DE7909462U1 - Werkzeug zur spanabhebenden metallbearbeitung, insbesondere planfraeser - Google Patents

Description

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DIPL.-ING. DIETRICH G. SCHEFFLER

FURTWÄNGLERSTRASSE 8)
7000 STUTTGART 1 (BOTNANG)
TELEFON C0711) 695956

28.März 1979
Ha 3-S/ms

Gebrauchsmusteranmeldung · '

Anmelder: Firma Fritz Hartmann :,

Präzisionswerkzeuge I

7253 Renningen |

Werkzeug zur spanabhebenden Metallbearbeitung,
insbesondere Planfräser

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zur spanabhebenden '., Metallbearbeitung, insbesondere Planfräser, mit an einem Werk- 1 zeugkörper lösbar befestigten kreisförmigen fertiggesinterten
Hartmetall-Wendeschneidplatten.

Es ist bekannt, z.B. durch Drehen oder Fräsen, Metallwerkstücke , mittels Werkzeugköpfen spanabhebend zu bearbeiten, an denen die
eigentlichen Schneidwerkzeuge, z.B. durch Schrauben, lösbar
befestigt sind. Als besonders vorteilhaft haben sich hierbei
kreisförmige Schneidwerkzeuge, sogenannte Hartmetall-Wendeschneidplatten, erwiesen, da sie sich nach stellenweiser Abnutzung
durch einfaches Drehen um einen bestimmten Winkel (stufenlos)
sofort wieder verwenden lassen, bis die gesamte Schneidkante
über den gesamten Umfang von 360° abgenutzt ist. Alsdann können
die abgenutzten Wendeschneidplatten durch neue ersetzt werden.

POSTSCHECKKONTO STUTTGART 17B2BB-7D2 CBL^-Z 600"100 7O) » BAWKKDNTO KKB-BANK DÜSSELDORF 110037-1617 (BLZ 300S0900)

Es ist weiterhin bekannt, derartige Hartmetall-Wendeschneidplatten durch Sintern herzustellen. Wegen der äußerst starken Beanspruchung der Sinterwerkzeuge (Form und Stempel) war es bisher üblich, den Freiwinkel der Hartmetall-Wendeschneidplatte, welcher derselben eine Kegelstumpfform verleiht, möglichst klein zu halten, um die Belastung und damit die Lebensdauer der Sinterwerkzeuge zu verlängern. Es leuchtet ein, daß sich bei einem Freiwinkel von Null, der eine reine Zylinderform der Wendeschneidplatte bedeuten würde, infolge Wegfalles der äußeren Schrägflächen die geringst^mögliche Belastung der Sinterwerkzeuge ergäbe. Andererseits ist es aber nicht möglich, mit einem Freiwinkel von O⁰ ein Werkstück spanabhebend zu bearbeiten.

Aus den genannten Gründen weisen bekannte gesinterte Hartmetall-Wendeschneidplatten einen verhältnismäßig kleinen Freiwinkel von etwa 7° auf. In der Praxis erweist es sich dann, daß ein solcher kleiner Freiwinkel von nur 7° für eine große, ja überwiegende Zahl von Bearbeitungsvorgängen nicht optimal ist. Der notwendige Freiwinkel für Werkzeuge im Durchmesser.kleiner als 100 mm konnte bisher nur dadurch erzielt werden, daß man die Hartmetall-Wendeschneidplatte am Werkzeugkörper übermittig anordnete. Dieser Vorteil des gewissermaßen künstlich vergrößerten Freiwinkels wird aber durch den wesentlichen Wachteil erkauft, daß infolge der übermittigen Anordnung der Wendeschneidplatte gleichzeitig der für eine optimale Zerspanung notwendige Spanwinkel stark reduziert wird. Es kommt häufig zu hohen Schneidenbelastungen und dadurch bedingten unerwünschten Schwingungen der Werkzeugmaschine, z.B. einer Fräsmaschine. Die Folgen davon sind eine ungenaue Bearbeitung des Werkstückes und ein schneller Verschleiß des Schneidewerkzeuges. Um die Schneidengeometrie den jeweiligen Erfordernissen anzupassen, d.h. den Freinwinkel und ggf. auch den Spanwinkel zu verändern, war bei bisherigen gesinterten Hartmetall-Wendeschneidplatten

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eine aufwendige und kostspielige Nachbearbeitung durch Schleifen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß es ohne aufwendige und kostspielige Nachbearbeitung für die verschiedensten Bearbeitungsvorgänge mit optimalen Ergebnissen und unter Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile verwendet werden kann. Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird das Problem im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Hartmetall-Wendeschneidplatten mit bezug auf den Werkze\igkör-

per eine mittige Einbaulage von Null Grad, jeweils einen

eingesinterten Freiwinkel von 11 und an ihrer dem zu bearbeitenden Werkstück zugewandten Stirnfläche jeweils eine eingesinterte ringnutförmige Spanleitstufe aufweisen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Spanleitstufe - jeweils ausgehend von ihrer tiefsten Stelle - radial außen einen geradlinig abgeschrägten Bereich und radial innen einen kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen abgerundeten Bereich auf. Zweckmäßigerweise besitzt die Hartmetall-Wendeschneidplatte einen Spanwinkel von 11 , der dem Winkel des geradlinig abgeschrägten Bereichs der Spanleitstufe entspricht.

Der Freiwinkel von 11° und ein großer Spanwinkel können nur durch die stabilisierte Schneide der runden Wendeschneidplatte realisiert werden. Der Anmelder hat also einerseits erkannt, daß Freiwinkel und auch Spanwinkel von jeweils in den meisten Bearbeitungsfällen hervorragende Ergebnisse liefern. Das bei bisherigen Werkzeugen der in Rede stehenden Art beobachtete Rütteln und Schwingen der Werkzeugmaschine entfällt; und es ist ein sauberes Abfließen der Späne gewährleistet. Ein besonderes Verdienst des Anmelders ist ferner darin zu sehen, daß er das bisher in der Fachwelt bestehende Vorurteil, derartige Wendeschneidplatten könnten

nur mit verhältnismäßig kleinen Freiwinkeln von etwa 7° durch Sintern hergestellt werden, überwunden hat. Es ist dem Anmelder nämlich in überraschender Weise gelungen, die erfindungsgemäßen Hartmetall-Wendeschneidplatten durch Sintern herzustellen, ohne daß es dabei zu dem befürchteten vorzeitigen Verschleiß der Sinterwerkzeuge kam, obwohl der Preinwinkel 11° beträgt.

Obwohl die Erfindung grundsätzlich für beliebige spanabhebende Bearbeitungsarten z.B. für Drehvorgänge, anwendbar ist, so ist doch in erster Linie an eine Anwendung bei Planfräsern gedacht. Die speziellen Vorteile der Erfindung kommen hier in besonders starkem Maße zur Geltung. So ist es durch die Erfindung z.B. gelungen, die bisher noch für kleinere Werkstücke verwendeten teuren und unwirtschaftlichen HSS-Vollstahlfräser nach DIN 1880 durch wirtschaftlich arbeitende Hartmetall-Wendeplatten-Planfräser zu ersetzen, welche bislang nur mit Durchmesser ι über 100 mm befriedigend arbeiteten.

Mit einem nach der vorliegenden Erfindung ausgestalteten Planfräser ist es möglich, bei Bearbeitungsaufmaßen unter 8 mm die Bearbeitungszeiten bis zu 85$ und die Werkzeugkosten bis zu 75$ zu senken.

Die erfindungsgemäße Hartmetall-Wendeschneidplatte zeichnet sich des weiteren durch folgende vorteilhafte Eigenschaften aus:

1. Sie besitzt robuste, d.h. starke Schneidkanten.

2. Die runde Wendeplatte paßt sich der Schnittiefe an, d.h. die Platte wird optimal genutzt.

3. Die optimale Schneidengeometrie in Verbindung mit der günstigen Einbaulage bringt ein hohes Zeitspanvolumen.

4. Positive Schnittwinkel und die günstige Ausbildung der gesinterten Spanleitstufe verhindern

Aufbauschneidenbildung und erzeugen eine gute |

Spanbildung. SJ

5. Das Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine

verringert sich bei "Verwendung der erfindungsgemäßen Hartmetall-Wendeplatten um etwa 25 - 32$. \

6. Das günstigere Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine bedeutet bessere Standzeiten der Wendeplatten und bessere Oberflächen der bearbeiteten
Werkstücke.

7. Der vergrößerte Freiwinkel und der positive
Spanwinkel, verbunden mit einer Ungleichteilung
des Werkzeuges, bedeuten eine geringere Antriebsleistung der Werkzeugmaschine und damit

ein geringerer Energieverbrauch. '

Die erfindungsgemäßen Hartmetall-Wendeschneidplatten gibt es | für die gesamte Palette der Stahl-, Guß- sowie der Aluminium- ] bearbeitung, und sie sind mit gleichermaßen optimalen Ergebnissen verwendbar. ;

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiels der Erfindung | dargestellt und zwar zeigt: |

Fig. 1 einen Planfräser in perspektivischer Dar- ι stellung, i

Fig. 2 eine fertiggesinterte Hartmetall-Wendeschneidplatte in Draufsicht,

Pig. 3 einen Schnitt längs der Linie III - III j in Fig. 2 (hälftig), \

Fig. 4 die in Fig. 3 mit A bezeichnete Einzelheit

in stark vergrößerter Schnitt-Darstellung, "

und I

Pig. 5 einen Planfräser entsprechend Fig. 1, in I Draufsicht von unten gesehen (schematisch). ?

•-6-.

Der in Pig» 1 in seiner Gesamtheit gezeigte Planfräser besteht im einzelnen aus einem Fräskörper 10, der eine abgesetzte zentrische Bohrung 11 aufweist, die zur Befestigung des Fräskörpers 10 auf einem Fräsdorn dient. Am Umfang des Fräskörpers 10 sind fünf für einen ungehinderten Spanfluß, durch Versuche ermittelte Aussparungen 12 eingefräst, die eine Befestigung der mit 13 bezeichneten eigentlichen Schneidplatten ermöglichen. Die, wie üblich, in ungleicher Teilung am Umfang des Fräskörpers 10 angeordneten Schneidplatten 13 sind jeweils durch eine Schraube 14 lösbar an dem Fräskörper 10 befestigt.

Die Schneidplatten 13 sind, wie insbesondere auch Fig. 2 und 3 erkennen lassen, kreisförmig und kegelstumpfförmig ausgebildet. Es handelt sich hierbei um fertiggesinterte aus Hartmetall bestehende sogenannte Wendeschneidplatten» Die mit derartigen Schneidwerkzeugen erzielbare Bearbeitungsqualität und -quantität hängt entscheidend von der Schneidengeometrie ab. Hierbei sind insbesondere zwei Winkel maßgebend, nämlich einerseits der in Fig. 3 mit et bezeichnete Freiwinkel und der aus Fig. 4 ersichtliche Schneidenwinkel ^f» Aufgrund des Freiwinkels o£ erhält die Wendeschneidplatte 13 ihre Kegelstumpfform. Figur 3 macht deutlich, daß der Freiwinkelc£ = 11° beträgt, und zwar bereits nach Abschluß des Sintervorganges, so daß es keiner nachträglichen Bearbeitung der Wendeschneidplatte 13 durch Schleifen mehr bedarf.

Bei dem aus Fig. 4 ersichtlichen Ausführungsbeispiel beträgt auch der Spanwinke 1^T*= 11°. Dieser Winkel eignet sich insbesondere zur Bearbeitung von Stahl- und Gußwerkstücken. Für die Bearbeitung anderer Materialien, z.B. Aluminium, können aber auch andere Spanwinkel in Frage kommen, z.B. solche von 25°. Auch die Spanwinkel^ werden - ebenso wie der Freiwinkel OC - bereits durch den Sintervorgang er-

-¹Z-.

zeugt, wobei eine Stabilisierungsfasenbreite a von nur 0,08 mm eingehalten wird, ohne daß es einer nachträglichen Bearbeitung durch Schleifen bedarf.

Figur 2 und 3 lassen weiterhin erkennen, daß die Wendeschneidplatte 13 an ihrer dem Werkstück zugewandten Stirnfläche 15 eine ringnutförmige Spanleitstufe 16 besitzt. Wie insbesondere aus der stark vergrößerten Darstellung von Fig. 4- hervorgeht, besteht die Spanleitstufe 16 aus zwei Bereichen, und zwar einem radial außen liegenden geradlinig abgeschrägten Bereich 17 und einem radial innen liegenden kreisförmig oder im wesentlichen kreisförmig abgerundeten Bereich 18. Die beiden Bereiche 17, 18 gehen jeweils von dem tiefsten Punkt 19 der Spanleitstufe 16 aus. Durch den geradlinig abgeschrägten äußeren Bereich 17 ist der bereits oben erwähnte Spanwinkel^ bestimmt. Der innere abgerundete Bereich 18 besitzt einen Radius R von etwa 3,1 mm. Die Spanleitstufe 16 ist, ebenso wie der bereits erwähnte FreiwinkeloC, durch den Sintervorgang unmittelbar hergestellt, so daß es auch hier keiner nachträglichen Bearbeitung durch Schleifen bedarf.

Die Befestigung der Hartmetall-Wendeschneidplatten 13 an dem Fräskörper 10 erfolgt, wie bereits oben angedeutet, durch Schrauben 14. Zu diesem Zweck weisen die Wendeschneidplatten 13 jeweils eine zentrale Ausnehmung 20 und der Fräskörper ein entsprechendes Gewinde (nicht gezeigt) auf. Eine konische Anschrägung 21 der Ausnehmung 20 sorgt dafür, daß während des Bearbeitungsvorganges kein unerwünschtes Verdrehen der Hartmetall-Wendeschneidplatte 13 erfolgen kann. Die Hartmetall-Wendeschneidplatte 13 kann nur nach vorherigem Lösen der Befestigungsschraube 14 gedreht werden. Dieser Vorgang ist aber nur nach Verschleiß der jeweiligen Kantenstelle der Wendeschneidplatte 13 erforderlich.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Wendeschneidplatte 13

t mit ihrer umlaufenden Schneidkante 22 in neutraler Stellung

ί am Fräskörper 10 montiert ist. D.h. die Schneidkante 22

( liegt genau auf der mit 23 bezeichneten Mittellinie des

'": Fräskörpers 10. Selbstverständlich gilt dies auch hin-

r sichtlich der übrigen (z.B. in Fig_u 1 gezeigten) Wendell schneidplatten 13=des Fräskörpers 10. Die o.a. wesent

lichen Vorteile der Erfindung ergeben sich also einerseits durch d.ie vorerwähnte mittige Einbaulage der Kende-

i schneidplatten 13 und andererseits durch die großen Winkel

•\ (FreiwinkeloC und Spanwinkel^').

Schutzansprüche

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Claims (6)

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   Schutzansprüche

   Werkzeug zur spanabhebenden Metallbearbeitung, insbesondere Planfräser, mit an einem Werkzeugkörper lösbar befestigten kreisförmigen fertiggesinterten Hartmetall-Wendeschneidplatten,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetall-Wendeschneidplatten (13) mit bezug auf den Werkzeugkörper (10) eine mittige Einbaulage von Null Grad, jeweils einen eingesinterten JFreiwinkel (o£) von 11 und an ihrer dem zu bearbeitenden Werkstück zugewandten Stirnfläche (I5) jeweils eine eingesinterte ringnutförmige Spanleitstufe (16) aufweisen.
2. 2. Werkzeug nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Spanleitstufe (16) - jeweils ausgehend von ihrer tiefsten Stelle (19) - radial außen einen geradlinig abgeschrägten Bereich (I7) und radial innen einen kreisförmig oder im wesentlichen kreisförmig abgerundeten Bereich (18) aufweist (Pig. 4).
3. 3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetall-Wendeschneidplatte (13) einen Spanwinkel (fr) von 11° besitzt, der dem Winkel des geradlinig abgeschrägten Bereichs (I?) der Spanleitstufe zur ebenen Stirnfläche (15) entspricht.

   4-. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3i

   dadurch gekennzeichnet, daß der abgerundete Bereich (18) der Spanleitstufe (16) einen Radius (R) von 3»1 mm oder etwa 3,1 mm besitzt (Fig.
4. 4).
5. 5. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetall-Wendeschneidplatte (13) einen Spanwinkel Qp von 25° aufweist.

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6. 6. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsfasenbreite (a) an der Schneidkante (22) der Hartmetall-Wendeschneidplatte (13) nur 0,08 mm beträgt (Fig. 4).