DE69721502T2

DE69721502T2 - Fräserkörper

Info

Publication number: DE69721502T2
Application number: DE69721502T
Authority: DE
Inventors: Sven Svensson
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: SE506060C2; IL125615A; WO1997031744A1; IL125615A0; EP0883457B1; US5871309A; ES2194183T3; DE69721502D1; JP2000505365A; SE9600757L; SE9600757D0; EP0883457A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fräserkörper mit Schneideinsätzen.
Bei Fräserwerkzeugen mit abnehmbar festgeklemmten Schneideinsätzen hat sich oft die Schwierigkeit herausgestellt, die Einsätze mit der erforderlichen Präzision zu positionieren, so daß eine gute Oberflächenglattheit auf dem Werkstück und eine lange Werkzeuglebensdauer erreicht wird. Um die erforderliche Oberflächenglattheit zu erreichen, ist es erforderlich, daß die Schneideinsätze die bestmögliche exakte Position erhalten, insbesondere in der axialen Richtung. Wenn die axiale Positionierung unzureichend ist, entsteht ein axiales Spiel, was zu einer verschlechterten Oberflächenglattheit führt. Auf der anderen Seite haben durchgeführte Testserien gezeigt, daß die besten Oberflächen erhalten werden, wenn die Oberfläche nur durch einen einzigen Einsatz erzeugt wird, der dann bezüglich der anderen Einsätze axial etwas vorsteht.
Für im Handel erhältliche Fräser kann das axiale Spiel, d. h. der maximale axiale Abstand zwischen den betrieblich parallelen Fasenschneidkanten zweier einzelner Schneidkanten z. B. 30 μm sein. Da dieses Spiel jedoch rein zufällig ist, können mehr als ein Schneideinsatz axial relativ zu den anderen Schneidkanten vorstehen. Wenn dann zwei herausstehende Schneideinsätze nacheinander in dem Fräserkörper angeordnet werden, besteht das Risiko, daß der zweite Schneideinsatz unter der parallelen Fase nicht einen richtigen Span schneidet, sondern stattdessen die Oberfläche nur unerwünscht verkratzt.
Die Fräserkörper sind heutzutage gewöhnlich mit einem positiven Axialwinkel und einem negativen Radialwinkel aufgebaut. Ein repräsentatives Beispiel dafür ist in der US-A-5,199,827 gezeigt. Man hat gefunden, daß man hier ein günstiges Spanbrechen durch die Tatsache erreicht, daß die Späne nach außen, weg von dem Fräserkörper, und nach oben, weg von dem Werkstück, gerichtet werden. Über die Jahre hat sich diese positive/negative Basisgeometrie als die allgemein nützlichste Position entwickelt. DE-C-39 43 548 lehrt einen Fräserkörper mit einer Vielzahl von Schneideinsatzsitzen, deren jeder einen Schneideinsatz und ein Abstandsstück aufnimmt, wobei die Schneideinsätze mit einem positiven Axialwinkel positioniert sind. Es wird ferner gelehrt, daß der axiale Überstand der Schneideinsätze durch die Verwendung von Einsätzen mit einer voneinander unterschiedlichen Form vergrößert werden kann.
Deshalb ist es primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Fräserkörper mit der positiven/negativen Grundgeometrie bezüglich der erhaltenen Oberfläche auf dem Werkstück zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Oberfläche auf dem Werkstück unabhängig von dem radialen Winkel der Schneideinsätze.
Eine weitere Aufgabe ist es, wenn man die Tatsache beachtet, daß man es als nützlich fand, wenn ein Schneideinsatz axial mehr als die anderen übersteht, auf einfache Weise einen der Schneideinsätze in dem Fräserkörper axial vor den anderen zu positionieren.
Diese und weitere Aufgaben wurden in überraschend einfacher Weise durch einen Fräserkörper gemäß Anspruch gelöst.
Zu Veranschaulichungszwecken, nicht aber zum Zwecke der Beschränkung, wird die Erfindung nun weiter unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen hier kurz:
1 zeigt einen Fräserkörper in perspektivischer Ansicht schräg von oben, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet worden ist.
2 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht eines Einsatzsitzes in Perspektive und schräg von oben.
Die 3 und 4 zeigen Grunddarstellungen eines Einsatzsitzes, wobei der Fräserkörper an sich geschnitten gezeigt ist.
1 zeigt allgemein einen Fräserkörper 1 mit sechs Einsatzsitzen 2, alles gemäß dem Stand der Technik. In jedem Einsatzsitz sind ein Schneideinsatz 3 und ein Abstandsstück 4 angebracht, die in dem Einsatzsitz mittels einer Sicherungsschraube 5 befestigt wurden. Vor jedem Einsatz befindet sich in Drehrichtung eine ausgefräste Spantasche 6.
Die Anbringung eines Schneideinsatzes an sich kann man klar aus 2 sehen. Ein Einsatzsitz weist gewöhnlich eine Bodenstützfläche 7 mit einem Gewindeloch 8 auf, das für den Gewindeeingriff mit einer Abstandsstückschraube bzw. Abstandsschraube 9 vorgesehen ist. Der Kopf der Abstandsschraube klemmt ein Abstandsstück 4 fest. Normalerweise liegt dieses Halteabstandsstück nicht auf den Seitenflächen 10 und 11, die somit freie Flächen sind. Über dem Abstandsstück 4 ist ein Schneideinsatz 3 befestigt, d. h. ein quadratischer Wendeeinsatz, mittels einer Sicherungsschraube 5, die in das Innengewinde der Abstandsschraube 9 eingeschraubt ist. Zwei der Seitenflächen 12 des Schneideinsatzes stehen in Widerlage gegen die Stützflächen 13 bzw. 14 in dem Einsatzsitz. Diese sind angewinkelt, um der Positivität der Seitenflächen 12 zu entsprechen. Diese Positivität wird mittels des einsatzinhärenten Freiwinkels α_n ausgedrückt, siehe 3
Wie oben erwähnt, stellen der Fräserkörper in 1 wie auch der Einsatzsitz in 2 den Stand der Technik für Fräserkörper mit einem positiven Axialwinkel und einem negativen Radialwinkel dar. Das neue Ergebnis der vorliegenden Erfindung ist es, wie ein solcher bekannter Fräserkörper ausgestattet wird. Somit besteht das kennzeichnende Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, daß ein Abstandsstück 4' dünner ist als die anderen Abstandsstücke 4, die im wesentlichen dieselbe Dicke t haben. Durch die Tatsache, daß der Schneideinsatz positiv ist, d. h. die Seiten- oder Freiflächen 12 einen spitzen Winkel zu der oberen oder Spanfläche des Einsatzes haben und einen stumpfen Winkel zu der Bodenfläche des Einsatzes haben und daß die Einsätze axial positiv in dem Halter als solchem angewinkelt sind, bringt es ein dünneres Abstandsstück mit sich, daß speziell jener Einsatz eine axial mehr überstehende Position annimmt als die anderen Einsätze. Infolgedessen hängt der vergrößerte axiale Überstand einerseits von der Tatsache ab, daß die axialen und radialen Stützflächen höher auf dem Schneideinsatz enden (positiver Schneideinsatz) und andererseits von der Tatsache, daß ein positiver axialer Winkel dazu führt, daß der Überstand zunimmt, wenn der Schneideinsatz tiefer unten in dem Einsatzsitz angeordnet ist. In 1 ist die Rotations ebene der betrieblichen Schneidecken, deren zugehörige Abstandsstücke dieselbe Dicke haben, durch einen Ring 15 veranschaulicht. Die betriebliche Einsatzecke des sechsten Schneideinsatzes 3' ist über dieser Ebene angeordnet, was zwecks Darstellung in 1 übertrieben wurde.
3 zeigt einen Einsatzsitz mit einem Schneideinsatz 3 und einem Abstandsstück 4, dessen Dicke t ist. Die Seitenfläche 12 steht in Widerlage gegen die Stützfläche 13 des Einsatzsitzes.
4 zeigt denselben Einsatzsitz wie 3, jedoch mit dem einzigen Unterschied, daß das Abstandsstück 4' um einen Abstand a dünner als t ist; deshalb ist die Dicke der Platte 4' t-s. Dieser Unterschied der Dicke gibt einen axialen Überstand h des Einsatzes 4' gemäß der folgenden Beziehung (I):
wobei gilt
α_n = der einsatzinhärente Freiwinkel,
γ₀ = der Spanwinkel,
χ_r = der Einstellwinkel, und
λ_s = der Neigungswinkel.
Alle verwendeten Begriffe entsprechen der ISO-Norm 3002/1-1982.
Mit einem Neigungswinkel λ_s von 23°, einem Freiwinkel αn von 20°, einem Spanwinkel γ₀ von 7,9° und einem Einstellwinkel χ_r von 45,6° wurde die erhaltene axiale Verschiebung bei einer Anzahl von Dicken des dünneren Abstandsstückes gemessen. Die anderen Abstandsstücke haben eine Dicke von 3,00 mm. Die tatsächlich gemessenen h-Werte für unterschiedliche s-Werte sind nachfolgend angegeben:

s-Wert in mm h-Wert in mm

0,03 0,038

0,07 0,063

0,10 0,090

0,15 0,133

0,20 0,184
Wegen Herstellungstoleranzen entsprechen diese Werte nicht ganz der theoretischen Beziehung (I), man sieht aber gleichwohl klar die Korrelation.
Wie man von den h-Werten oben sieht, gibt es eine Möglichkeit, ein kontrolliertes axiales Spiel für einen der Schneideinsätze zu erhtalten, während die anderen Einsätze ein merklich kleineres gegenseitiges Spiel haben, z. B. in der Größenordnung 10 μm. Beispiele von Fräserkörpern, wo solche kleinen axialen Spiele erreicht sind, werden z. B. in den schwedischen Anmeldungen 9502645-6 und 9504688-4 beschrieben, aber die Erfindung als solche ist für alle bekannten Fräserkörper mit einer positiven axialen Neigung und einem begrenzten Spiel der anderen Schneideinsätze anwendbar. Dieses innere maximale Spiel für die anderen Einsätze sollte in zweckmäßiger Weise unter 30 μm liegen, vorzugsweise unter 20 μm und insbesondere unter 10 μm. Deshalb wird durch die Tatsache, daß die anderen Schneideinsätze ein kleines axiales Spiel haben, garantiert, daß nur der Einsatz mit einem dünneren Abstandsstück axial übersteht und die angestrebte, glattere Oberfläche erzeugt. Versuche haben gezeigt, daß der Schneideinsatz, welcher die Oberfläche erzeugt, nach unten um 20 bis 80 μm unter die anderen Einsätze in dem Fräserkörper überstehen sollte, vorzugsweise zwischen 30 und 70 μm und insbesondere zwischen 40 und 60 μm. Das Maß s für das dünnere Abstandsstück 4' beträgt in zweckmäßiger Weise zwischen 20 und 150 μm, vorzugsweise zwischen 40 und 100 μm.
Auch radial erhöht sich der Überstand etwas für ein dünneres Abstandsstück. Hier sind jedoch die Werte kleiner als für den axialen Überstand und verursachen keinen bemerkenswerten Abrieb speziell dieses Einsatzes im Vergleich mit den anderen Einsätzen. Ferner wird einem erhöhten radialen Überstand von einem negativen radialen Winkel entgegengewirkt. Jedoch beeinflußt auch ein positiver radialer Winkel an sich die Funktion gemäß der Erfindung nicht.
Durch das dünnere Abstandsstück erhöht sich selbstverständlich die voreingestellte Spannung etwas in der Schraube 5, vgl. die Abstände d und d' in den 3 und 4. Die Erhöhung der voreingestellten Spannung ist jedoch vernachlässigbar, und Standardschrauben können ohne Problem verwendet werden.
Um ein Mißverständnis zwischen dem dünneren Abstandsstück 4' und den "normalen" Abstandsstücken 4 zu vermeiden, sollte man die Abstandsstücke 4' irgendwie unterscheiden. Sie können z. B. farblich markiert werden, wie z. B. durch eine besondere Oberflächenbeschichtung. Gleich den Einsätzen sind auch die Abstandsstücke gewöhnlich aus Sintercarbid hergestellt Schließlich sei festgestellt, daß der Erfinder sicherlich auch die Herstellungsmöglichkeit eines der Einsätze etwas dünner anstelle des Abstandsstückes ins Auge gefaßt hat. Obgleich dies eine weniger bevorzugte Ausführungsform darstellt, liegt dies im Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Claims

Fräserkörper mit einer Vielzahl von Schneideinsatzsitzen, deren jeder einen Schneideinsatz (3, 3') und auch ein Abstandsstück (4, 4') aufnimmt, wobei die Schneideinsätze in der Drehrichtung des Schneidkörpers ausgerichtet sind, mit einer Seitenfläche versehen sind, die einen spitzen Winkel zur oberen Seite des Einsatzes hat, wodurch die Schneideinsätze mit den Seitenoberflächen gegen entsprechend geneigte Stützoberflächen der Einsatzsitze in Widerlage kommen, und die Einsätze mit einem positiven Axialwinkel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandsstück (4') etwas dünner ist als die anderen Abstandsstücke, um dadurch den axialen Vorstand des in Rede stehenden Schneideinsatzes zu erhöhen.
Fräserkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnere Abstandsstück zwischen 20 und 150 μm dünner ist als die anderen Abstandsstücke (4):
Fräserkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze mit einem negativen Radialwinkel positioniert sind.
Fräserkörper mit einer Vielzahl von Schneideinsatzsitzen, deren jeder einen Schneideinsatz (3, 3') und möglicherweise auch ein Abstandsstück (4, 4') aufnimmt, die Schneideinsätze in der Drehrichtung des Schneidkörpers ausgerichtet sind, mit einer Seitenfläche versehen sind, die einen spitzen Winkel zu der oberen Fläche des Einsatzes hat; wodurch die Schneideinsätze mit den Seitenoberflächen gegen entsprechend geneigte Stützoberflächen der Einsatzsitze in Widerlage kommen, und die Einsätze mit einem positiven Axialwinkel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneideinsatz etwas dünner ist als die anderen Schneideinsätze, wodurch dieser Schneideinsatz in der axialen Richtung des Schneidkörpers bezüglich der anderen Schneideinsätze vorsteht.
Fräserkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnere Einsatz zwischen 20 und 150 μm dünner ist als die anderen Einsätze.
Fräserkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze mit einem negativen Radialwinkel positioniert sind.