WO1996035536A1 - Fräswerkzeug - Google Patents

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WO1996035536A1
WO1996035536A1 PCT/DE1996/000677 DE9600677W WO9635536A1 WO 1996035536 A1 WO1996035536 A1 WO 1996035536A1 DE 9600677 W DE9600677 W DE 9600677W WO 9635536 A1 WO9635536 A1 WO 9635536A1
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cutting
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tool according
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Helmut Storch
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Widia Gmbh
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    • B23C5/22—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts
    • B23C5/2204—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert
    • B23C5/2208—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert for plate-like cutting inserts 
    • B23C5/2213—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert for plate-like cutting inserts  having a special shape
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23C2220/00—Details of milling processes
    • B23C2220/64—Using an endmill, i.e. a shaft milling cutter, to generate profile of a crankshaft or camshaft

Definitions

  • the invention relates to a milling tool, in particular intended for orthogonal rotary milling of crankshafts, with a base body having chip chambers and with a plurality of cutting elements which can be detachably fastened.
  • Milling tools of the type mentioned are known in various embodiments, but they do not meet the requirements placed on them.
  • the invention is therefore based on the object of designing a milling tool of the type mentioned in such a way that it satisfies the requirements with regard to cutting behavior, tool life and economy.
  • the invention provides with the features of the characterizing part of claim 1 that cutting elements of the same size and shape are provided for primary and frontal work as well as for primary end work and that they are ab ⁇ are alternately arranged on the circumferential side and on the end face.
  • a milling tool according to the invention preferably has identically identical cutting elements on its front side and on its circumferential surface adjacent to the front side, which, however, are installed differently in the base body according to their intended purpose, are each provided with main cutting edges and with secondary cutting edges, and alternately with their Main cutting edges are arranged on the end face and, with their secondary cutting edges on the peripheral side or with their main cutting edges on the circumferential side and with their secondary cutting edges on the front side.
  • the minor cutting edges are set back in an order of magnitude that corresponds to the feed per tooth.
  • FIGS. 4 and 5 a schematic diagram relating to the machining of crankshafts and here in particular the machining of the journal, on the same scale as in FIGS. 4 and
  • FIGS. 5 and 5 a schematic diagram of part of a crankshaft belonging to the representations of FIGS. 5 and 5, showing two cheeks and one pin;
  • a milling tool 1 comprises a base body 2 with a plurality of chip chambers 3 and / or with detachably attachable cutting elements 5 and 6.
  • the cutting elements 5 are each arranged or fastened on the circumference and the cutting elements 6 are respectively arranged or fastened on the end face .
  • the cutting elements 5 and the same applies to the cutting elements 6 each have a generally known passage opening 7 for a fastening screw 8, which extends essentially radially in the cutting elements 5, while in the cutting elements 6 it extends essentially parallel to the axis 9 of the milling tool 1 is arranged.
  • the cutting elements 5, 6 are each indexable inserts and are the same or identical in size and shape. They are intended both for primary circumferential work and for primary frontal work and each have main cutting edges 10 and secondary cutting edges 11.
  • the main cutting edges 10 are significantly longer than the secondary cutting edges 11, the main cutting edges 10 and the secondary cutting edges 11 further delimiting a rectangular area 12.
  • the respective corners are preferably rounded, as shown in FIG. 1.
  • the cutting elements 5, 6 are each parallelogram-shaped in accordance with the exemplary embodiment and in particular in accordance with the representations in FIGS. 7 to 9 and have a rhombic or rhomboid base area 13. According to the exemplary embodiment, the cutting elements 5, 6 are delimited by the rectangular surfaces 12 which are parallel to one another they limit the main cutting edges 10 or secondary cutting edges 11 on the outside. As an indexable insert, each cutting element 5, 6 has four main cutting edges 10 and four secondary cutting edges 11, wherein, according to the exemplary embodiment, each main cutting edge 10 is also assigned a chip-forming recess 14 as a chip-forming surface.
  • the chip mold trough 14 has an exit angle of approximately 25 ° to the plane of the rectangular surface 12 serving as the rake surface, as shown in FIG. 7.
  • the secondary cutting edges 11 are each set back 0.1 to 0.5 mm and preferably 0.2 to 0.3 mm with respect to the respective main cutting edges 10. This dimension also corresponds to the respective tooth feed and is indicated in FIG. 1 with the aid of the dimensions U and S given there.
  • the rhombic or rhomboid base area 13 serves both as the free area both in the cutting elements 5 and in the cutting elements 6.
  • FIG. 3 shows the milling tool 1 when working on a cylindrical body 15.
  • the end face 16 of the milling tool 1 faces the peripheral surface 17 of the cylindrical body 15 and processes the cylindrical body 15 on its circumference both with its cutting elements 5 arranged on the circumference and with its cutting elements 6 arranged on the front side.
  • the axis 9 of the milling tools 1 is arranged according to FIG. 3 by the dimension X below the axis of rotation 18 of the cylindrical body 15.
  • the cylindrical body 15 rotates about its axis of rotation 18 at a relatively low speed and the milling body 1 rotates at a high speed about its axis 9 and also moves in the direction of the two coordinates Y and Z according to FIG. 3-
  • FIGS. 4 to 6 show a particularly useful application for a milling tool 1 when machining a crankshaft 20.
  • the crankshaft 20 has axle bearing pieces 21, crank cheeks 22 arranged at a distance from one another and at least one bearing journal 23 therebetween. Not only the axle bearing pieces 21, but also the crank arms 22 and the bearing pin 23 have to be machined, the milling tool 1 serving primarily for roughing. 4 and 6, the contour of the crankshaft blank to be machined and the material 25 to be removed with the aid of the milling tool 1 during roughing are indicated by dashed lines 24.
  • FIG. 4 also shows the milling tool 1 when working on a first crank web 22 and when removing the material 25 with the cutting elements 5 arranged on the circumference and the cutting elements 6 arranged on the end face, all features being shown in principle in FIG. 4.
  • the diameter of the milling tool 1 is also smaller than the distance between the mutually facing crank cheek end surfaces 26 and 27 to be manufactured with the milling tool 1.
  • Another milling tool 1a with a larger diameter is preferably used to machine the bearing journal 23 and to produce its contour 28, which corresponds to the distance between the two facing crank cheek end faces 26, 27 (FIG. 5).
  • undercuts 29 (dashed semicircles in FIGS. 5 and 6) and the finishing are carried out in crankshaft machining with the aid of further tools, not shown in the figures and of no further interest here.
  • the invention is not limited to the machining of shaft shafts and can also be supplemented and varied with regard to further details without deviating from the basic concept of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug, insbesondere zum orthogonalen Drehfräsen von Kurbelwellen (20) mit einem Spankammern (3, 4) aufweisenden Grundkörper (2) und mit mehreren, lösbar befestigbaren Schneidelementen (5, 6). Der Kern der Erfindung besteht darin, daß bezüglich Größe und Form gleichartige Schneidelemente (5, 6) sowohl zum primär umfangsseitigen Arbeiten als auch zum primär stirnseitigen Arbeiten vorgesehen sind und daß sie abwechselnd umfangsseitig und stirnseitig angeordnet sind.

Description

"Fraswerkzeug"
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ein insbesondere zum .orthogonalen Drehfräsen von Kurbel¬ wellen bestimmtes Fräswerkzeug mit einem Spankammern auf¬ weisenden Grundkörper und mit mehreren, lösbar befestig¬ baren Schneidelementen.
Fräswerkzeuge der genannten Art sind in verschiedenen Aus¬ führungsformen bekannt, sie erfüllen jedoch die an sie ge¬ stellten Anforderungen nicht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug der genannten Art so zu gestalten, daß es hinsichtlich Schneidverhalten, Standzeit und Wirtschaftlichkeit den Anforderungen genügt. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung mit den Merk¬ malen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 vor, daß bezüglich Größe und Form gleichartige Schneidelemente so¬ wohl zum primär u fangsseitigen Arbeiten als auch zum pri¬ mär stirnseitigen Arbeiten vorgesehen sind und daß sie ab¬ wechselnd umfangsseitig und stirnseitig angeordnet sind.
Ein erfindungsgemäßes Fräswerkzeug weist an seiner Stirn¬ seite und an seiner der Stirnseite benachbarten Umfangs- fläche vorzugsweise identisch gleiche Schneidelemente auf, die jedoch entsprechend ihrer Bestimmung unterschiedlich in den Grundkörper eingebaut sind, jeweils mit Hauptschnei¬ den und mit Nebenschneiden versehen sind und abwechselnd mit ihren Hauptschneiden stirnseitig und, mit ihren Neben¬ schneiden umfangsseitig bzw. mit ihren Hauptschneiden um- fangsseitig und mit ihren Nebenschneiden stirnseitig ange¬ ordnet sind. Die Nebenschneiden sind dabei in einer Größen¬ ordnung, die dem Vorschub pro Zahn entspricht, zurückver¬ setzt. Man erhält dadurch als Ergebnis ein Fräswerkzeug, das den spanungstechnischen Anforderungen entspricht und mit dem wirtschaftlich gearbeitet werden kann.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und der Zeichnung her¬ vor.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs¬ beispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher be¬ schrieben. Dabei zeigen: Fig. 1 : eine Seitenansicht des Fräswerkzeuges in größerem Maßstab;
Fig. 2: eine Stirnansicht des Fräswerkzeuges in grös- sere Maßstab;
Fig. 3: eine das Arbeiten des Fräswerkzeuges wieder¬ gebende Prinzipskizze in anderem Maßstab;
Fig. ' eine die Kurbelwellenbearbeitung und hierbei speziell die Wangenbearbeitung betreffende . Prinzipskizze in kleinerem Maßstab;
Fig. 5: eine die Kurbelwellenbearbeitung und hier speziell die Zapfenbearbeitung betreffende Prinzipskizze in demselben Maßstab wie in Fig. 4 und
Fig. 6: eine zu den Darstellungen der Figuren und 5 gehörende Prinzipskizze eines Teiles einer Kurbelwelle mit der Darstellung zweier Wangen und eines Zap ens;
Fig. 7: eine abgebrochene Ansicht eines Schneidele¬ mentes mit Spanformmulden in größerem Ma߬ stab;
Fig. 8: eine Seitenansicht des Schneidelementes gemäß Fig.7 und
Fig. 9- eine weitere Ansicht des Schneidelementes ge¬ mäß den Figuren 7 und 8. k
Ein Fräswerkzeug 1 umfaßt gemäß Fig. 1 einen Grundkörper 2 mit mehreren Spankammern 3 bzw. und mit lösbar be¬ festigbaren Schneidelementen 5 bzw. 6. Die Schneidelemente 5 sind jeweils umfangsseitig angeordnet bzw. befestigt und die Schneidelemente 6 sind jeweils stirnseitig angeordnet bzw. befestigt. Zum Befestigen weisen die Schneidelemente 5 und Gleiches gilt für die Schneidelemente 6 jeweils eine grundsätzlich bekannte Durchtrittsöffnung 7 für eine Befe¬ stigungsschraube 8 auf, die sich bei den Schneidelementen 5 im wesentlichen radial erstreckt, während sie bei den Schneidelementen 6 im wesentlichen parallel zur Achse 9 des Fräswerkzeuges 1 angeordnet ist.
Die Schneidelemente 5, 6 sind jeweils Wendeschneidplatten und bezüglich Größe und Form gleichartig bzw. identisch gleich. Sie sind sowohl zum primär umfangsseitigen Arbeiten als auch zum primär stirnseitigen Arbeiten vorgesehen und weisen jeweils Hauptschneiden 10 und Nebenschneiden 11 auf. Die Hauptschneiden 10 sind deutlich länger als die Neben¬ schneiden 11 , wobei die Hauptschneiden 10 und die Neben¬ schneiden 11 ferner eine Rechteckfläche 12 begrenzen. Die jeweiligen Ecken sind vorzugsweise abgerundet, wie Fig. 1 zeigt.
Die Schneidelemente 5, 6 sind gemäß Ausführungsbeispiel und insbesondere gemäß den Darstellungen in den Figuren 7 bis 9 jeweils parallelogrammförmig und weisen eine rhombische bzw. rhomboide Grundfläche 13 auf. Begrenzt werden die Schneidelemente 5, 6 gemäß Ausführungsbeispiel von den parallel zueinander stehenden Rechteckflächen 12 mit den sie außen begrenzenden Hauptschneiden 10 bzw. Nebenschnei¬ den 11. Als Wendeschneidplatte weist jedes Schneidelement 5, 6 vier Hauptschneiden 10 und vier Nebenschneiden 11 auf, wobei ferner gemäß Ausführungsbeispiel jeder Hauptschneide 10 noch eine Spanformmulde 14 als Spanformfläche zugeordnet ist. Die Spanformmulde 14 weist einen Austrittswinkel von etwa 25° zur Ebene der als Spanfläche dienenden Rechteck¬ fläche 12 auf, wie Fig. 7 zeigt.
An dem Grundkörper 2 des Fräswerkzeuges 1 sind in Umfangs- richtung jeweils neben einem Schneidelement 5 mit sich um- fangsseitig sowie achsparallel oder annähernd achsparallel erstreckender Hauptschneide 10 und sich stirnseitig radial oder annähernd radial erstreckender Nebenschneide 11 je¬ weils ein Schneidelement 6 mit sich stirnseitig sowie radial oder annähernd radial erstreckender Hauptschneide 10 und sich umfangsseitig und achsparallel oder annähernd achsparallel erstreckender Nebenschneide 11 angeordnet. Wie Fig. 1 ferner zeigt, .sind die Nebenschneiden 11 jeweils 0,1 bis 0,5 mm und vorzugsweise 0,2 bis 0,3 mm gegenüber den jeweiligen Hauptschneiden 10 zurückversetzt. Dieses Maß entspricht ferner dem jeweiligen Zahnvorschub und ist in Fig. 1 mit Hilfe der dort angegebenen Maße U bzw. S angedeutet.
Vor allem Fig. 1 zeigt auch, daß die Spankammern 3 der mit ihren Hauptschneiden 10 umfangsseitig angeordneten Schneid¬ elemente 5 ein größeres Volumen für die Späne aufweisen als die Spankammern 4 der Schneidelemente 6 mit den stirnseitig angeordneten Hauptschneiden 10. Die rhombische oder rhomboide Grundfläche 13 dient sowohl bei den Schneidelementen 5 als auch bei den Schneidelemen¬ ten 6 zugleich als Freifläche.
Fig. 3 gibt das Fräswerkzeug 1 beim Arbeiten an einem zy¬ lindrischen Körper 15 wieder. Das Fräswerkzeug 1 ist mit seiner Stirnfläche 16 der Umfangs lache 17 des zylindri¬ schen Körpers 15 zugewandt und bearbeitet sowohl mit seinen umfangsseitig angeordneten Schneidelementen 5 als auch mit seinen stirnseitig angeordneten Schneidelementen 6 den zylindrischen Körper 15 an seinem Umfang. Die Achse 9 des Fräswerkzeuge-s 1 ist gemäß Fig. 3 um das Maß X unterhalb der Drehachse 18 des zylindrischen Körpers 15 angeordnet. Beim orthogonalen Drehfräsen dreht sich der zylindrische Körper 15 um seine Drehachse 18 mit relativ geringer Ge¬ schwindigkeit und der Fräskörper 1 dreht sich mit hoher Ge¬ schwindigkeit um seine Achse 9 und bewegt sich dabei ferner in Richtung der beiden Koordinaten Y und Z gemäß Fig. 3-
Die Figuren 4 bis 6 zeigen einen besonders zweckmäßigen Anwendungsfall für ein Fräswerkzeug 1 beim Bearbeiten einer Kurbelwelle 20.
Die Kurbelwelle 20 weist Achslagerstücke 21 , im Abstand voneinander angeordnete Kurbelwangen 22 und dazwischen min¬ destens einen Lagerzapfen 23 auf. Nicht nur die Achslager¬ stücke 21 , sondern auch die Kurbelwangen 22 und der Lager¬ zapfen 23 müssen bearbeitet werden, wobei vor allem zum Schruppen das Fräswerkzeug 1 dient. Mit gestrichelten Linien 24 ist in den Figuren 4 und 6 die Kontur des zu bearbeitenden Kurbelwellen-Rohlings und das mit Hilfe des Fräswerkzeuges 1 beim Schruppen zu entfernen¬ de Material 25 angegeben.
Ferner zeigt Fig. 4 das Fräswerkzeug 1 beim Arbeiten an einer ersten Kurbelwange 22 und beim Entfernen des Mate¬ rials 25 mit den umfangsseitig angeordneten Schneidelemen¬ ten 5 und den stirnseitig angeordneten Schneidelementen 6, wobei alle Merkmale in Fig. 4 nur prinzipmäßig dargestellt sind.
Der Durchmesser des Fräswerkzeuges 1 ist ferner kleiner als der Abstand der mit Hilfe des Fräswerkzeuges 1 herzu¬ stellenden, einander zugewandten Kurbelwangen-Endflächen 26 bzw. 27.
Zum Bearbeiten des Lagerzapfens 23 und zum Herstellen sei¬ ner Kontur 28 dient vorzugsweise ein anderes Fräswerkzeug 1a mit größerem Durchmesser, der den Abstand der beiden, einander zugewandten Kurbelwangen-Endflächen 26, 27 ent¬ spricht (Fig. 5) •
Jeweils das Herstellen von Unterstichen 29 (jeweils ge¬ strichelte Halbkreise in den Figuren 5 und 6) sowie die Schlichtbearbeitung erfolgt bei der Kurbelwellenbearbeitung mit Hilfe weiterer, in den Figuren nicht dargestellter und hier nicht weiter interessierender Werkzeuge. Unabhängig davon ist die Erfindung jedoch nicht auf die Kurbeiwellen- bearbeitung beschränkt und kann auch hinsichtlich weiterer Einzelheiten ergänzt und variiert werden, ohne von dem grundsätzlichen Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Patentansprüche:
Fräswerkzeug, insbesondere zum orthogonalen Drehfräsen von Kurbelwellen (20) mit einem Spankammern (3, 4) auf¬ weisenden Grundkörper (2) und mit mehreren, lösbar be¬ festigbaren Schneidelementen (5, 6), dadurch gekenn¬ zeichnet, daß bezüglich Größe und Form gleichartige Schneidelemente (5, 6) sowohl zum primär umfangsseiti- gen Arbeiten als auch zum primär stirnseitigen Arbei¬ ten vorgesehen sind und daß sie abwechselnd umfangs¬ seitig und stirnseitig angeordnet sind.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente (5, 6) mindestens eine Haupt¬ schneide (10) und eine Nebenschneide (11) aufweisen und am Grundkörper (2) derart angeordnet sind, daß in Umfangsrichtung neben einem Schneidelement (5) mit sich umfangsseitig sowie achsparallel oder annähernd achs¬ parallel erstreckender Hauptschneide (10) und sich stirnseitig radial erstreckender Nebenschneide (11) jeweils ein Schneidelement (6) mit sich stirnseitig radial erstreckender Hauptschneide (10) und sich umfangsseitig sowie achsparallel oder annähernd achs¬ parallel erstreckender Nebenschneide (11) angeordnet ist und daß die Nebenschneiden (11) jeweils 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,
2 bis 0,3 mm gegenüber den Hauptschneiden 10 zurückversetzt sind.
3. Fräswerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spankam¬ mer (3) des mit seiner Hauptschneide (10) umfangs¬ seitig angeordneten Schneidelementes (5) ein größeres Volumen für Späne aufweist als die Spankammer (4) des Schneidelementes (6) mit der stirnseitig angeordneten Hauptschneide .
4. Fräswerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneid¬ elemente (5, 6) Spanformflächen aufweisen.
5. Fräswerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneid¬ elemente ( > 6) Wendeschneidplatten sind und vier Hauptschneiden (10) und vier Nebenschneiden (11) auf¬ weisen, wobei die Spanformflächen den Hauptschneiden zugeordnet sind.
6. Fräswerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Span¬ formfläche eine Spanformmulde (14) mit einem Austritts¬ winkel ( von ca. 25° zur Spanfläche ist.
7. Fräswerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneid¬ element (5, 6)/ die Wendeschneidplatte parallelogramm- förmig ist und vorzugsweise eine rhombische oder rhom- boide Form/Grundfläche (13) aufweist.
8. Fräswerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehen¬ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die primär stirnseitig arbeitend angeordneten Schneidelemente (6) und die primär umfangsseitig arbeitend angeordneten Schneidelemente (5) bezüglich Größe und Gestalt iden¬ tisch gleich sind.
9. Fräswerkzeug mit den Merkmalen der Figuren 1 bis 9.
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