DE69711681T2

DE69711681T2 - Fräser

Info

Publication number: DE69711681T2
Application number: DE69711681T
Authority: DE
Inventors: Bengt Strand
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2017-11-06
Also published as: KR100484472B1; EP0942799A1; WO1998024581A1; SE507542C2; KR20000057387A; SE9604456L; DE69711681D1; US5964555A; CN1087990C; JP2001505137A; HK1023742A1; CN1239450A; BR9713832A; EP0942799B1; SE9604456D0

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug für die drehende, spanabhebende Bearbeitung mit Spanentfernung sowie einen Schneidkopf für das Werkzeug gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

Es ist bisher durch die US-A-4,850,759 bekannt, eine Lösung für das Problem vorzusehen, Fräswerkzeuge in kleinen Abmaßen mit austauschbaren Schneidkanten vorzusehen. In einigen Fällen hat es sich jedoch herausgestellt, daß während des Fräsens von Profilen in Werkzeugstahl die Schneidgeschwindigkeit während des Hochfahrens über eine Schräge nicht besonders hoch ist. Dies hängt davon ab, daß die maximale Schneidtiefe während des Hochfahrens über eine Schräge bei dem bekannten Werkzeug relativ klein ist.
Es ist ferner bekannt, Schaftfräser mit geschraubten, kreisförmigen Schneideinsätzen vorzusehen, die unter anderem während des Hochfahrens über eine Schräge zu benutzen sind. Da die Abmaße äußerst oft klein sind, werden die hohlen Einsätze relativ schwach, und das führte zum Werkzeugbruch.

Aufgaben der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Werkzeuges, welches die oben erwähnten Probleme löst.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Werkzeuges, welches die Vorteile der Rundschneideinsätze mit günstiger Festigkeit kombiniert.
Eine weitere andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Werkzeuges, welches leicht in dem Werkstück schneidet.
Eine weitere andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schneidkopfes, der das Hochfahren über eine Schräge mit einer hohen Schneidgeschwindigkeit ermöglicht.
Diese und andere Aufgabe und Gegenstände der vorliegenden Erfindung werden mit einem Werkzeug und einem Schneidkopf der oben beschriebenen Art realisiert, welche die in den anliegenden Ansprüchen aufgezeigten Merkmale aufweisen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die eingeschlossenen Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung in einem zusammengebauten Zustand, teilweise im Querschnitt, in Eingriff mit einem Werkstück;
die Fig. 2A und 2B Seitenansichten eines Schneidkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung in größerer Einzelheit;
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2; und
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Schneidkopf.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Ausführungsform eines Werkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung nach der Darstellung in Fig. 1 weist einen Schneidkopf 10, ein Rückhaltemittel in Form einer Festklemmschraube 11 und einen Schaft 12 auf. Das Werkzeug weist hakenförmige Mittel 15, 19 auf, die auf dem Schneidkopf und auf der Festklemmschraube vorgesehen sind.
Der Schneidkopf 10 ist an demjenigen Ende, welches von dem Schaft 12 fort geneigt ist, mit Schneidkanten versehen. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Schneidkopfes 10 ist im einzelnen in den Fig. 2A bis 4 gezeigt. Der Schneidkopf 10 ist in Hartmetall ausgeführt, vorzugsweise Sinterkarbid, und weist zwei Hauptschneidkanten 27 auf. Die Zahl der Hauptschneidkanten kann alternativ eins bis sechs sein. Jede Hauptschneidkante 27 weist eine gerade Kante 27A und eine konvex gekrümmte, vorzugsweise teilkreisförmige Kante 27B auf und ist längs der Schnittlinie einer Freifläche 28 und einer Spanfläche 29 gebildet. Die Hauptschneidkanten 27A sind gerade und liegen in einem gemeinsamen, imaginären Zylinder, der konzentrisch ist mit der Drehachse CL des Schneidkopfes und des Werkzeuges. Alternativ können die Schneidkanten 27A in einem imaginären, verjüngt zulaufenden Konus angeordnet sein, dessen Scheitel dem Schaft 12 zugewandt ist. Der Durchmesserabstand zwischen den Hauptschneidkanten ist mit C bezeichnet, der normalerweise in der Größenordnung von 6 bis 16 mm liegt. Jede Hauptschneidkante 27B ist mit einer zugeordneten geraden Kante 27A über eine Ecke verbunden, die einen Radius R1 von maximal 1 mm hat. Die Hauptschneidkanten 27B haben eine kreisförmige Erstreckung von dem Radius R1 zu einer Ebene P senkrecht zur Mittelachse CL. Jede Hauptschneidkante 27B ist durch einen Radius R2 bestimmt, dessen Zentrum auf einer Winkelhalbierenden B liegt. Die Winkelhalbierende wird durch eine imaginäre Ecke bestimmt, welche durch die Ebene P und eine Linie gebildet wird, welche den radial äußersten Punkt der Hauptschneidkante 27B berührt, wobei diese Linie zu der Drehachse CL parallel liegt. Ein Hauptabschnitt der Hauptschneidkante 27B ist über der Winkelhalbierenden vorgesehen, während ein Nebenteil derselben unter der Winkelhalbierenden vorgesehen ist. Der Durchmesserabstand zwischen den Hauptschneidkanten 278 ist mit D bezeichnet und ist einige Millimeter größer als der Abstand C. Die konvex gekrümmte Schneidkarate 27B geht in eine Nebenschneidkante 30 in der Ebene P über, mit welcher die Kante im wesentlichen zusammenfällt und sich radial einwärts erstreckt. Der Radius R2 ist kleiner als eine Hälfte des Durchmessers D, normalerweise im Bereich von 1 bis 6 mm. Die Nebenschneidkante 30 bildet mit der Drehachse CL einen Winkel σ, der 90º oder einige Grad weniger beträgt, um die Schneideigenschaften während des Fräsens zu verbessern.
Jede Spanfläche 29 ist im wesentlichen konkav gebildet und erstreckt sich von der Hauptschneidkante 27 radial einwärts und von der Nebenschneidkante 30 in Richtung axial einwärts von dem freien Ende 13 des Schneidkopfes fort. Die Spanfläche 29 bildet mit der Freifläche 28A, 28B einen spitzen Winkel α von 60º bis 80º. Die Nebenschneidkante 30 wird am Schnitt der Spannut 29 und einer Freifase 31 gebildet, und ihre radiale Erstreckung beginnt radial innerhalb des imaginären Zylinders. Die Nebenschneidkante 30 bildet eine Verbindung zu einer Querschneidkante 40, welche die Drehachse CL des Schneidkopfes derart schneidet, daß das Werkzeug in der Lage sein soll, während des Fräsens in das Werkstück zu bohren. Die Länge der Querschneidkante 40 beträgt 0,5 bis 1,5 mm. Ausgeschnittene Flächen 41 sind in Linie mit der Querschneidkante 40 vorgesehen, um die Vorschubkraft während des Bohrens zu verringern. Die Freifase 31 hat einen Freiwinkel β von 10º bis 20º und ist vorzugsweise spitzer ausgewählt als der Freiwinkel a der Hauptschneidkante, um während des Hineinfahrens über eine Schräge bzw. Eintauchens oder während des Bohrens einen höheren Vorschub zu erlauben. Die radiale Erstreckung der Nebenschneidkante 30 und der konvexen Kante 27B kann durch einen Winkel s beschrieben werden, Fig. 2B, der 120º-140º beträgt. Es sei bemerkt, daß mit dem Begriff "Hochfahren über eine Schräge" hier das Fräsen mit Vorschubrichtungen in allen Winkeln relativ zu der Drehachse CL gemeint ist, welches nicht die herkömmliche Bohrrichtung ist.
An dem dem Schaft 12 zugewandten Ende ist der Schneidkopf mit einem ersten konischen Abschnitt 14 versehen, der mit einem ersten Eingriffsmittel 15 versehen ist, welches in der gezeigten Ausführungsform eine erste Lippe 16 sowie eine erste Ausnehmung 17 aufweist. Der Zwischenabschnitt des Schneidkopfes 10 ist mit einem Keilgriff 32 versehen, dessen Anwendung unten erläutert wird.
Die Klemmschraube 11, die vorzugsweise in Stahl ausgeführt ist, hat einen zweiten konischen Abschnitt 18 an demjenigen Ende, welches dem Schneidkopf zugewandt ist, der mit einem zweiten Eingriffsmittel 19 versehen ist, das dafür vorgesehen ist, mit dem ersten Eingriffsmittel 15 zusammenzuwirken. Wie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt ist, schließt das Vorsehen des zweiten Eingriffsmittels 19 ein, daß ein wesentlicher Teil des zweiten konischen Abschnittes 18 entfernt wurde. Das zweite Eingriffsmittel 19 weist ein zweite Lippe 20 sowie eine zweite Ausnehmung 21 auf. In aktiver Position wirkt die erste Lippe 16 mit der zweiten Ausnehmung 21 zusammen und die zweite Lippe 20 mit der ersten Ausnehmung 17.
Axial innerhalb des zweiten Eingriffsmittels 19 hat die Klemmschraube 11 in der axialen Richtung einen mit Außengewinde versehenen, vorzugsweise zylindrischen Abschnitt 22. Ein Allen-Keilgriff kann an dem axial innersten Ende der Klemmschraube 11 vorgesehen sein, wodurch ein Lösen oder Festziehen der Klemmschraube 11 durch den Innenkanal 24 des Schaftes 12 ermöglichst ist. Normalerweise wird jedoch das Festziehen oder Lösen der Klemmschraube durch den äußeren Keilgriff 32 gewährleistet. Alternativ kann das Gewinde 26 an einem Ende einer lösbaren Hülse angeordnet sein, deren anderes Ende dann mit einem Außengewinde sowie einem Keilgriff versehen ist.
Der Schaft 12 ist an demjenigen Ende, welches dem Schneidkopf 10 zugewandt ist, mit einem konischen Sitz 25 versehen, welcher den ersten und zweiten konischen Abschnitt 14 und 18 des Schneidkopfes 10 bzw. der Klemmschraube 11 aufnimmt. Innerhalb des konischen Sitzes 25 hat der Schaft 12 einen im wesentlichen zylindrischen, mit Innengewinde versehenen Abschnitt 26, der mit dem mit Außengewinde versehenen Abschnitt 22 der Klemmschraube 11 zusammenwirkt.
Die Montage und die Demontage ist mehr im einzelnen in der US-A-4,850,759 beschrieben, die hierdurch in die vorliegende Beschreibung eingeschlossen wird. Das Zusammenwirken zwischen dem Außengewinde 22 und dem Innengewinde 26 bringt es mit sich, daß die Klemmschraube 11 und dadurch auch der Schneidkopf 10 axial in den Schaft 12 hinein verlagert werden, bis der konusförmige Abschnitt 14 gegen den konischen Sitz 25 in Anschlag kommt, d. h. die Position gemäß Fig. 1 erreicht worden ist. Der Schneidkopf 10 ist nun im Schaft 12 in zufriedenstellender Weise verankert.
Die Gewinde 22 und 26 sind als Rechtsganggewinde bei Werkzeugen für Rechtsschneiden ausgeführt wie als Linksganggewinde bei Werkzeugen für Linksschneiden.
Für die oben beschriebene Ausführungsform sollte der Konuswinkel für den Schneidkopf und Sitz weniger als 25º betragen. Zusätzlich sei erwähnt, daß die beschriebene Ausführungsform sich auf Fräser bezieht, d. h. Werkzeuge, die um ihre Längsmittelachsen rotieren. Man erwartet, daß Fräser mit kleinen Schneidabschnitten den beherrschenden Anwendungsbereich für die vorliegende Erfindung darstellen.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß wenn das Fräswerkzeug eine Schulter in dem Werkstück 42 herausstechen soll, das Werkzeug während der Drehung gegen die Schulter in Richtung des Pfeils I derart gebracht wird, daß das Werkzeug sich selbst in die in Fig. 1 gezeigte Position schneidet. Dann wird das Werkzeug während des Drehens senkrecht nach außen von dem Werkstück in Richtung des Pfeils O vorgeschoben, und deshalb wird die neue Grenzfläche der Schulter die in der Figur durch die gestrichelte Linie gezeigte. Mittels der kreisförmigen Hauptschneidkante kann eine relativ scharfe Ecke mit dem Radius R2 erhalten werden, während das Werkzeugmaterial auch in Richtung zur Spindel hin (nicht gezeigt) schneiden kann.
Das Fräswerkzeug gemäß der Erfindung kann somit fräsen wie herkömmliche Schaftfräser aus Sinterkarbid und doch während eines Rückhubes zur Spindel hin Material schneiden. Während des letztgenannten Betriebes entsteht Spannung im Schneidkopf, und deshalb ist das ausgewählte Prinzip für das Zurückhalten anderen bekannten Lösungen überlegen.
Die Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in den Grenzen der anliegenden Ansprüche frei variiert werden.

Claims

1. Fräswerkzeug für drehende, spanabhebende Bearbeitung mit Spanentfernung, wobei das Werkzeug einen Schneidkopf (10), ein Rückhaltemittel (11) und einen Schaft (12) aufweist, der Schneidkopf (10) mit mindestens einer Schneidkante (2T, 30) versehen ist, die mit dem Schneidkopf einstückig ist, und der Schneidkopf und das Rückhaltemittel überlappende asymmetrische Mittel (15, 19) aufweisen für das Befestigen des Schneidkopfes an dem Schaft, wobei das Werkzeug eine Drehachse (CL) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf eine bis sechs Hauptschneidkanten (27) aufweist, deren jede eine im wesentlichen gerade Kante (27A) und eine konvex gekrümmte, vorzugsweise teilkreisförmige Kante (27B) aufweist, wobei die konvexe Kante (27B) radial außerhalb der im wesentlichen geraden Kante (27A) vorgesehen ist.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Kanten (27A) in einem gemeinsamen, imaginären Zylinder mit einem ersten Durchmesser (D) liegen, der Zylinder konzentrisch zu der Drehachse (CL) des Werkzeuges und in einem imaginären, verjüngt zulaufenden Konus angeordnet ist, dessen Scheitel dem Schaft (12) zugewandt ist, und daß die konvexen Kanten (27B) mindestens teilweise radial außerhalb des Zylinders oder des Konus vorgesehen sind.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich überlappenden, asymmetrischen Mittel aus hakenförmigen Mitteln (15, 19) bestehen, der Schneidkopf aus Sinterkarbid ausgeführt ist und das Rückhaltemittel aus Stahl ausgeführt ist und daß das Rückhaltemittel (11) einen Abschnitt (22) mit Außengewinde hat und mit einer Ausnehmung (26) in dem Schaft (12) mit Innengewinde oder einer Hülse mit Innengewinde in einer aktiven Position des Werkzeuges in Eingriff kommen soll, wobei der Schneidkopf (10) mit einem konischen Abschnitt (14) versehen ist und der Schaft (12) mit einem konischen Sitz (25) versehen ist, welcher den konischen Abschnitt (14) in einer aktiven Position des Werkzeuges aufnimmt, wobei der Schneidkopf (10) lösbar mit dem Rückhaltemittel (11) über das hakenförmige Mittel (15, 19) verbunden ist.

4. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf zwei Hauptschneidkanten (27) hat und daß der diametrale Abstand zwischen den konvexen Kanten (27B) einige Millimeter größer ist als der Durchmesser (C) des Zylinders und daß die konvex gekrümmte Kante (27B) in einer Ebene (P), die zu der Drehachse senkrecht ist, in eine Nebenschneidkante (30) wechselt.

5. Schneidkopf mit mindestens einer Schneidkante (27, 30), wobei der Schneidkopf in ein Werkzeug eintreten soll für spanabhebende Drehbearbeitung mit Spanentfernung, wobei das Werkzeug einen Schneidkopf (10), ein Rückhaltemittel (11) und einen Schaft (12) aufweist, der Schneidkopf (10) mit mindestens einer Schneidkante (27, 30) versehen ist, die mit dem Schneidkopf einstückig ist, und wobei der Schneidkopf und das Rückhaltemittel überlappende asymmetrische Mittel (15, 19) für die Befestigung des Schneidkopfes an dem Schaft aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf eine bis sechs Hauptschneidkanten (27) aufweist, jede Hauptschneidkante (27) eine im wesentlichen gerade Kante (27A) und eine konvex gekrümmte, vorzugsweise teilt< reisförmige Kante (27B) aufweist und die konvexe Kante (27B) radial außerhalb der im wesentlichen geraden Kante (27A) vorgesehen ist.

6. Schneidkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Kanten (27A) in einem gemeinsamen, imaginären Zylinder liegen, der einen ersten Durchmesser (D) hat, konzentrisch zu der Drehachse (CL) des Werkzeuges und in einem imaginären, verjüngt zulaufenden Konus angeordnet ist, dessen Scheitel dem Schaft (12) zugewandt ist, und daß die konvexen Kanten (27B) mindestens teilweise radial außerhalb des Zylinders oder des Konus vorgesehen sind.

7. Schneidkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf aus Sinterkarbid ausgeführt ist und daß jede Hauptschneidkante (27A, 27B) längs der Schnittlinie zwischen einer Freifläche (28A, 28B) und einer Spanfläche (29) gebildet ist.

8. Schneidkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das überlappende asymmetrische Mittel aus einem hakenförmigen Mittel (15) besteht.

9. Schneidkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hauptschneidkante (27) mit einer Nebenschneidkante (30) in Verbindung steht und der Schneidkopf zwei Hauptschneidkanten (27) hat und daß der diametrale Abstand zwischen den konvexen Kanten (27B) einige Millimeter größer ist als der Durchmesser (C) des Zylinders und daß die konvex gekrümmte Kante (27B) in einer Ebene (P), die senkrecht zu der Drehachse ist, in eine Nebenschneidkante (30) wechselt.