DE69825100T2

DE69825100T2 - Stirnfräser

Info

Publication number: DE69825100T2
Application number: DE69825100T
Authority: DE
Inventors: Bertrand Riviere
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: US6109838A; CN1093449C; DE69825100D1; JPH1110430A; KR100548094B1; KR19990006797A; EP0885678A2; SE9702202D0; SE9702202L; EP0885678B1; SE512736C2; EP0885678A3; CN1201725A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stirnfräser einschließlich eines Halters, welcher an der Endfläche einer drehbaren Spindel befestigt werden kann, mit einer Anzahl von ersten und zweiten Schneideinsätzen, die jeweils wenigstens eine Schneidkante haben und lösbar an der Endfläche des Halters in einem radialen Abstand von der Achse der Spindel angebracht sind, wobei sich die Schneidkanten von der Endfläche des Halters aus nach außen erstrecken, so daß die Schneidkanten frei in Eingriff mit einer Oberfläche eines Werkstücks kommen und sie bearbeiten können, mit Einrichtungen für das lösbare Befestigen des Schneideinsatzes an dem Halter mittels einer mittigen Öffnung in dem Schneideinsatz, wobei die Schneideinsätze am Umfang um den Halter herum verteilt sind, wobei der erste Schneideinsatz Schneidkanten umfaßt, die im wesentlichen in der axialen Richtung ausgerichtet sind, und der zweite Schneideinsatz Schneidkanten umfaßt, die im wesentlichen in der radialen Richtung ausgerichtet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Abstandsstück für das Werkzeug, ein Verfahren zur Bestimmung der axialen Position der in einem Stirnfräser vorhandenen Schneideinsätze sowie einen Fräseinsatz.
Stand der Technik
Durch die US-A-4,470,731 ist bereits ein Stirnfräser einschließlich Nockeneinsätzen bekannt, die sich an der Endfläche des Fräskörpers befinden. Ein Nachteil dieses bekannten Fräsers ist, daß die Position des Nockeneinsatzes von Hand mit Hilfe dreier Schrauben eingestellt werden muß, wobei zwei Schrauben dafür gedacht sind, die Position des Abstandsstückes durch Reibung in der eingestellten Position zu blockieren. Es besteht das Risiko, daß die gemessene, korrekte Position in Verbindung mit der Einstellung während der Bearbeitung verschoben wird.
Ziele der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stirnfräser mit einfach einstellbaren Nockeneinsätzen bereitzustellen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein schnelles und präzises Verfahren für die Bestimmung der axialen Position von Schneideinsätzen, die sich in einem Stirnfräser befinden, bereitzustellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Ziele wurden durch einen Stirnfräser, ein Verfahren und einen Fräseinsatz entsprechend den Merkmalen und Eigenschaften, die in den anschließenden Ansprüchen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargelegt sind, erzielt, wobei in den Zeichnungen
1A einen Stirnfräser entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt,
1B einen Stirnfräser entsprechend der vorliegenden Erfindung in einer Explosionsdarstellung zeigt,
die 2 und 3 Teile des in 1A gezeigten Werkzeugs zeigen,
4 eine perspektivische Ansicht eines der vorliegenden Erfindung entsprechenden Schneideinsatzes zeigt, und
5 eine perspektivische Ansicht eines der Abstandsstückes für das Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die 1A, 1B, 2 und 3 zeigen den der vorliegenden Erfindung entsprechenden Stirnfräser 10, welcher einen Halter oder Körper 11 umfaßt, welcher an einer nicht gezeigten Spindel montiert werden soll. Der Halter hat einen Kantenabschnitt 12 mit einer im wesentlichen zylindrischen Mantelfläche 15, einer ringförmigen Endfläche 13 und einem zentralen Loch 14. Eine Anzahl von ersten und zweiten Taschen 16 und 17 befindet sich in dem Bereich der Überschneidung zwischen der Hüllfläche 15 und der ringförmigen Oberfläche 13, von denen jede zum Halten eines Schneideinsatzes 18A und 18B vorgesehen ist. Es liegt auf der Hand, daß noch mehr Taschen und Schneideinsätze als gezeigt an dem Werkzeug angeordnet sind. Jede erste Tasche 16 (2) besteht aus einer Vertiefung in dem Körper 11 und bildet eine radiale Stützfläche 19, eine axiale Stützfläche 20 und eine tangentiale Stützfläche 21. Die radiale Stützfläche 19 ist dafür gedacht, radiale Schneidkräfte von dem Schneideinsatz 18A während des Fräsvorgangs weiterzuleiten. Die axiale Stützfläche 20 ist dafür gedacht, axiale Schneidkräfte von dem Schneideinsatz 18A aus weiterzuleiten. Die tangentiale Stützfläche 21 ist dafür vorgesehen, tangentiale Schneidkräfte von dem Schneideinsatz 18A aus weiterzuleiten. Jede zweite Tasche 17 (3) besteht aus einer Vertiefung in dem Körper 11 und bildet eine radiale Stützfläche 22, eine axiale Stützfläche 23 und eine tangentiale Stützfläche 24. Die Funktion der Stützflächen 22–24 ist die gleiche wie sie oben in Verbindung mit den Stützflächen 19–21 erklärt wurde. Die ersten und zweiten Taschen 16 und 17 sind dafür gedacht, die Schneideinsätze 18A und 18B aufzunehmen, welche etwa in 90° im Verhältnis zueinander stehen. Dies bedeutet, daß die Schneideinsätze 18A tangential montiert sind, wobei mittige Gewindelöcher im wesentlichen auf die Drehachse CL des Fräsers ausgerichtet sind und daß die Schneideinsätze 18B endbefestigt sind, wobei die mittigen Gewindelöcher im wesentlichen parallel zu der Drehachse des Fräsers ausgerichtet sind. Jeder andere Schneideinsatz in dem Umfang des Werkzeugs begrenzt einen zweiten Schneideinsatz 18B und die restlichen Schneideinsätze stellen die ersten Schneideinsätze 18A dar. Die Taschen können gleichmäßig oder ungleichmäßig rund um den Umfang des Körpers herum verteilt sein. Unmittelbar vor jeder Tasche 16 und 17 befindet sich ein Spanraum 27 und 28.
Der Schneideinsatz gemäß 4 kann zum Beispiel aus einem derzeit auf dem Markt verfügbaren Schneidwerkzeugmaterial bestehen, wobei Wolframkarbid ein bevorzugtes Material ist. Der Einsatz wird bevorzugt durch Schleifen hergestellt.
Der Stirnfräser hat erste 18A und zweite Schneideinsätze 18B, welche gleichermaßen quadratisch sind und im wesentlichen ebene parallele Seitenflächen 50, im wesentlichen ebene parallele erste Seitenflächen 51, im wesentlichen ebene parallele zweite Seitenflächen 52 und die Mittelöffnung 53 umfassen. Vier Schneidkanten 54 befinden sich in Schnittlinien zwischen den Flächen 50, 51, 52. Die Schneidkante 54, welche in der Ebene der angeschlossenen ersten Kantenfläche 51 liegt, wird an dem Übergang zwischen der Seitenfläche 50 und der zweiten Kantenfläche 52 zumindest teilweise von einer ebenen oder gekrümmten ersten Abfasung 57 begrenzt. Die Abfasung 57 wird von zwei im wesentlichen ebenen zweiten Abfasungen 55, 56 umgeben, die symmetrisch um eine Winkelhalbierende B der Schneidecke herum angeordnet sind. Beim Fräsen sind die Schneidkante an der Abfasung 55 des ersten Schneideinsatzes 18A und die Schneidkante der zweiten Abfasung 56 des zweiten Schneideinsatzes 18B aktiv. Diese Arbeitsteilung zwischen benachbarten Schneideinsätzen erfordert, daß die Schneideinsätze exakt aufeinander eingestellt werden können, was mit Hilfe des Abstandsstückes 40 gemacht werden kann. Die Größe der Schneideinsätze basiert im allgemeinen auf der Zufuhr pro Umdrehung für die vollständige Nutzung der verfügbaren Schneidkante. Die Schneideinsätze 18A und 18B sind identisch, was deren Verwechslung in Verbindung mit der Montage von Schneideinsätzen in dem Fräswerkzeug unmöglich macht. Wenn die Schneideinsätze verschlissen sind und ausgewechselt werden sollen, ist das Werkzeug so ausgestattet, daß die verschlissenen Schneideinsätze 18A zu den Taschen 17 weitergeleitet werden können während die verschlissenen Schneideinsätze 18B zu den Taschen 16 zur Bereitstellung frischer Kanten weitergeleitet werden können. Dies kann deshalb erfolgen, weil nur vier Schneidecken von acht von jedem Schneideinsatz in jeder Taschen verschleißen. Die Hauptschneidkante des ersten Schneideinsatzes 18A ragt radial genau so weit hervor wie der radial äußerste Teil der Schneidkante des zweiten Schneideinsatzes 18B. Die Schneideinsätze können alternativ andere Basisformen und -größen haben, wie etwa rechteckige oder dreieckige.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist jede Schraube 30 in einer hohlen Befestigungsschraube 31 befestigt, die in die Tasche 17 eingeschraubt ist. Die Befestigungsschraube hat einen Kragen, welcher dafür vorgesehen ist, an eine entsprechende Schulter des Lochs 41 in dem Abstandsstück 40 anzustoßen.
Das Gewindeloch 25, 26 ist so plaziert, daß, wenn der Schneideinsatz durch Anziehen einer Schraube 29, 30 befestigt wird, der Schneideinsatz in einer Richtung zu allen Stützflächen in der Tasche hin getrieben wird. Jeder Schneideinsatz 18A ist mit einem Freiflächenwinkel in Bezug auf die Werkstückfläche positioniert. Dieser Winkel ist üblicherweise kleiner als 15° und liegt bevorzugt in der Größenordnung von 7°.
Ein Abstandsstück 40 gemäß 5 ist dafür vorgesehen, in jede Tasche 17 für einen endbefestigten Schneideinsatz 18B eingepaßt zu werden. Das Abstandsstück ist im wesentlichen polygonal und bevorzugt quadratisch. Das Abstandsstück hat ein mittig positioniertes Loch, das für die Aufnahme der Befestigungsschraube 31 vorgesehen ist. Die größte Oberfläche des Abstandsstücks 40 ist etwas kleiner als die entsprechende Seite des Schneideinsatzes 18B. Die Dicke h des Abstandsstücks liegt in der Größenordnung von wenigstens 50% der Dicke des Schneideinsatzes 18B. Abstandsstücke 40 unterschiedlicher Dicken sollten bei dem Zusammenbau des Fräsers zugänglich sein. Die Dicke wird bei einem Niveau von 4 mm in einem Intervall von mehr oder weniger 5 μm gewählt. Die Gesamtzahl an auszuwählenden Abstandsstücken 40 liegt in dem Bereich von 8–15, bevorzugt werden etwa 11. Anders ausgedrückt, der Intervall beträgt etwa 4 mm ± X*5 μm, wobei X eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist.
Der Fräser 10 wird wie folgt befestigt, wobei zunächst Bezug auf 1B genommen wird. Der erste Schneideinsatz 18A wird zuerst montiert indem man eine seiner ebenen Seiten von Hand in die Tasche 16 gegen die radiale Stützfläche 19 und gegen die Stützflächen 20 und 21 drückt, wonach die Schraube 29 in das Loch des Schneideinsatzes eingeführt und in das Gewindeloch 25 eingeschraubt wird. Dadurch wird der Schneideinsatz 18A sowohl gegen die radiale Stützfläche 19 als auch gegen die Stützflächen 20 und 21 getrieben, da die Mittelachse der Bohrung sich näher an den Stützflächen 20, 21 als an der Mitte des Gewindeloches befindet.
Dann wird in Verbindung mit dem Befestigen des zweiten Schneideinsatzes 18B die Befestigungsschraube 31 zuerst durch das Mittelloch 41 des Abstandsstücks 40 gebracht. Das Abstandsstück wird zum Widerlagern gegen die axiale Stützfläche 23 in der Tasche 17 gebracht, und zwar gleichzeitig zu dem Festziehen der Befestigungsschraube. Beim Festziehen der Befestigungsschraube wird das Abstandsstück nicht in irgendeine Richtung verschoben sondern hart gegen die Stützfläche 17 gepreßt. Das Abstandsstück 40 kann in dieser Position etwas aus der Hüllfläche 15 in der radialen Richtung des Fräskörpers herausragen. Anschließend wird eine ebene Seite des Schneideinsatzes in die Tasche 17 gegen das Abstandsstück 40 und gegen die Stützflächen 22 und 24 gedrückt, wonach die Schraube 30 in das Loch des Schneideinsatzes eingeführt und in die Gewindebohrung der Befestigungsschraube eingeschraubt wird. Dadurch wird der Schneideinsatz teilweise gegen das Abstandsstück 40 und teilweise gegen die Stützflächen 22 und 24 getrieben, indem man die Mittelachse der Bohrung näher an den Stützflächen 22, 24 als an der Mitte des Gewindeloches vorgesehen hat.
Die Position zum Beispiel der zweiten Abfasung 55 des Schneideinsatzes 18B wird dann im Verhältnis zu dem Schneideinsatz 18A gemessen und falls die Position des Schneideinsatzes 18B etwa 0,05 mm unter der Position des Schneideinsatzes 18A liegt, ist die Einstellung ideal für die zweiten Schneideinsätze 18B zur Bildung der Oberfläche. Der positionierte Schneideinsatz 18B stellt dann eine Referenz für die folgenden Einstellungen der Schneideinsätze 18B dar. Wenn ein Schneideinsatz aufgrund von Herstellungstoleranzen des Halters zu sehr von dem Referenzwert abweichen, kann dem durch Auswahl eines anderen Abstandsstücks mit einer geeigneteren Dicke begegnet werden. Wenn ein Stirnfräser einmal kalibriert ist, reicht es aus, nur die Schneideinsätze 18A, 18B zu tauschen, wenn diese verschlissen sind und man dabei dennoch die Feinpositionierung beibehalten.
Das Verfahren umfaßt mit anderen Worten die folgenden Stufen aufweist mit

– dem Anordnen einer Anzahl von Abstandsstücken, von denen jedes in der Dickenrichtung und Breitenrichtung kleiner ist als der zugeordnete Schneideinsatz 18B, wobei die Dicke h des Abstandsstücks 40 aus einer Gruppe verschiedener Abstandsstücke ausgewählt wird, wobei sich die Dicke in Stufen von etwa 5 μm unterscheidet,
– dem tangentialen Anbringen eines ersten Schneideinsatzes (18A),
– dem Endbefestigen eines Abstandsstückes einer bekannten Dicke,
– dem Endbefestigen eines zweiten Schneideinsatzes (18B) gegen das Abstandsstück (Abstandsstück 40) und dem Vergleichen der Position mit der des ersten Schneideinsatzes (18A),
– dem Festschrauben des zweiten Schneideinsatzes (18B) gegen das Abstandsstück, wobei die Dicke (h) des Abstandsstückes die Position der Hauptschneidkante des zweiten Schneideinsatzes in Bezug auf den ersten Schneideinsatz (18A) bestimmt,
– dem Austauschen des Abstandsstückes gegen ein Abstandsstück geeigneter Dicke, falls der axiale Wert nicht der gewünschten Position entspricht, und
– dem Wiederholen der oben genannten Schritte bis das Werkzeug ganz mit Schneideinsätzen versehen ist.

Die Erfindung ist keinesfalls auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann frei innerhalb der Grenzen der anschließenden Ansprüche variiert werden.

Claims

Stirnfräser mit einem Halter (11), der an der Endfläche einer drehbaren Spindel angebracht werden kann, mit einer Anzahl von Schneideinsätzen (18A, 18B), deren jeder mindestens eine Hauptschneidkante und eine Nebenschneidkante hat und lösbar an dem Halter in einem radialen Abstand von der Drehachse (CL) des Fräsers angebracht ist, wobei sich die Schneidkanten nach außerhalb der Hüllfläche (15) bzw. der Endfläche (13) des Halters erstrecken, Mittel (29, 30) für die lösbare Anbringung des Schneideinsatzes an dem Halter mittels einer zentralen Öffnung in dem Schneideinsatz vorgesehen sind, die Schneideinsätze um den Halter (10) am Umfang verteilt sind, das Werkzeug erste Schneideinsätze (18A), deren Hauptschneidkanten im wesentlichen axial gerichtet sind und zweite Schneideinsätze (18B), deren Hauptschneidkanten im wesentlichen radial relativ zu dem Halter (10) gerichtet sind, aufweist, die zweiten Schneideinsätze (18B) vorgesehen sind, um im wesentlichen eine ebene Fläche auf dem Werkstück zu erzeugen, der zweite Schneideinsatz (18B) eine Breite und eine Dicke hat und wobei der zweite Schneideinsatz (18B) auf einem Abstandsstück (40) aufsitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (40) mindestens in der Breitenrichtung kleiner ist als der zugehörige Schneideinsatz (18B) und daß die Dicke (h) des Abstandsstückes vorgesehen ist, um die axiale Position der Hauptschneidkante des zweiten Schneideinsatzes relativ zu dem ersten Schneideinsatz (18A) zu bestimmen, und daß der Stirnfräser Abstandsstücke (40) unterschiedlicher Dicken aufweist.
Stirnfräser nach Anspruch 1, wobei jeder zweite Schneideinsatz im Schneidumfang ein sekundärer bzw. zweiter Schneideinsatz (18B) ist und die Dicke des Abstandsstückes (40) kleiner ist als die Dicke des zugeordneten Schneideinsatzes (18B), wobei die Dicke (h) des Abstandsstückes aus dem Intervall etwa 4 mm ± X*5 μm ausgewählt ist, wobei X eine ganze Zahl von 0 bis 7 ist.
Stirnfräser nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abstandsstück (40) vorgesehen ist, durch ein erstes Mittel (31) befestigt zu werden, welches vorgesehen ist, in einem Loch (26) in einer axialen Stützfläche (23) des Halters befestigt zu werden, wobei die Stützfläche zu der Endfläche (13) im wesentlichen parallel oder etwas geneigt ist.
Stirnfräser nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, wobei die Hauptschneidkante des ersten Schneideinsatzes (18A) gerade so weit vorsteht wie der radial äußerste Teil der Schneidkante des zweiten Schneideinsatzes (18B).
Stirnfräser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Schneideinsatz (18A, 18B) identisch sind und im wesentlichen planparallele Seitenflächen (50), im wesentlichen planparallele erste Seitenflächen (51), im wesentlichen planparallele zweite Seitenflächen (52) und die Mittelöffnung (53) aufweisen, wobei vier Schneidkanten (54) an Schnittlinien zwischen den Flächen (50, 51, 52) vorgesehen sind und die Schneidkante (54) beim Übergang zwischen der Seitenfläche (50) und der zweiten Seitenfläche (52) durch eine erste Abfasung (57) beschrieben wird.
Stirnfräser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mit Gewinde versehene Loch (25, 26) in der axialen Stütrfläche derart plaziert ist, daß bei der Anbringung eines Schneideinsatzes durch Festschrauben einer Schraube (29, 30) der Schneideinsatz in Richtung zu allen den Stützflächen in der Tasche gedrückt wird.
Verfahren zum Bestimmen der axialen Position eines Schneideinsatzes, der in einem Stirnfräser vorgesehen ist, wobei der Stirnfräser einen Halter (11) aufweist, der an der Endfläche einer drehbaren Spindel angebracht werden kann, der Stirnfräser eine Anzahl von Schneideinsatzen (18A, 18B) einschließt, deren jeder zweite mindestens eine Hauptschneidkante und eine Nebenschneidkante hat und lösbar an dem Halter in einem radialen Abstand von der Drehachse (CL) des Fräsers angebracht werden kann, die Schneidkanten sich von der Hüllfläche (15) und der Endfläche (13) des Halters nach außen erstrecken sollen, wobei Mittel (29, 30) vorgesehen werden für das lösbare Befestigen des Schneideinsatzes an dem Halter mittels einer Mittelöffnung in dem Schneideinsatz, die Schneideinsätze am Umfang um den Halter (10) verteilt werden sollen, das Werkzeug erste Schneideinsätze (18A) aufweist, deren Hauptschneidkanten im wesentlichen axial gerichtet sind, und zweite Schneideinsätze (18B) aufweist, deren Hauptschneidkanten relativ zu dem Halter (11) im wesentlichen radial gerichtet sind, und wobei die zweiten Schneideinsätze (18B) im wesentlichen eine ebene Fläche auf dem Werkstück erzeugen sollen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schnitte aufweist: – Anordnen einer Anzahl von Abstandsstücken, deren jedes kleiner ist als ein zugeordneter Schneideinsatz (18B) in der Dickenrichtung und der Breitenrichtung, wobei die Dicke (h) des Abstandsstückes (40) aus einer Gruppe verschiedener Abstandsstücke ausgewählt wird, die sich in der Dicke in Stufen von etwa 5 μm unterscheiden, – tangentiales Anbringen eines ersten Schneideinsatzes (18A), – Endbefestigen eines Abstandsstückes mit einer bekannten Dicke, – Endbefestigen eines zweiten Schneideinsatzes (18B) gegen das Abstandsstück (40) und Vergleichen der Position mit der des ersten Schneideinsatzes (18A), – Festziehen des zweiten Schneideinsatzes (18B) gegen das Abstandsstück, wobei die Dicke (h) des Abstandsstückes die Position der Hauptschneidkante des zweiten Schneideinsatzes relativ zu dem ersten Schneideinsatz (18A) bestimmt, – Austauschen des Abstandsstückes mit einem Abstandsstück geeigneter Dicke, wenn der vorherige axiale Wert nicht der gewünschten Position entspricht, – Wiederholen der oben genannten Schritte, bis das Werkzeug ganz mit Schneideinsätzen versehen ist, und derart, daß der Stirnfräser Abstandsstücke (40) unterschiedlicher Dicken aufweist.