EP4007670A1 - Fraeswerkzeug - Google Patents
FraeswerkzeugInfo
- Publication number
- EP4007670A1 EP4007670A1 EP20761742.4A EP20761742A EP4007670A1 EP 4007670 A1 EP4007670 A1 EP 4007670A1 EP 20761742 A EP20761742 A EP 20761742A EP 4007670 A1 EP4007670 A1 EP 4007670A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- cutting head
- cutting
- diameter
- length
- milling tool
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
- B23C5/1009—Ball nose end mills
Definitions
- the invention relates to a milling tool made of hard metal with a cylindrical shank and a cutting head for facing workpieces made of brittle-hard material according to the preamble of claim 1.
- the milling tools used for this are subject to great wear. This problem also occurs in particular when profiling workpieces made of graphite in order to produce electrodes for spark erosion, for example, which are used for CNC machines.
- the graphite block used as the starting material is usually machined by means of an end mill made of hard metal, the cutting head of which can be coated or equipped with diamond.
- a milling tool with the features of the preamble of claim 1 is known from EP 2 540427 of the applicant.
- the cutting head is suitable for finishing because of its short coated length, which only allows a short infeed, but not for roughing.
- the adjoining length of the shank is designed as a free ground section and therefore not cutting, so that it is neither available for rough milling nor for finishing.
- a milling tool according to WO 2018/163148 the cutting area of which is also suitable either only for roughing or only for finishing.
- the invention is based on the object of designing a milling tool so that it can be used both for roughing and for subsequent finishing of a workpiece.
- both the finishing section and the roughing section of the cutting head are coated or equipped with hard mineral, in particular diamond.
- FIG. 1 shows the schematic representation of a workpiece to be machined, for example an electrode for spark erosion with the aid of an end mill or ball mill,
- FIG. 2 shows the view of a torus milling cutter with a coated cutting head according to the prior art
- FIG. 3 in a variant of FIG. 2, a known torus milling cutter with a non-cutting free ground
- FIG. 4 shows the view of a milling tool according to the invention
- FIG. 5 shows an enlarged detail of the cutting head in area V of FIG.
- FIG. 1 shows a schematic view of a workpiece 10 made of brittle-hard material, for example graphite, the conical upper part 12 of which is to be machined in order, for example, to produce an electrode for spark erosion.
- a milling tool denoted overall by 14, which has a cylindrical shank 16 and a cutting head 18, which is spherical here, is used to produce the desired profile of the upper part 12.
- the milling tool 14 rotates about its longitudinal axis 22 and at the same time moves along the profile of the workpiece 10 about its longitudinal axis 20.
- the milling tool 14 is moved in both the x and z directions, optionally also in all three axes x, y and z.
- FIG. 2 shows a schematic view of a conventional milling tool 14, which is designed here as a torus milling cutter.
- the cutting head 18 provided at the tip of the shank 16 with the diameter dl has a length s which is composed of the radius r of the rounded edge and a short additional length a.
- the cutting head 18 has the same diameter dl as the shank 16 at the height s, ie at the transition into the shank 16.
- the improved design of the milling tool 14 according to EP 2 540427 shown in FIG. 3 brings a certain remedy here, because there the shank 16 has a smaller diameter d3 than the cutting head 18 at height s, which thus protrudes radially over the shank 16.
- a non-cutting free ground 28 is thus formed up to the clamping end 26 of the milling tool 14, so that no radial pressure forces are generated during roughing or finishing. These only occur when the cutting diameter dl gradually decreases during the axial infeed of the milling tool 14 until it reaches dimension d3, so that the non-cutting length region of the free ground 28 causes radial pressure.
- FIG. 5 shows that the cutting head 18 has a cutting area at its tip with the length L2 and the diameter dl, which is used for finishing a previously roughed upper part 12 of a workpiece 10 (see FIG. 1) is used.
- the length L2 corresponds to the maximum infeed of the milling tool 14 during finishing.
- L2.2 - L2 L2.1, the diameter d4 of which is slightly smaller (for example about 0.05 mm) than the diameter dl of the cutting area L2. According to the invention is also the
- Section L2.2 - L2 L2.1 designed to cut and is used for rough milling of the
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug aus Hartmetall mit einem zylinderförmigen Schaft (16) und mit einem Schneidkopf (18) zum Stirnen von Werkstücken aus sprödhartem Material. Der Schneidkopf (18) ist als Torusfräser oder Kugelfräser mit einer schneidenden Länge (L 2.2) ausgebildet. Der Schaft (16) hat bis zu seinem Einspannende (26) wenigstens einen Freischliffabschnitt (28) mit einem geringeren Durchmesser (d3) als der Schneidkopf (18). Die Spitze des Schneidkopfes (18) ist auf einer zum Schlichten dienenden Länge (L2) mit einem Durchmesser (dl) mit Hartmineral beschichtet oder bestückt, an den sich ein zum Schruppen dienender Abschnitt (24) mit der schneidenden Länge (L2.2 - L2 = L2.1) und einem reduzierten Durchmesser (d4) anschließt, der kleiner ist als der Durchmesser (dl) der zum Schlichten dienenden schneidenden Länge (L2) am Schneidkopf (18) und größer als der Durchmesser (d3) des Freischliffabschnitts (28).
Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug aus Hartmetall mit einem zylinderförmigen Schaft und einem Schneidkopf zum Stirnen von Werkstücken aus sprödhartem Material nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der spanenden Bearbeitung von Werkstücken aus sehr hartem Material unterliegen die hierfür verwendeten Fräswerkzeuge einem großen Verschleiß. Dieses Problem tritt insbesondere auch bei der Profilbearbeitung von Werkstücken aus Graphit auf, um aus diesen beispielsweise Elektroden zur Funkenerosion herzustellen, die für CNC-Maschinen eingesetzt werden. Der als Ausgangsmaterial verwendete Graphitblock wird dabei in aller Regel mittels eines Schaftfräsers aus Hartmetall bearbeitet, dessen Schneidkopf mit Diamant beschichtet oder bestückt sein kann.
Ein Fräswerkzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus EP 2 540427 des Anmelders bekannt. Dort ist allein der Schneidkopf wegen seiner geringen beschichteten Länge, die nur eine kurze Zustellung erlaubt, zum Schlichten geeignet, nicht jedoch zum Schruppen. Die sich anschließende Länge des Schaftes ist als Freischliffabschnitt ausgebildet und damit nicht schneidend, so dass sie weder für ein Schruppfräsen noch für ein Schlichten zur Verfügung steht.
Ein weiteres Fräswerkzeug, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, ist in DE 102006026 851 beschrieben und dargestellt. Allerdings schließt sich auch bei diesem an den zum Schlichten dienenden Kopfabschnitt unmittelbar ein nicht schneidender Frei schliff ab schnitt an, so dass zum Schruppen und zum Schlichten zwei unterschiedlich ausgebildete Fräswerkzeuge vorgehalten und eingesetzt werden müssen.
Gleiches gilt auch für ein Fräswerkzeug nach WO 2018/163148, dessen schneidender Bereich ebenfalls entweder nur zum Schruppen oder nur zum Schlichten geeignet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug so auszubilden, dass dieses sowohl zum Schruppen als auch zum anschließenden Schlichten eines Werkstückes eingesetzt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, wonach sich an die kurze, schneidende Länge des zum Schlichten geeigneten Schneidkopfs ein Abschnitt anschließt, der ein Schruppen erlaubt. Der Freischliffabschnitt verhindert aufgrund seines zurückgesetzten Durchmessers das unerwünschte Drücken in radialer Richtung beim Schlichten nach dem Schruppen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind sowohl der Schlichtabschnitt als auch der Schruppabschnitt des Schneidkopfes mit Hartmineral, insbesondere Diamant beschichtet oder bestückt.
Die Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 die schematische Darstellung eines zu bearbeitenden Werkstücks, beispielsweise einer Elektrode für die Funkenerosion mit Hilfe eines Schaft- oder Kugelfräsers,
Figur 2 die Ansicht eines Torusfräsers mit einem beschichteten Schneidkopf nach dem Stand der Technik,
Figur 3 in einer Variante der Figur 2 einen bekannten Torusfräser mit nicht schneidendem Frei schliff,
Figur 4 die Ansicht eines Fräswerkzeugs nach der Erfindung und
Figur 5 eine Ausschnittvergrößerung des Schneidkopfes im Bereich V der Figur 4.
Figur 1 zeigt schematisch die Ansicht eines Werkstücks 10 aus sprödhartem Material, beispielsweise Graphit, dessen kegelförmiges Oberteil 12 zu bearbeiten ist, um beispielsweise eine Elektrode zur Funkenerosion herzustellen. Zur Herstellung des gewünschten Profils des Oberteils 12 dient ein insgesamt mit 14 bezeichnetes Fräswerkzeug, das einen zylindrischen Schaft 16 und einen hier kugelförmigen Schneidkopf 18 hat. Bei der Bearbeitung dreht sich das Fräswerkzeug 14 um seine Längsachse 22 und bewegt sich gleichzeitig entlang des Profils des Werkstücks 10 um dessen Längsachse 20. Für die Bearbeitung des kegelförmigen
Oberteils 12 wird das Fräswerkzeug 14 sowohl in x- als auch in z-Richtung bewegt, wahlweise auch in allen drei Achsen x, y und z.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Fräswerkzeugs 14, das hier als Torusfräser ausgebildet ist. Wie aus EP 2 540427 Bl des Anmelders bekannt, hat bei diesem der an der Spitze des Schaftes 16 mit dem Durchmesser dl vorgesehene Schneidkopf 18 eine Länge s, die sich zusammensetzt aus dem Radius r der Kantenrundung und einer kurzen Zugabenlänge a. Der Schneidkopf 18 hat in der Höhe s, d.h. am Übergang in den Schaft 16, denselben Durchmesser dl wie der Schaft 16. Das hat zur Folge, dass mit fortschreitender Zustellung des Fräswerkzeugs 14 beim Schlichtfräsen und beim Schruppen in der Axialrichtung z (s. Figur 1) der nicht schneidende Schaft 16 radialen Druckbelastungen und damit Verformungen ausgesetzt ist, was sich nicht nur auf die Fräsgenauigkeit auswirkt, sondern auch zu einem Bruch des Schaftes 16 führen kann.
Die in Figur 3 gezeigte, verbesserte Ausbildung des Fräswerkzeugs 14 nach EP 2 540427 bringt hier eine gewisse Abhilfe, weil dort der Schaft 16 einen kleineren Durchmesser d3 hat als der Schneidkopf 18 in Höhe s, der dadurch radial über den Schaft 16 vorsteht. Damit wird bis zum Einspannende 26 des Fräswerkzeugs 14 ein nicht schneidender Freischliff 28 gebildet, so dass beim Schruppen oder Schlichten keine radialen Druckkräfte erzeugt werden. Diese treten erst dann auf, wenn beim axialen Zustellen des Fräswerkzeugs 14 der Schneidendurchmesser dl allmählich abnimmt, bis er das Maß d3 erreicht, so dass der nicht schneidende Längenbereich des Freischliffes 28 ein radiales Drücken verursacht.
Die Ausgestaltung des Schneidkopfs 18 des Fräswerkzeugs 14 gemäß der Erfindung ergibt sich aus den Figuren 4 und 5. Insbesondere Figur 5 zeigt, dass der Schneidkopf 18 an seiner Spitze einen schneidenden Bereich mit der Länge L2 und dem Durchmesser dl hat, der zum Schlichten eines zuvor geschruppten Oberteils 12 eines Werkstücks 10 (vgl. Figur 1) dient. Die Länge L2 entspricht der maximalen Zustellung des Fräswerkzeugs 14 beim Schlichten.
Am Punkt W1 geht der Schneidkopf 18 über in den Abschnitt 24 mit der Länge
L2.2 - L2 = L2.1, dessen Durchmesser d4 etwas geringer ist (beispielsweise etwa 0,05 mm) als der Durchmesser dl des schneidenden Bereichs L2. Gemäß der Erfindung ist auch der
Abschnitt L2.2 - L2 = L2.1 schneidend ausgebildet und dient zum Schruppfräsen des
Werkstücks.
Erst am Umfang W2 erstreckt sich über die Länge L3-L2.2 des Schafts 16 bis zum Beginn des Einspannendes 26 ein freier, nicht schneidender Freischliffabschnitt 28 mit dem nochmals reduzierten Durchmesser d3. Das Einspannende 26 hat dann einen gleichen oder etwas größeren Durchmesser d2.
Sowohl der Schneidkopf 18 als auch der Schruppabschnitt 24 können über ihre Länge L2 bzw. L2.2-L2 = L2.1 mit Hartmineral, beispielsweise Diamant beschichtet sein.
Claims
1. Fräswerkzeug aus Hartmetall mit einem zylinderförmigen Schaft (16) und mit einem Schneidkopf (18) zum Stirnen von Werkstücken aus sprödhartem Material, wobei der Schneidkopf (18) als Torusfräser oder Kugelfräser mit einer schneidenden Länge ausgebildet ist und der Schaft (16) bis zu seinem Einspannende (26) wenigstens einen Freischliffabschnitt (28) mit einem geringeren Durchmesser (d3) als der Schneidkopf (18) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Schneidkopfes (18) auf einer zum Schlichten dienenden Länge (L2) mit einem Durchmesser (dl) mit Hartmineral beschichtet oder bestückt ist, an den sich ein zum Schruppen dienender Abschnitt (24) mit der schneidenden Länge
(L2.2 - L2 = L2.1) und einem reduzierten Durchmesser (d4) anschließt, der kleiner ist als der Durchmesser (dl) der zum Schlichten dienenden schneidenden Länge (L2) am Schneidkopf (18) und größer als der Durchmesser (d3) des Freischliffabschnitts (28).
2. Fräswerkzeug aus Hartmetall nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die zum Schruppen dienenden schneidende Länge (L2.1) mit Hartmineral beschichtet oder bestückt ist.
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