WO2007062622A1 - Fräsmesserkopf - Google Patents

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WO2007062622A1
WO2007062622A1 PCT/DE2006/002043 DE2006002043W WO2007062622A1 WO 2007062622 A1 WO2007062622 A1 WO 2007062622A1 DE 2006002043 W DE2006002043 W DE 2006002043W WO 2007062622 A1 WO2007062622 A1 WO 2007062622A1
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Ralf KLÖTZER
Helmut Klein
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    • Y10T407/2284—Wedge clamp element

Definitions

  • the invention relates to a Fräsmesserkopf with several, used in recesses of a base cutter carriers, are soldered to the respective cutting, the blade carriers are each axially adjustable via a wedge body and fixed by means of clamping elements in Fräsmesserkopf.
  • Such a milling cutter head is known in principle from DE 40 03 862 C2.
  • the recesses for the blade carrier extend in the blade head described therein of the one end face of its base parallel to the axis of rotation and at a distance from the circumference, the cutting edges of the cutting plates used protrude only slightly beyond the end face of the body.
  • the axes of the round wedges serving for clamping are each skewed to the axes of the cutting plate carriers carrying the cutting plates.
  • another round wedge with differential screw for axial adjustment of each cutting plate is provided and arranged in a recess which extends radially inwardly from the circumference of the base body. For axial adjustment and radially outward bracing geometrically equal round wedges are used.
  • this cutter head As an advantage of this cutter head is highlighted that due to the location of the cutting plate carrier receiving recesses parallel to the axis of rotation of the body only radially directed centrifugal forces occur without axial component. These forces can be well intercepted, because the recesses are not located directly on the circumference of the body, but radially inwardly at a distance from the circumference.
  • the knife head is therefore also suitable for extremely high speeds and the centrifugal forces occurring then.
  • a fine adjustment of the cutting elements in the axial direction without interference with radial components is possible.
  • Such cutters are used in orthogonal rotary milling without axial feed with eccentric tool adjustment, especially in the car crankshaft production.
  • the workpiece is processed in one or more revolutions with the multi-bladed milling cutter mentioned above.
  • the workpiece turns opposite the cutter about its longitudinal axis, which is vertical to the cutter axis of rotation. Since the blades of the milling cutter head rotate with their points on different radii, different cutting arc lengths result, which causes the cause of uneven cutting edge stress along their length and consequently uneven wear.
  • At least one of a plurality of cutting edges is angled and has with respect to the Fräsmesserkopfachse a longer radially outer portion and a radially inner shorter portion which is angled at 3 ° to 7 °, preferably 5 °, so that the two sections a Form angles of 177 ° to 173 °, preferably 175 °.
  • the shorter cutting edge sections are taken out of the cutting process at the beginning of the use of a fitted with new cutting cutter blade head.
  • the longer cutting edge makes the final cut and thus wears faster than the short cutting edges.
  • the convex surface profile is constantly adapted to the wear profile and thus maintained over a longer cutting contact time
  • the aspect ratio of the shorter portion to the longer portion of the angled edge is selected to be between 4:17 and 6:17, preferably 5:17.
  • the milling cutter head has three blade carriers with cutting edges, which are arranged at an angle of 120 ° to each other.
  • one of three or two of three cutting edges is angled, while the non-angled cutting edge is linear.
  • the ends of the cutters are rounded, preferably at a radius of 0.1 mm and / or if the cutting edges themselves are rounded, preferably at a radius of 0.01 mm.
  • the cutting edges consist of a hard metal, CBN or PCD body.
  • Fig. 1 is a perspective view of a Fräsmesserkopfes with three
  • FIG. 2 is a plan view of the Fräsmesserkopf of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a wireframe-like representation of the Fräsmesserkopfes of FIG. 1,
  • Fig. 4 is a schematic diagram of the relative position of a blade carrier to a
  • Fig. 5 is a side view of a cutter support with an angled
  • Fig. 6 is a detail view of the Schneidabwinklung and
  • FIG. 7 shows a detailed view of a cutting edge of a cutter carrier according to FIG. 4.
  • the milling cutter head 10 essentially consists of a base body 10, in which three blade carriers 11 are arranged, each with soldered cutting edges 12.
  • the blade carriers 11 are each used in parallel to the longitudinal axis 13 arranged bores.
  • further bores are provided in the base body 10, in which wedge bodies 14 are arranged, which are displaceable in the radial direction via an adjusting screw 15, preferably a double-threaded screw.
  • these wedge bodies 14 have wedge surfaces 16 which run obliquely to the radial plane of the base body, so that during a radial movement of the wedge body 14, the blade carrier 11 is displaceable along its longitudinal axis, ie in the radial direction.
  • the blade carrier 11 For clamping the blade carrier 11 is a clamping ring 17 (see FIGS. 1 and 2) and a clamping piece 18 which is centrally located and three clamping surfaces 19 which bear against corresponding clamping surfaces 20 of the blade carrier.
  • the clamping piece 18 can be fixed by means of a screw 21, which is preferably designed as a double-threaded screw.
  • the clamping piece 18 is used in the illustrated embodiment for fixing three Schneidenträgem 11, each having a closed surface 20. Due to the design of the clamping piece and the arrangement of the clamping surfaces 19 in a triangle shape, an exact alignment of the blades, the blade carrier is achieved at an angle of 120 ° to each other.
  • Each cutter carrier can be adjusted axially via the circular wedge 14 and the associated screw 15.
  • the clamping ring 17 For axially parallel alignment of the cutting inserts or the cutting insert carrier is the clamping ring 17, which is sleeve-shaped.
  • the main body 10 and the clamping ring 17 have in the clamping state adjacent cylindrical surfaces.
  • the blade carrier 11 also has radially outside a narrow ground surface 21 which extends longitudinally axially. This surface 21 provides a double line contact between the clamping ring and the cutting insert.
  • the difference between the at least in essence rectilinear cutting edges 12 and the angled cutting edge 12 ' is particularly clear from Fig. 6 and 7. While the cutting edge 12 extends straight over almost its entire length and only over a minimum, outer area a of z. B.
  • 0.5 mm at a total cutting length of 8.5 mm has a bevel inclined by 12 ° and at the other end a corner rounding with a radius R of 0.1 mm, it can be seen from Fig. 5 and 6, that at the radial inside, a cutting edge piece of length b, which extends at an 8.5 mm long edge length of 2.5 mm, is angled at 5 °. In addition, the corner is rounded even under a radius R of 0.1 mm.
  • only one cutting edge is angled over a dimension b, whereas the other two cutting edges (except for the short-angular bend b and the edge rounding) are rectilinear.
  • the illustrated cutter is particularly suitable for orthogonal Drehfräsin, but also the fine milling of aluminum workpieces.
  • a particular application of the milling cutter according to the invention is the finishing of crankshafts (instead of grinding), in particular, the wet grinding can be replaced, which has the disadvantage that contaminated cooling lubricants must be disposed of costly and laborious.
  • the milling cutter head according to the invention fulfills high demands on concentricity, surface quality, convexity of the position of the seat and allows economical production of piece items.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fräsmesserkopf mit mehreren in Ausnehmungen eines Grundkörpers (10) eingesetzten Schneidenträgem (11 ), auf die jeweils Schneiden (12) aufgelötet sind. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Schneide (12') abgewinkelt und besitzt einen längeren, bezogen auf die Fräsmesserkopfachse radial außen liegenden Abschnitt (c) und einen radial innen liegenden kürzeren Abschnitt (b), der 3° bis 7°, vorzugsweise 5° abgewinkelt ist.

Description

Fräsmesserkopf
Die Erfindung betrifft einen Fräsmesserkopf mit mehreren, in Ausnehmungen eines Grundkörpers eingesetzten Schneidenträgern, auf die jeweils Schneiden aufgelötet sind, wobei die Schneidenträger jeweils über einen Keilkörper axial verstellbar und mittels Klemmelementen im Fräsmesserkopf fixierbar sind.
Ein solcher Fräsmesserkopf ist prinzipiell aus der DE 40 03 862 C2 bekannt. Die Ausnehmungen für die Schneidenträger erstrecken sich bei dem dort beschriebenen Messerkopf von der einen Stirnfläche seines Grundkörpers parallel zu dessen Drehachse sowie im Abstand vom Umfang, wobei die Schneiden der verwendeten Schneid platten nur wenig über die Stirnfläche des Grundkörpers vorstehen. Femer stehen die Achsen der zum Verspannen dienenden Rundkeile jeweils windschief zu den Achsen der die Schneidplatten tragenden Schneidplattenträger. Schließlich ist auch noch jeweils ein weiterer Rundkeil mit Differenzialschraube zur axialen Einstellung einer jeden Schneidplatte vorgesehen und in einer Ausnehmung angeordnet, die sich vom Umfang des Grundkörpers radial einwärts erstreckt. Zur axialen Einstellung und zum radial auswärts gerichteten Verspannen werden geometrisch gleiche Rundkeile verwendet. Als Vorteil dieses Messerkopfes wird hervorgehoben, dass aufgrund der Lage der die Schneidplattenträger aufnehmenden Ausnehmungen parallel zur Drehachse des Grundkörpers nur radial gerichtete Fliehkräfte ohne Axialkomponente auftreten. Diese Kräfte lassen sich gut abfangen, weil sich die Ausnehmungen nicht unmittelbar am Umfang des Grundkörpers, sondern radial einwärts im Abstand vom Umfang befinden. Der Messerkopf ist daher auch für extrem hohe Drehzahlen und die dann auftretenden Fliehkräfte geeignet. Vorteilhafterweise ist eine Feineinstellung der Schneidelemente in axialer Richtung ohne Überlagerung mit radialen Komponenten möglich.
Solche Fräser werden beim orthogonalen Drehfräsen ohne Axialvorschub mit exzentrischer Werkzeuganstellung, insbesondere bei der Pkw-Kurbelwellenfertigung eingesetzt. Hierzu wird das Werkstück in einem oder mehreren Umläufen mit dem eingangs genannten mehrschneidigen Fräser bearbeitet. Das Werkstück dreht sich gegenüber dem Fräser um seine Längsachse, die vertikal zur Fräserdrehachse steht. Da die Schneiden des Fräsmesserkopfes mit ihren Punkten auf unterschiedlichen Radien umlaufen, ergeben sich unterschiedliche Schnittbogenlängen, was die Ursache für eine ungleichmäßige Schneidkantenbeanspruchung entlang ihrer Länge und demzufolge einen ungleichmäßigen Verschleiß liefert.
In der Fertigungstechnik wird der Preis eines durch Zerspanung hergestellten Endproduktes, wie insbesondere einer Kurbelwelle durch mehrere Faktoren bestimmt, zu denen auch die Werkzeug- und Umrüstkosten gehören.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fräsmesserkopf der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine längere Schneidenstandzeit erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Fräsmesserkopf nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist mindestens eine von mehreren Schneiden abgewinkelt und weist bezogen auf die Fräsmesserkopfachse einen längeren, radial außen liegenden Abschnitt und einen radial innen liegenden kürzeren Abschnitt auf, der um 3° bis 7°, vorzugsweise 5° abgewinkelt ist, so dass die beiden Abschnitte eine Winkel von 177° bis 173°, vorzugsweise 175° bilden. Durch diese Maßnahme werden die kürzeren Schneidkantenabschnitte zu Beginn des Einsatzes eines mit neuen Schneiden bestückten Fräsmesserkopfes aus dem Schnittverlauf herausgenommen. Die längere Schneide führt den finalen Schnitt aus und verschleißt dadurch schneller als die kurzen Schneiden. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird das konvexe Oberflächenprofil dem Verschleißverlauf ständig angepasst und somit über eine längere Schneidenkontaktzeit aufrechterhalten
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So wird vorzugsweise das Längenverhältnis des kürzeren Abschnittes zum längeren Abschnitt der abgewinkelten Schneide zwischen 4:17 und 6:17, vorzugsweise 5:17 gewählt.
Nach einer konkreten Ausführungsform der Erfindung, auf die später noch eingegangen wird, besitzt der Fräsmesserkopf drei Schneidenträger mit Schneiden, die im Winkel von 120° zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist eine von drei bzw. sind zwei von drei Schneiden abgewinkelt, während die nicht abgewinkelte Schneide linear ausgebildet ist.
Weiterhin verschleißmindernd wirkt es sich aus, wenn die Enden der Schneiden abgerundet sind, vorzugsweise bei einem Radius von 0,1 mm und/oder wenn die Schneidkanten selbst verrundet sind, vorzugsweise bei einem Radius von 0,01 mm.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Schneiden aus einem Hartmetall-, CBN- oder PKD-Körper.
Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen im Folgenden erläutert: Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fräsmesserkopfes mit drei
Schneidenträgem,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Fräsmesserkopf nach Fig. 1 ,
Fig. 3 eine drahtmodellartige Darstellung des Fräsmesserkopfes nach Fig. 1 ,
Fig. 4 eine Prinzipskizze der relativen Lage eines Schneidenträgers zu einem
Klemmstück und einem Keilkörper zur axialen Einstellung,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Schneidenträgers mit einer abgewinkelten
Schneide, Fig. 6 eine Detailansicht der Schneidenabwinklung und
Fig. 7 eine Detailansicht einer Schneide eines Schneidenträgers nach Fig. 4.
Der Fräsmesserkopf 10 besteht im Wesentlichen aus einem Grundkörper 10, in dem drei Schneidenträger 11 mit jeweils aufgelöteten Schneiden 12 angeordnet sind. Die Schneidenträger 11 sind jeweils in parallel zur Längsachse 13 angeordneten Bohrungen eingesetzt. Im Wesentlichen in radialer Richtung bzw. leicht hierzu geneigt, sind weitere Bohrungen im Grundkörper 10 vorgesehen, in denen Keilkörper 14 angeordnet sind, die über eine Justierschraube 15, vorzugsweise eine Doppelgewindeschraube, in radialer Richtung verschiebbar sind. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, besitzen diese Keilkörper 14 Keilflächen 16, die schräg zur Radialebene des Grundkörpers verlaufen, so dass bei einer Radialbewegung des Keilkörpers 14 der Schneidenträger 11 entlang seiner Längsachse, d.h. in radialer Richtung, verschiebbar ist. Zur Klemmung der Schneidenträger 11 dienen ein Spannring 17 (siehe Fig. 1 und 2) sowie ein Klemmstück 18, das mittig angeordnet ist und drei Klemmflächen 19 aufweist, die an entsprechenden Klemmflächen 20 der Schneidenträger anliegen. Das Klemmstück 18 kann mittels einer Schraube 21 , die vorzugsweise als Doppelgewindeschraube ausgebildet ist, fixiert werden. Das Klemmstück 18 dient im dargestellten Ausführungsbeispiel zur Fixierung von drei Schneidenträgem 11 , die jeweils eine geschlossene Fläche 20 aufweisen. Durch die Ausbildung des Klemmstückes und die Anordnung der Klemmflächen 19 in einer Triangelform wird ein exaktes Ausrichten der Schneiden, der Schneidenträger unter einem Winkel von 120° zueinander erreicht. Jeder Schneidenträger kann über den Rundkeil 14 und die dazugehörige Schraube 15 axial eingestellt werden. Zur achsparallelen Ausrichtung der Schneideinsätze bzw. der Schneideinsatzträger dient der Spannring 17, der hülsenförmig ausgebildet ist. Der Grundkörper 10 und der Spannring 17 besitzen im Spannzustand aneinander liegende Zylinderflächen. Wie Fig. 4 zeigt, besitzt der Schneidenträger 11 auch radial außen eine schmale geschliffene Fläche 21 , die sich längsaxial erstreckt. Diese Fläche 21 sorgt für eine doppelte Linienberührung zwischen dem Spannring und dem Schneideinsatz. Der Unterschied zwischen den zumindest im Wesentlichen geradlinig verlaufenden Schneiden 12 und der abgewinkelten Schneide 12' wird insbesondere aus Fig. 6 und 7 deutlich. Während die Schneide 12 nahezu über ihre gesamte Länge geradlinig verläuft und nur über einen minimalen, außen liegenden Bereich a von z. B. 0,5 mm bei einer Gesamtschneidenlänge von 8,5 mm eine um 12° geneigte Abschrägung besitzt und am anderen Ende eine Eckenverrundung mit einem Radius R von 0,1 mm, ist aus Fig. 5 und 6 erkennbar, dass an dem radial innen liegenden Ende ein Schneidkantenstücke der Länge b, das bei einer 8,5 mm langen Kantenlänge sich über 2,5 mm erstreckt, um 5° abgewinkelt ist. Zusätzlich ist die Ecke noch unter einem Radius R von 0,1 mm verrundet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur eine Schneide über ein Maß b abgewinkelt, wohingegen die anderen zwei Schneiden (bis auf die kurzstreckige Abwinklung b sowie die Kantenverrundung) geradlinig verlaufen.
Nach einer Alternativen sind jedoch auch solche Fräsmesserköpfe erfasst, bei denen zwei von drei Schneiden entsprechend der Darstellungen in Fig. 5 und 6 abgewinkelt sind. Verwendet man den Fräsmesserkopf beim orthogonalen Drehfräsen oder Axialvorschub und exzentrischer Werkzeuganstellung, so lassen sich insbesondere Kurbelwellenmantelflächen mit einem deutlich geringeren drehgefrästen Manteldurchmesser erzeugen.
Der dargestellte Fräser ist insbesondere für orthogonale Drehfräsarbeiten, aber auch das Feinfräsen von Aluminiumwerkstücken geeignet. Eine besondere Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Fräsers ist die Endbearbeitung von Kurbelwellen (anstelle des Schleifens), insbesondere kann das Nassschleifen ersetzt werden, das den Nachteil hat, dass verunreinigte Kühlschmierstoffe kosten- und arbeitsaufwendig entsorgt werden müssen. Der erfindungsgemäße Fräsmesserkopf erfüllt hohe Anforderungen an Rundlauf, Oberflächengüte, Konvexität des Lagesitzes und lässt eine wirtschaftliche Stückzahlfertigung zu.

Claims

Ansprüche
1. Fräsmesserkopf mit mehreren in Ausnehmungen eines Grundkörpers (10) eingesetzten Schneidenträgern (11), auf die jeweils Schneiden (12) aufgelötet sind, wobei die Schneidenträger (11) jeweils über einen Keilkörper (14) axial verstellbar und mittels Klemmelementen im Fräsmesserkopf fixierbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mindestens eine Schneide (12a) abgewinkelt ist und einen längeren, bezogen auf die Fräsmesserkopfachse radial außen liegenden Abschnitt (c) und einen radial innen liegenden kürzeren Abschnitt (b) aufweist, der um 3° bis 7°, vorzugsweise 5° abgewinkelt ist, so dass die beiden Abschnitte (b, c) einen Winkel von 177° bis 173°, vorzugsweise 175° bilden.
2. Fräsmesserkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Längenverhältnis des kürzeren Abschnittes (b) zum längeren Abschnitt (c) der abgewinkelten Schneide zwischen 4:17 und 6:17, vorzugsweise 5:17 beträgt.
3. Fräsmesserkopf nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch drei Schneidenträger (11 ) mit Schneiden (12, 12'), die im Winkel von 120° zueinander angeordnet sind.
4. Fräsmesserkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine oder zwei der drei Schneiden (12, 12') abgewinkelt ist/sind.
5. Fräsmesserkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Schneiden (12, 12') abgerundet sind, vorzugsweise unter einem Radius von 0,1 mm.
6. Fräsmesserkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten verrundet sind, vorzugsweise unter einem Radius von 0,01 mm.
7. Fräsmesserkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der radial außen liegende Bereich (a) der Schneidkante (12, 12') über eine Strecke (a) von maximal 1 mm, vorzugsweise 0,5 mm unter einem Winkel von 12° geneigt ist.
8. Fräsmesserkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (12, 12') aus einem Hartmetall-, CBN- oder PKD- Körper bestehen (CBN = kubisches Bornitrid, PKD = polykristalliner Diamant).
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