EP2136952A1 - Walzenfräser - Google Patents

Walzenfräser

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Publication number
EP2136952A1
EP2136952A1 EP08715490A EP08715490A EP2136952A1 EP 2136952 A1 EP2136952 A1 EP 2136952A1 EP 08715490 A EP08715490 A EP 08715490A EP 08715490 A EP08715490 A EP 08715490A EP 2136952 A1 EP2136952 A1 EP 2136952A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
roll
indexable
inserts
grooves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08715490A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Seidel
Peter Sudau
Jürgen Merz
Matthias Kipping
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Siemag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Siemag AG filed Critical SMS Siemag AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23C5/04—Plain cutters, i.e. having essentially a cylindrical or tapered cutting surface of substantial length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27G—ACCESSORY MACHINES OR APPARATUS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; TOOLS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; SAFETY DEVICES FOR WOOD WORKING MACHINES OR TOOLS
    • B27G13/00—Cutter blocks; Other rotary cutting tools
    • B27G13/02—Cutter blocks; Other rotary cutting tools in the shape of long arbors, i.e. cylinder cutting blocks
    • B27G13/04—Securing the cutters by mechanical clamping means
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23C2210/0407—Cutting angles
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23C2210/045—Cutting angles positive axial rake angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/27—Cutters, for shaping comprising tool of specific chemical composition

Definitions

  • the invention relates to a roll mill, which is equipped with indexable inserts, in particular coated carbide inserts.
  • Roll milling cutters used for machining non-ferrous metal strips or sheets have long been known.
  • DE29913164 U1 describes, as known from hedgehog milling cutters, the use of carbide inserts for roll milling cutters. It is advantageous that re-sharpening of the inserts on relatively expensive grinding machines is no longer necessary and the better utilization is achieved by turning the inserts, d. H. 4 or 8 cutting edges of the plate can be used.
  • Both types of milling cutter have arranged the cutting spirally over the bale length at the periphery of the milling cutter. Furthermore, the inserts have an angle of inclination (eg 10 °) with respect to the axis of rotation. This oblique arrangement is known to have the goal of a gentler cutting and thus to generate a lower dynamic load of the milling cutter and thus the entire machine. Also, this reduces the vibration excitation of the milling process.
  • the milling force also generates a force component in the axial direction. This loads the thrust bearings of the roller mill and leads to transverse forces in the slab or band to be processed, which must be absorbed in the side guides.
  • the lateral force affects so also negative on the tape. This is especially true for wider bands, higher decreases, or higher strength materials.
  • the object of the invention is therefore to provide a roller cutter, with the axial forces acting on the cutter or the material to be processed are largely avoided.
  • a roll mill whose roller body is provided with extending over its length, spaced apart and at an angle to the longitudinal axis grooves, in which indexable inserts, in particular coated carbide inserts are arranged, characterized in that the grooves and so that the cutting edges of the indexable inserts are aligned in sections with different angles, wherein the angles are chosen so that the axial forces arising during the milling process in one section are neutralized or defined small by the axial forces arising in the adjacent section.
  • the roll mill the roll body is provided with extending over its length, spaced from each other and at an angle to the longitudinal axis grooves provided in which indexable inserts, in particular coated carbide inserts are arranged, characterized in that the indexable inserts in the grooves alternately arranged or oriented such that the axial force caused by the one indexable insert in the milling process is neutralized by the axial force caused by the adjacent indexable insert.
  • the inclination angle ⁇ (or the orientation of the cutting edge) can be positive or be negative and change over the cutter length
  • the grooves or cutting orientation are mirror-symmetrical to a transverse plane through the roll body.
  • the roller body may also consist of axially juxtaposed discs, which are held together by clamping elements, in which case the grooves and thus the blade orientations extend mirror-symmetrically to the parting plane between the discs in each case two adjacent discs.
  • the sum of the product of cutting length x cutting inclination angle of all cutting edges of the milling cutter should be zero.
  • a defined low axial force can be generated by choosing a slightly different setting of the cutting edges in a positive direction compared to the negative direction, or the number of cutting edges with a positive inclination being slightly higher than those with a negative inclination.
  • the orientation of the cutting edges of the inserts can be in the front view of the mill cutter arrow or arcuate in a convex or concave line or zig-zag line.
  • the invention thus relates to a roll mill, which is equipped with indexable inserts, in particular coated carbide inserts.
  • the indexable inserts are oriented so that during the milling process no or at most minimal or defined small axial forces that would act on the milling drum and the material to be processed occur.
  • the mill cutter consists of a roller body 1 with grooves 2 incorporated in a spiral manner for the two roller halves on the entire roller circumference, in which the indexable inserts 3 are fastened. Details, neither to the attachment nor to the roller bearing, etc., were not shown, since these are not necessary for the understanding here.
  • the guides of the band within the milling machine can be designed so easier with less space and are less burdened.
  • the chip flight is directed slightly to the side, which favors the chip removal at the top. The gentle cut is still given by the oblique, staggered arrangement of the cutting.
  • FIG. 1 Alternative arrangements and orientations of the blades are shown in FIG.
  • the example a) corresponds to the embodiment of Figure 1 and is used only to understand the embodiment of b).
  • the arrangement of the cutting in the front view is alternatively performed arcuate.
  • the arrangement of the cutting plates according to a) and b) can assume a concave or convex arrangement form, ie the cutting of a row in eg milling center run first in the milling area or at another Curvature direction last into the milling area. Depending on the arrangement, the chips then fly outwards towards the edge of the slab or towards the middle of the slab.
  • c) corresponds to the known in the above prior art embodiment with respect to the cutting plate assembly. However, every second carbide cutting edge is aligned differently.
  • the roll body consists of individual disks in which the pitch direction is alternately changed.
  • FIG. 4 A further advantageous design of a roller cutter can be seen in FIG. 4.
  • carbide indexable inserts are combined block-wise in holding plates 4 (cassettes). These holding plates are in turn mounted on the base body in such a way that the orientation of the cutting, as already stated above, for. B. is arrow-shaped.
  • two rows of cutting edges are outlined in more detail.
  • Several double rows are arranged in the same way on the entire circumference.
  • indexable insert shapes which can be used are shown in FIG.
  • the plates may be square or rectangular advantageously designed with edge breakage.
  • Coated carbide cutting inserts indexable inserts are preferably used.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, angeordnet sind. Um axiale Krafteinwirkungen auf den Fräser oder auch das zu bearbeitende Material weitgehend zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass entweder die Nute und damit die Schneiden der Wendeschneidplatten abschnittsweise mit unterschiedlichem Winkel ausgerichtet sind, wobei die Winkel so gewählt sind, dass die beim Fräsprozess in dem einen Abschnitt entstehenden Axialkräfte von den im benachbarten Abschnitt entstehenden Axialkräften neutralisiert oder definiert klein werden, oder, dass die Wendeschneidplatten in den Nuten wechselnd so angeordnet oder ausgerichtet sind, dass die beim Fräsprozess von der einen Wendeschneidplatte verursachte Axialkraft von der durch die benachbarte Wendeschneidplatte verursachten Axialkraft neutralisiert wird.

Description

Walzenfräser
Die Erfindung betrifft einen Walzenfräser, der mit Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, bestückt ist.
Walzenfräser, die für die Bearbeitung von Nichteisen-Metallbändern oder Blechen eingesetzt werden, sind seit langem bekannt.
In dem DE20204478 U1 ist ein Walzenfräser beschrieben, auf dem spiralförmige Nuten ausgebildet sind, in denen Helix-Messer (HSS-Messer) mit quasi durchgehender Schneide hintereinander angeordnet sind, die mit Keilen und Schrauben gehalten werden.
Um die Wirtschaftlichkeit des Fräsprozesses zu verbessern, wird in dem DE29913164 U1 , wie von Igel-Fräsern bekannt, der Einsatz von Hartmetall-Wendeschneidplatten für Walzenfräser beschrieben. Vorteilhaft ist, dass ein Nachschleifen der Schneidplatten auf relativ teuren Schleifmaschinen nicht mehr notwendig ist und die bessere Ausnutzung durch das Wenden der Schneidplatten erfolgt, d. h. 4 bzw. 8 Schneiden der Platte können genutzt werden.
Beide Walzenfräsertypen haben die Schneiden spiralförmig über der Ballenlänge am Umfang des Fräsers angeordnet. Weiterhin besitzen die Schneidplatten einen Neigungswinkel (z. B. 10°) gegenüber der Rotationsachse. Diese schräge Anordnung hat bekannterweise das Ziel einen sanfteres Anschneiden und damit eine geringere dynamische Belastung des Walzenfräsers und damit der gesamten Maschine zu erzeugen. Ebenfalls wird dadurch die Schwingungsanregung des Fräsprozesses reduziert.
Durch die schräge Anordnung der Schneiden erzeugt die Fräskraft jedoch auch eine Kraftkomponente in axialer Richtung. Diese belastet die Axiallager des Walzenfräsers und führt zu Querkräften in der zu bearbeitenden Bramme bzw. Band, welche in den Seitenführungen aufgenommen werden müssen. Besonders am Bandkopf und Bandende, bei dem die seitliche Führung nicht vor und hinter dem Fräser wirkt, wirkt sich die Querkraft so auch negativ auf den Bandlauf aus. Dies tritt besonders bei breiteren Bändern, höheren Abnahmen oder höherfesten Materialien auf.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Walzenfräser zu schaffen, mit dem axiale Krafteinwirkungen auf den Fräser oder auch das zu bearbeitende Material weitgehend vermieden werden.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, angeordnet sind, dadurch, dass die Nuten und damit die Schneiden der Wendeschneidplatten abschnittsweise mit unterschiedlichem Winkel ausgerichtet sind, wobei die Winkel so gewählt sind, dass die beim Fräsprozess in dem einen Abschnitt entstehenden Axialkräfte von den im benachbarten Abschnitt entstehenden Axialkräften neutralisiert oder definiert klein werden.
Alternativ ist der Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeschneidplatten in den Nuten wechselnd so angeordnet oder ausgerichtet sind, dass die beim Fräsprozess von der einen Wendeschneidplatte verursachte Axialkraft von der durch die benachbarte Wendeschneidplatte verursachten Axialkraft neutralisiert wird.
Allgemein kann auch der Effekt mathematisch nach folgender Gleichung ausgedrückt werden: n
∑ ( L1 x Qi ) « 0 i = 1
mit i = Schneidenindex n = Anzahl der Schneiden über der Fräserlänge
L1 = Länge der Schneide i α, = Neigungswinkel der Schneide i
Der Neigungswinkel α (bzw. die Ausrichtung der Schneide) kann hierbei positiv oder negativ sein und ändert sich über der Fräserlänge
Nach einer Ausführung verlaufen die Nuten bzw. Schneidenausrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Querebene durch den Walzenkörper.
Der Walzenkörper kann auch aus axial aneinandergereihten Scheiben bestehen, die durch Spannelemente zusammengehalten werden, wobei dann bei jeweils zwei benachbarten Scheiben die Nuten und damit die Schneidenausrichtungen spiegelsymmetrisch zu der Trennebene zwischen den Scheiben verlaufen.
Schließlich ist es möglich, dass mehrere Wendeschneidplatten jeweils auf einer Halteplatte blockmäßig zusammengefasst und die einzelnen Halteplatten mit den darauf befestigten Schneiden unterschiedlich ausgerichtet auf dem Walzenkörper befestigt sind. Dabei erfolgt die Ausrichtung dann genau so wie es vorher für die einzelnen Wendeschneidplatten beschrieben worden ist.
Die Summe des Produktes aus Schneidenlänge x Schneiden-Neigungswinkel aller Schneiden des Walzenfräsers sollte gleich Null sein.
Eine definierte niedrige Axialkraft kann dadurch erzeugt werden, dass eine geringfügig andere Anstellung der Schneiden in positiver im Vergleich zur negativen Richtung gewählt wird oder die Anzahl der Schneiden mit positiver neigung etwas höher ist wie die mit negativer Neigung.
Die Ausrichtung der Schneiden der Wendeschneidplatten kann in der Vorderansicht auf den Walzenfräser pfeil- oder bogenförmig in konvexer oder konkaver Linie oder Zick-Zack-Linie verlaufen.
Die Erfindung betrifft somit einen Walzenfräser, der mit Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, bestückt ist. Hierbei sind jedoch gegenüber dem Stand der Technik die Wendeschneidplatten so ausgerichtet, dass beim Fräsprozess keine oder allenfalls minimale bzw. definiert kleine Axialkräfte, die auf die Fräswalze und das zu bearbeitende Material wirken würden, auftreten.
Die Erfindung soll zum besseren Verständnis nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Fig.1 schematisch einen Walzenfräser mit erfindungsgemäßer Anordnung der Wendeschneidplatten
Fig.2 drei verschiedene Anordnungsbeispiele der Wendeschneidplatten
Fig.3 einen scheibenförmigen Aufbau eines Walzenfräsers
Fig.4 eine abgewandelte Ausführung der Figur 1
Fig.5 verschiedene Schneidenausbildungen.
Nach der Ausführung, die in der Figur 1 dargestellt ist, besteht der Walzenfräser aus einem Walzenkörper 1 , mit spiralförmig jeweils für die beiden Walzenhälften am gesamten Walzenumfang eingearbeiteten Nuten 2, in denen die Wendeschneidplatten 3 befestigt sind. Einzelheiten, weder zu der Befestigung noch zu der Walzenlagerung usw., wurden nicht dargestellt, da diese für das Verständnis hier nicht notwendig sind. Die Schneiden der Wendeschneidplatten sind hier quasi pfeilförmig angeordnet bzw. ausgerichtet. Durch die symmetrische Anordnung, d.h. die Anstellung der Schneiden sowohl nach links als auch nach rechts, heben sich die axialen Kraftkomponenten auf, so dass die Axialkraft minimal (Sonderfall = 0) ist. Die Führungen des Bandes innerhalb der Fräsmaschine können so einfacher mit geringerem Bauraum gestaltet werden und werden geringer belastet. Weiterhin ist bei dieser Ausführung der Spanflug etwas zur Seite gerichtet, was die Späneabfuhr an der Oberseite begünstigt. Der sanfte Anschnitt ist durch die schräge, versetzte Anordnung der Schneiden weiterhin gegeben.
Alternative Anordnungen und Ausrichtungen der Schneiden sind in der Figur 2 dargestellt. Dabei entspricht das Beispiel a) der Ausführung nach Figur 1 und dient hier nur zum Verständnis der Ausführung nach b). Bei der Ausführungsform b) ist die Anordnung der Schneiden in der Vorderansicht alternativ bogenförmig ausgeführt.
Je nach gewünschtem Flugverhalten der Späne kann die Anordnung der Scheidplatten nach a) und b) eine konkave oder konvexe Anordnungsform einnehmen, d.h. die Schneiden einer Reihe in z.B. Fräsermitte laufen zuerst in den Fräsbereich oder bei anderer Krümmungsrichtung zuletzt in den Fräsbereich hinein. Die Späne fliegen dann je nach Anordnungsform nach außen zur Brammenkante oder nach innen Richtung Brammenmitte hin.
c) entspricht der nach dem obigen Stand der Technik bekannten Ausführungsform bezüglich der Schneidplattenanordnung. Es ist jedoch jede zweite Hartmetallschneide anders ausgerichtet.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführung eines Walzenfräsers besteht der Walzenkörper aus einzelnen Scheiben bei denen alternierend die Steigungsrichtung verändert ist.
Eine weitere vorteilhafte Bauform eines Walzenfräsers ist in der Figur 4 zu sehen, Hier sind Hartmetall-Wendeschneidplatten in Halteplatten 4 (Kassetten) blockmäßig zusammengefasst. Diese Halteplatten sind wiederum auf dem Grundkörper in der Art montiert, dass die Ausrichtung der Schneiden, wie bereits zuvor dargelegt, z. B. pfeilförmig ist.
Bei den Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei Schneidenreihen detaillierter skizziert. Man kann so die Überdeckung durch die versetzte Anordnung der Schneiden erkennen. Mehrere Doppelreihen sind so in der gleichen Art am gesamten Umfang angeordnet.
Die erwähnten Bauformen (Walzenfräser aus einem Teil, Walzenfräser aus Scheiben zusammengesetzt, Walzenfräser mit Schneiden-Halteplatten belegt) können mit den verschiedenen Schneidenanordnungen kombiniert ausgeführt werden.
Der Vollständigkeit halber werden die angestrebten Wendeschneidplattenformen, die zum Einsatz kommen können, in Figur 5 gezeigt. Es ist sowohl eine radiale als auch eine tangentiale Anordnung der Schneidplatten für den Walzenfräser vorgesehen. Die Platten können quadratisch oder rechteckig vorteilhaft mit Kantenbruch ausgeführt sein. Bevorzugt werden beschichtete Hartmetallschneidplatten (Wendeschneidplatten) eingesetzt.
Wie bereits dargelegt, zielen alle Bauformen darauf, durch die beschriebene Schneidenanordnung und Schneidenausrichtung, die während dem Fräsvorgang entstehenden Fräskräfte in axialer Richtung konstruktiv minimal zu halten und gleichzeitig ein sanftes hineintauchen der Schneide in das Werkstück (Bramme) zu ermöglichen. Alternativ zum Ziel der Axialkraft =0, kann auch einen definierte geringe Axialkraft und Axialkraftrichtung eingestellt werden. Dies erzeugt man vorteilhafterweise dadurch, dass die Anstellung der Schneiden, die nach der einen Seite zeigen, geringfügig zu der Neigung auf der anderen Seite geändert wird oder alternativ die Anzahl der Schneiden mit negativer Neigung etwas höher ist, wie die mit positiver Neigung.

Claims

Patentansprüche
1. Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten und damit die Schneiden der Wendeschneidplatten abschnittsweise mit unterschiedlichem Winkel ausgerichtet sind, wobei die Winkel so gewählt sind, dass die beim Fräsprozess in dem einen Abschnitt entstehenden Axialkräfte von den im benachbarten Abschnitt entstehenden Axialkräften neutralisiert oder definiert klein werden.
2. Walzenfräser, dessen Walzenkörper mit sich über seine Länge erstreckenden, im Abstand voneinander und unter einem Winkel zur Längsachse verlaufenden Nuten versehen ist, in denen Wendeschneidplatten, insbesondere beschichtete Hartmetall-Schneidplatten, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeschneidplatten in den Nuten wechselnd so angeordnet oder ausgerichtet sind, dass die beim Fräsprozess von der einen Wendeschneidplatte verursachte Axialkraft von der durch die benachbarte Wendeschneidplatte verursachten Axialkraft neutralisiert wird.
3. Walzenfräser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenausrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Querebene durch den Walzenkörper verläuft.
4. Walzenfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenkörper aus axial aneinandergereihten Scheiben besteht, die durch Spannelemente zusammengehalten werden und dass bei jeweils zwei benachbarten Scheiben die Nuten und damit die Schneidenausrichtung spiegelsymmetrisch zu der Trennebene zwischen den Scheiben verlaufen.
5. Walzenfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wendeschneidplatten jeweils auf einer Halteplatte blockmäßig zusammengefasst und die einzelnen Halteplatten mit den darauf befestigten Schneiden unterschiedlich ausgerichtet auf dem Walzenkörper befestigt sind.
6. Walzenfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Summe des Produktes aus Schneidenlänge x Schneiden- Neigungswinkel aller Schneiden der Fräswalze gleich Null ist.
7. Walzenfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte niedrige Axialkraft dadurch erzeugt wird, dass eine geringfügig andere Anstellung der Schneiden in positiver im Vergleich zur negativen Richtung gewählt wird oder die Anzahl der Schneiden mit positiver Neigung etwas höher ist wie die mit negativer Neigung.
8. Walzenfräser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Schneiden in der Vorderansicht pfeil- oder bogenförmig in konvexer oder konkaver Linie oder Zick-Zack-ünie verläuft.
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