen können die Zahnungsrichtungen ausgetauscht werden. So sind gemäß jener Ausführungsform die Zahnungen 15 und 17 im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse des Fräserkörpers, während die Zahnungen 16 und 18 im wesentlichen senkrecht hierzu sind.
Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, konvergieren die beiden Seitenwände 16 und 20 der Kassettennut 4 radial nach außen zueinander. Auf diese Weise erhält man eine Garantie dagegen, daß die Kassette und die Abstandhalterplatte durch die Zentrifugalkraft aus der Nut geschleudert werden. Der Winkel zwischen den Oberflächen 16 und 20 kann zwischen 2 und 6º, vorzugsweise zwischen 3,5 und 4,5º sein.
Ein Zapfen 8 ist in eine Öffnung in der Bodenfläche der Nut 4 eingesetzt, wobei der Kopf dieses Zapfens exzentrisch in bezug auf den glatten zylindrischen Teil des Zapfens ist. Dieser exzentrische Kopf wird in eine Vertiefung oder einer Durchgangsnut 13 auf der Rückseite der Kassette plaziert. Der Exzenterkopf ist zweckmäßig mit einem sechseckigen Loch oder ähnlichem versehen, um die Schneidkante auf dem Schneideinsatz 5 zu drehen und axial einzustellen. Dieses Drehen des Zapfens 8 erfolgt durch Einstecken eines Sechseckschlüssels oder von etwas ähnlichem durch das Loch 10. Der Durchmesser dieses Loches ist kleiner als der Durchmesser des Exzenterkopfes, um den Zapfen 8 radial festzulegen.
Für eine radiale Einstellung der Schneidkante wird eine Schraube 9 verwendet, die in das Gewindeloch 11 in der Kassette eingeschraubt wird. Diese Schraube ist auch mit einem sechseckigen Loch oder etwas ähnlichem versehen, um ein Drehen von ihr mit einem geeigneten Schraubenschlüssel möglich zu machen. Dieser Schraubenschlüssel wird durch die Öffnung 12 eingesetzt, welche einen kleineren Durchmesser als das mit Gewinde versehene Teil 11 haben kann. Dieser kleinere Durchmesser erbringt zwei Vorteile: Erstens wird die Schraube 9 radial festgelegt, und zweitens ist es einfacher, das sechseckige Loch auf der Schraube 9 zu treffen. Stattdessen kann die Kassette auch mit Löchern für zwei Schrauben 9 versehen werden.
Da sich die Nut 4 radial nach außen verjüngt, müssen die Kassette und die Abstandshalterplatte axial in die Nut eingesetzt werden. Um die Befestigung der Kassette und der Abstandshalter überhaupt möglich zu machen, ist ein bestimmter freier Spalt zwischen der Einheit von Kassette und Abstandshalterplatte und den Seitenwänden 16 und 20 der Nut erforderlich, um über den Kopf des Exzenterzapfens 8, der in die Nut 4 hineinragt, mit der radial inneren Seite der Kassette hinauszukommen, wonach die Kassette radial bis zur Anlage mit der Bodenfläche der Nut 4 einwärtsgestoßen werden kann, wenn die Nut 13 mit dem Exzenterkopf in gleicher Höhe ist. Wenn der Winkel zwischen den Oberflächen 16 und 20 α genannt wird und der Kopf des Exzenterzapfens 8 eine Dicke b hat, dann ist ein Spalt b sin α zwischen der Kassettenoberfläche 23 und der Nutoberfläche 20 erforderlich, um an dem Kopf des Exzenterzapfens vorbeizukommen. Wenn zum Beispiel b 4 mm und α 4º sind, dann sollte dieser Spalt theoretisch wennigstens 0,28 mm betragen. Danach wird die Schneidkante durch die Schraube 9 radial und durch den Exzenterzapfen 8 axial genau eingestellt. Die Einstellung in diesen beiden Richtungen kann vollständig unabhängig voneinander erfolgen, wobei die erzielte Position zweckmäßig mit einer sogenannten Tausendstel- Schublehre erreicht wird. Wenn die vorbestimmten axialen und radialen Positionen erreicht wurden, wird die Schneidposition durch die mit Gewinde versehenen Verklammerungsschrauben 7A und 7B, die in die mit Gewinde versehenen Durchgangslöcher 21A bzw. 21B eingeschraubt werden, in dem Kopfkörper fixiert. Diese Verklammerungsschrauben 7A und 7B werden dazu gebracht, einen direkten Druck auf die im wesentlichen glatte Oberfläche 23 der Kassette auszuüben, wobei die Kassette und die Abstandshalterplatte und folglich auch die Schneid kante in der erwünschten Position befestigt und fixiert werden. Gemäß der erläuterten Ausführungsform gibt es zwei Verankerungsschrauben 7A und 7B. Es ist jedoch auch durchführbar, beispielsweise eine oder drei Verklammerungsschrauben 7 zu haben. Da die Verklammerungsschrauben 7 in einer Position im wesentlichen senkrecht zu der Radialrichtung befestigt werden, werden sie auch in ihren Positionen gegen Zentrifugalkräfte gesichert. Außerdem haben sie den Vorteil, den Ausgleich des Fräserkörpers nicht negativ zu beeinflussen.
Durch die obenbeschriebene Konstruktion wurde eine Maßgenauigkeit von 2 um für die Positionierung der Schneidkanten sowohl radial als auch axial erreicht. Der Einstellungsbereich in axialer bzw. radialer Richtung kann von 0,5 bis 1,5 mm sein. Die erreichte Präzisionseinstellung der beiden Dimensionen wurde möglich, um sehr glatte Oberflächen auf dem maschinell bearbeiteten Werkstück, wie beispielsweise bei der maschinellen Bearbeitung von Aluminium, zu erhalten. Außerdem hat die Möglichkeit einer Nacheinstellung der Schneidposition so oft wie infolge des Schneidkantenverschleißes erwünscht, die Schneidwirtschaftlichkeit signifikant verbessert, da der gleiche Schneideinsatz mehrere Male nachgeschliffen werden kann. Dies ist sehr vorteilhaft bei Verwendung teurer Schneideinsätze, insbesondere jener mit einem Einlageelement von Diamant oder kubischem Bornitrid an einer der Ecken des Schneideinsatzes.

Claims

1. Fräserkopf, in welchem Schneideinsätze von Kassetten (2) getragen werden, welche in Nuten (4) um den Umfang des Fräserkopfes herum angeordnet sind, wobei auch eine Abstandshalterplatte (3) in jeder Nut angeordnet ist, eine Seite (16) jeder Nut gezahnt ist und in Berührung mit einer entsprechend gezahnten Seite (18) äuf der Abstandshalterplatte (3) steht, eine Seite (15) der Kassette gezahnt ist und in Berührung mit einer entsprechenden gezahnten weiteren Seite (17) der Abstandshalterplatte steht und diese Seite gegenüber der ersterwähnten gezahnten Seite (18) der Abstandshalterplatte (3) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnungsrichtungen auf den beiden Seiten (17, 18) der Abstandshalterplatte im wesentlichen senkrecht zueinander sind, wobei eine der Zahnungsrichtungen im wesentlichen axial und die andere im wesentlichen radial ist und wobei die Einstellung entlang der betreffenden Zahnungsrichtung erfolgt.

2. Fräserkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten (16, 20) einer jeden Nut (4), die zueinander blicken, radial nach außen konvergieren, um die Kassette (2) und die Abstandshalterplatte (3) gegen Zentrifugalkräfte zu sichern.

3. Fräserkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Exzenterzapfen (8) für axiale Einstellung der Kassette (2) radial nach innen in bezug auf die Kassette (2) angeordnet ist, wobei der Kopf des Exzenterzapfens (8) in einer Vertiefung oder einer Nut (13) auf der radial inneren Seite der Kassette ist, und daß ein Loch (10), das in der Vertiefung oder Nut (13) endet, in der Kassette (2) vorgesehen ist, wobei dieses Loch für das Einsetzen eines geeigneten Schlüssels zum Drehen des Exzenterzapfens (8) bestimmt ist.

4. Fräserkopf nach einem der vorausgehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraube (9) für radiale Einstellung der Kassette (2) in einem sich im wesentlichen radial erstreckenden Durchgangsloch (11, 12) in der Kassette (2) angeordnet ist.

5. Fräserkopf nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Verankerungsschrauben (7A, 7B) zum Pressen gegen die Seite (23) der Kassette, die der gezahnten Seite der Kassette gegenüberliegt, angeordnet sind, wobei diese Seite im wesentlichen glatt ist, wodurch sowohl die Kassette als auch die Abstandshalterplatte in der Nut befestigt werden.

6. Fräserkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Spalt zwischen der glatten Seite (23) der Kassette und der Oberfläche (20) der benachbarten Seite der Nut gibt, wobei die Breite dieses Spaltes größer als oder so groß wie b sin α ist, worin b die Dicke des Kopfes des Exzenterzapfens (8) ist und α der Winkel zwischen den beiden zueinanderblickenden Seitenoberflächen (16, 20) der Nut ist.

7. Fräserkopf nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den beiden zuemanderblickenden Seitenoberflächen (16, 20) der Nut (4) zwischen 2 und 6º, vorzugsweise zwischen 3,5 und 4,5º ist.