WO2013007252A1

WO2013007252A1 - Fräsverfahren und fräswerkzeug

Info

Publication number: WO2013007252A1
Application number: PCT/DE2012/100206
Authority: WO
Inventors: Stephan Rieth
Original assignee: Stephan Rieth
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2013-01-17
Also published as: DE102011078898A1; DE112012002892A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere zum Fräsen von Fasen, bei dem auf einem rotierenden Fräskopf (4) angeordnete Schneiden (5) unter Abtrennung von Material nacheinander durch ein Werkstück bewegt werden, und ein Fräswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens, das einen drehbaren Fräskopf (4) mit Schneiden aufweist. Erfindungsgemäß werden zumindest zwei der Schneiden (6) in verschiedenen Winkeln (α, ß) zur jeweils bei ihnen verlaufenden Mantellinien (M) des Fräskopfs bewegt. Zweckmäßigerweise unterscheiden sich zumindest die Winkel (α, ß) der in einer Rotationsrichtung (r) des Fräskopfs (4) gesehen jeweils hintereinander, versetzt zueinander und/oder nebeneinander angeordneten Schneiden (6) voneinander.

Description

Beschreibung:

„Fräsverfahren und Fräswerkzeug"

Die Erfindung betrifft ein Fräsverfahren, insbesondere zum Fräsen von Fasen, bei dem auf einem rotierenden Fräskopf angeordnete Schneiden unter Abtrennung von Material nacheinander durch ein Werkstück bewegt werden, und ein Fräs- Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens, das einen drehbaren Fräskopf mit Schneiden aufweist.

Ein solches Verfahren ist durch Benutzung bekannt. Ein rotierender Fräskopf, auf dessen Mantelfläche in Drehrichtung gesehen hintereinander Schneidplatten angeordnet sind, wird entlang eines Werkstücks bewegt, so dass die Schneidplatten nacheinander in das Werkstück eindringen und unter Bildung von Spänen nach und nach Material von dem Werkstück abtrennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Fräsverfahren und das Fräswerk- zeug zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest zwei der Schneiden in verschiedenen Winkeln zu jeweils bei ihnen verlaufenden Mantellinien des Fräskopfs bewegt werden bzw. angeordnet sind.

Werden die Schneiden derart bewegt bzw. sind sie derart angeordnet, dass die Winkel der in Rotationsrichtung gesehen, vorzugsweise fluchtend, hintereinander bewegten bzw. angeordneten Schneiden voneinander unterschiedlich sind, dringen die Schneiden nacheinander auf unterschiedliche Weise in das Material ein. Es wird sichergestellt, dass die Schneiden stets zuerst mit einer ihrer Seiten und nicht zugleich auf ihrer ganzen Länge in das Werkstück eindringen. Das Material wird deshal b von dem Werkstück eher abgeschält als herausgeschlagen, sodass beim Fräsen an den Schneiden eine verhältnismäßig geringe Belastung anliegt. Der Lauf des Fräskopfs wird sowohl beim Gegenlauffräsen als auch beim Gleichlauffräsen ruhiger, es können größere Schniffleisfungen erreicht werden und die Lebensdauer der Schneiden wird größer.

Als besonders vorteil haft erweist sich das Fräsverfahren beim Gegenlauffräsen mit einem manuell zu führenden Fräswerkzeug, einer sog. Handfräsmaschine. Da bei dem Fräsen mit der Handfräsmaschine nur eine verhältnismäßig geringe Kraft zur Verfügung steht, die von Hand aufgebracht werden kann, können durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schneiden größere Schnittleistungen mit der Handfräsmaschine erreicht werden.

Ferner hat sich gezeigt, dass es bei der Herstellung des Fräskopfs und der

Schneiden nicht mehr so enge Toleranzen eingehalten werden müssen, um ein funktionierendes Fräswerkzeug zur Verfügung zu stellen. Da die Schneiden abwechsel nd zuerst oben, unten oder in der Mitte der eingreifenden Schneiden- länge auf dem Fräskopf auftreffen, führen Ungenauigkeiten bei der Anordnung der Schneiden auf dem Fräskopf trotzdem zu einem kontinuierlichen Zer- spanungsprozess durch die aufeinanderfolgenden Schneiden. Ohne den regelmäßigen Versatz würden Ungenauigkeiten dazu führen, dass nur die wegen einer Toleranz vorstehenden Schneiden Material abtragen und die wegen einer

Toleranz zurückstehenden Schneiden„im Schatten der vorstehenden Schneiden laufen" und nicht mitfräsen. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung des Fräskopfes sowie der Schneiden bildender Schneidplatten. Ferner müssen die

Schneidplatten nicht mehr so exakt auf dem Fräskopf platziert werden wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Fräsköpfen.

Zweckmäßigerweise weisen die, vorzugsweise geradlinigen, Schneiden diesel be Form auf und sind vorzugsweise gerade und sind ggf. mit abgewinkelten oder abgerundeten Ecken versehen oder weisen zumindest einen geraden Abschnitt auf. Sind sie schräg zu einer Mantellinie des Fräskopfs und auf einer Mantelfläche des Fräskopfs im Verhältnis zueinander verkippt angeordnet, weisen die Schneiden beim Vergleich untereinander entlang der Schneiden unterschiedliche Abstände zur Rotationsachse des Fräskopfs auf, sodass die hintereinander angeordneten Schneiden bei der erfindungsgemäßen Anordnung Schnittbahnen unterschiedlicher Formen in das Werkstück schneiden.

Liegt z.B. eine der geraden Schneiden mit ihrer Mitte auf der Mantellinie eines zylindrischen Fräskopfs auf, sind ihre Enden, abhängig von dem Winkel der Schneide zur Mantellinie und von der Länge der Schneide, in einem größeren Abstand von der Rotationsachse angeordnet als ihre Mitte. Sie schneidet in das Werkstück eine konvexe Form ein. Eine andere, hinter der letztgenannten Schneide in einem anderen Winkel zur Mantellinie angeordnete Schneide schneidet eine konvexe Schnittbahn mit einer anderen Krümmung.

Analog gilt auch für einen konischen Fräskopf, dass je nach Ausrichtung der Schneiden unterschiedliche Schnittbahnen geschnitten werden.

Vorteilhaft schneiden die einzelnen Schneiden, je nach Vorschub, mit dem das Fräswerkzeug bewegt wird, das Werkstück mit verschiedenen Abschnitten und teilen sich auf diese Weise die Schnittarbeit auf. Es kann mit einer verhältnismäßig geringen Anpresskraft und mit hohem Vorschub gefräst werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneiden zusätzlich zu der genannten Verkippung auf der Mantelfläche, die auch durch eine Projektion der Schneiden senkrecht auf die Rotationsachse beschrieben werden kann, oder alternativ dazu, bei Projektion der Schneiden auf eine Ebene, die die Rotations- achse und die jeweilige Mantellinie des Fräskopfs einschließt, in den verschiedenen Winkeln zu den jeweiligen Mantellinien angeordnet, d.h. die Schneiden sind bezogen auf die jeweilige Mantellinien in radialer Richtung zueinander verkippt angeordnet.

Während es vorstellbar wäre, die Schneiden lediglich in der letztgenannten Richtung zu verkippen, um zu erreichen, dass jede der Schneiden das Material lediglich mit einer Hälfte abtrennt, wird es durch die Kombination der Verkippung in die beiden Richtungen und insbesondere durch Anpassung der jeweiligen Winkel in den Richtungen aneinander möglich, die Schnittbahnen der Schneiden aneinander anzupassen, um die resultierende Schnittfläche einer Ebene anzu- nähern.

Die gegenseitige Anpassung der Winkel aneinander ist insbesondere bei dem konischen Fräskopf von Bedeutung, bei dem unterschiedliche Verkippungen auf der Mantelfläche aufgrund des sich über die Länge der Schneide ändernden Abstands der Schneide von der Rotationsachse verhältnismäßig starke Abwei- chungen der Schnittbahnen voneinander zur Folge haben können, wodurch zum einen die Schneiden stark belastet werden und zum anderen zu stark gekrümmte Schnittflächen gebildet werden. Durch das Verkippen in der genannten radialen Richtung wird vermieden, dass die Schneide mit ihren Enden zu weit vom Fräskopf vorsteht. Zweckmäßigerweise sind die Winkel in den genannten beiden Richtungen derart vorgesehen, dass die Enden der Schneiden in der Projektion auf die Ebene, die die Rotationsachse R und die Mantellinie M einschließt, auf einer Geraden angeordnet sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneiden, insbesondere bezogen auf die Schneidenmitte, in unterschiedlichen Abständen von der Rotationsachse des Fräskopfs angeordnet, um die unterschiedlichen Formen der durch die Schneiden erzeugten Schnittbahnen aneinander anzupassen.

Zweckmäßigerweise sind die Schneiden im Verhältnis zu den jeweiligen Mantellinien in die sel be Richtung verkippt angeordnet, d.h. die Winkel zwischen den Schneiden und den jeweiligen Mantellinien weisen diesel ben Vorzeichen auf, und/oder sind in unterschiedlichen Richtungen zueinander verkippt angeordnet, d.h. die Winkel weisen unterschiedliche Vorzeichen auf. Während im erstgenannten Fall zur Erreichung der genannten Wirkungen die Winkel unterschiedliche Beträge aufweisen müssen, können sie im letztgenannten Fall diesel ben Beträge aufweisen. Zweckmäßigerweise ist zumindest eine der Schneiden derart angeordnet, dass sie allein beim Fräsen eine ebene Schnittfläche erzeugt. Dazu kann die Schneide derart angeordnet sein, dass sie in Projektion auf die Rotationsachse parallel zur Rotationsachse angeordnet ist. Sie trennt das Material in einer geraden Schnittbahn vom Werkstück und entfernt Material insbesondere aus einem gekrümmten Bereich der konvexe Schnittbahn, die vorher durch eine im Winkel zur Mantellinie angeordneten Schneide gebildet worden ist.

Diese Schneide wird vorzugsweise derart angeordnet, dass ihre Enden in demselben Abstand zur Drehachse angeordnet sind, wie die Enden der am weitesten von der Mantellinie verkippten Schneide. Sie ist, wie oben erläutert, in einem anderen Abstand zu der Rotationsachse angeordnet als die Schneiden, die keine gerade Schnittfläche bilden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneiden in den jeweiligen Winkeln, insbesondere Winkeldifferenzen zwischen unmittelbar benachbarter Schneiden, in Funktion vom Vorschub des Fräswerkzeugs und somit in Funktion von einer Dicke erzeugter Späne, insbesondere vom Vorschub pro Schneide, der Länge der Schneiden und dem zu bearbeitenden Material angeordnet. So hat sich gezeigt, dass zur Bearbeitung von härterem Material kleinere Winkel und zur Bearbeitung von weicherem Material größere Winkel gewählt werden können, da in weicheres Material mit den Schneiden tiefer eingedrungen werden kann als in härteres Material. Bei den Fräswerkzeugen können somit die Winkel, der Vorschub unter Berücksichtigung des zu fräsenden Materials aufeinander abgestimmt werden. Bei den Werkzeugen, die maschinell geführt werden, wird die Schnittgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fräskopf und den somit vorgegebenen Winkeln sowie dem zu fräsenden Material eingestellt. Bei manuell geführten Fräswerkzeugen ergibt sich der optimale Vorschub beim Fräsen von selbst, da spürbar ist, ob das Fräswerkzeug ruhig läuft und sich gut führen lässt oder beispielsweise ruckelt.

Zweckmäßigerweise wird zur Erzielung einer möglichst ebenen Schnittfläche bei möglichst größer Arbeitsgeschwindigkeit der Fräskopf mit einer derartigen Schnittgeschwindigkeit und einer derartigen Vorschubgeschwindigkeit entlang des Werk- Stücks bewegt, das jede der Schneiden lediglich einen Teil des einer jeweiligen Bearbeitungsstelle zu entfernenden Materials heraustrennt. Die aufzubringende Schnittarbeit wird unter den verschiedenen Schneiden aufgeteilt.

Zweckmäßigerweise sind die Schneiden, wenn sie wie oben beschrieben in dieselbe Richtung verkippt sind, in derartigen Winkeln anzuordnen, dass die maximalen Unterschiede in den Abständen der Schneiden zu der jeweiligen Mantellinie nicht mehr als das Doppelte einer Spandicke beträgt, die erreicht werden soll. Sind die Schneiden, wie oben beschrieben in entgegengesetzten Richtungen verkippt, entsprechen die maximalen Unterschiede in den Abständen maximal der zu erreichenden Spandicke. Da die beim Fräsen gebildeten Späne stets auch den größten Anteil entstehender Wärme abtransportieren, hat es sich für das Verfahren, insbesondere für die Lebensdauer der Schneiden, als vorteilhaft erwiesen, mit dem Fräswerkzeug mit einem derartigen Vorschub zu fräsen, dass die Späne eine Dicke von 0,02 mm bis 0,5 mm aufweisen. Für viele zu fräsenden Materialien wie Stahl oder Aluminium ist eine zusätzliche Kühlung dann nicht notwendig.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Schneiden derart anzuordnen, dass sich die Winkel zwischen den Schneiden und den jeweiligen Mantellinien der unmittel- bar hintereinander, ggf. fluchtend zueinander, angeordneten und somit aufeinanderfolgend in das Material eindringenden Schneiden um weniger als 4 °, vorzugsweise um weniger als 2 ° unterscheiden. Sind die Schneiden in dieselbe Richtung verkippt angeordnet, betragen die Unterschiede maximal 2 °, Vorzugs- weise 1 ,5 °. Aufgrund der genannten unterschiedlichen Schnittbahnen der einzelnen Schneiden sind in einer resultierenden Schnittfläche sich ggf. ausbildende Ungeradheiten bei diesen Winkelverhältnissen vernachlässigbar gering. Dennoch bestehen die genannten Vorteile bzgl. der Handhabung, der Schnitt- leistung und dem Schneidenverschleiß.

Um einen möglichst gleichmäßigen Lauf des Fräskopfs zu erreichen, sind die Unterschiede zwischen den Winkeln sämtlicher der unmittelbar nebeneinander angeordneten Schneiden vorzugsweise gleich groß. Die jeweilige Ausrichtung der Schneiden ist deshalb von der Anzahl der auf dem Fräskopf vorgesehenen

Schneiden abhängig. Ist eine gerade Anzahl der Schneiden über den Umfang des Fräskopfs gesehen in der Rotationsrichtung fluchtend angeordnet, können die Schneiden beispielsweise abwechselnd in denselben Winkeln zur Mantellinie angeordnet sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Schneiden in Drehrichtung gesehen in unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass das Fräswerkzeug beim Fräsen aufgrund von Resonanzen vibriert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind auf dem Fräskopf zwei oder mehr Reihen der Schneiden angeordnet, in denen die Schneiden auf, abgesehen von geringen Abweichungen aufgrund ihrer Schrägstellungen, auf derselben Höhe der Rotationsachse angeordnet sind. Während es vorstellbar wäre, die Reihen in einem derartigen Abstand voneinander vorzusehen, dass die jeweils benachbarten Enden der Schneiden benachbarter Reihen auf derselben Höhe angeordnet sind, sind sie in einer bevorzugten Ausführungsform derart vorgesehen, dass sich die Schneiden in der Rotationsrichtung gesehen abschnittsweise überlappen. Grate in der zu bildenden Fase an der Schnittstelle zwischen den Reihen, die z.B. aufgrund von Toleranzen bei der Herstellung des Fräskopfs oder der Schneiden auftreten können, werden vermieden.

Während es vorstellbar wäre, dass die Schneiden an dem Fräskopf, vorzugsweise mit dem Fräskopf einteilig, gebildet sind, z.B. wenn der Fräskopf aus Hartmetall besteht, sind in der bevorzugten Ausgestaltung die Schneiden an Schneidplatten gebildet, die zur Anordnung in auf dem Fräskopf gebildeten Sitzen vorgesehen sind. Zweckmäßigerweise sind dann die Sitze oder/und die Schneidplatten derart vorgesehen, dass die Schneiden in den verschiedenen Winkeln angeordnet sind.

Dazu können die Sitze auf dem Fräskopf derart in unterschiedlichen Positionen angeordnet sein, dass sich die genannten Winkel bei Befestigung gleichartiger Schneidplatten auf dem Fräskopf einstellen.

Alternativ ist aber auch vorstellbar, die erfindungsgemäße Anordnung durch unterschiedlich geformte Schneidplatten zu erreichen. Vorteilhaft ließen sich die erfindungsgemäßen Wirkungen dann auch mit einem herkömmlichen Fräskopf erzielen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneiden derart angeordnet und weisen eine derartige Form auf, dass sie einen Keilwinkel von 40 bis 75 ° aufweisen und jeweils im Mittel mit einem positiven Spanwinkel von mindestens 6 ° und einem Freiwinkel von mindestens 6 ° arbeiten. Die Schneiden dringen verhältnis- mäßig scharf in das Werkstück ein. Als besonders vorteilhaft haben sich Keilwinkel zwischen 60 ° und 72 ° erwiesen. Die höchsten Schnittleistungen lassen sich bei einem Keilwinkel von etwa 66 ° und Frei- und Spanwinkeln von jeweils 12 ° erreichen.

In einer Weiterbildung der Erfindung werden die Schneiden derart bewegt bzw. sind derart angeordnet, dass sich die Winkel der in Rotationsrichtung gesehen nebeneinander und/oder versetzt zueinander bewegten bzw. angeordneten Schneiden voneinander unterscheiden. Dadurch können die Schneiden insbesondere auch bei konischen Fräsköpfen, bei denen sich geometrische Verhältnisse, mit denen die Schneiden in das Werkstück eindringen je nachdem, auf welcher Höhe des Fräskopfes die Schneiden angeordnet sind, ändern, über ihre Länge gesehen und insbesondere auch an den verschiedenen Stellen auf dem Fräskopf mit möglichst gleich großen Span-, Keil- und Freiwinkeln in das Werkstück eindringen zu lassen. Es wird eine gleichmäßige Belastung an den Schneiden erreicht und dementsprechend der Verschleiß verringert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Fräswerkzeug einen Antrieb für den Fräskopf, der eine das Drehmoment übertragende federnde

Kupplung aufweist, wie sie beispielsweise aus der WO 2008/025350 bekannt ist. Mit dem mit der federnden Kupplung versehenden Fräswerkzeug kann mit noch höheren Schnittleistungen gearbeitet werden, da beim Fräsen wesentlich

geringere Vibrationen auftreten und deshalb weniger Kraft zum Halten des Fräswerkzeugs aufgebracht werden muss. Dies erweist sich insbesondere bei den manuell zu führenden Fräswerkzeugen als vorteilhaft, da mit wesentlich größeren Fräsgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise als Kombinationseffekt gezeigt, dass bei manuell zu führenden Fräswerkzeugen beim Fräsen besser spürbar ist, bei welchem maximalen Vorschub noch eine ebene Fase gefräst werden kann.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kupplung durch eine Klauenkupplung gebildet, zwischen deren ineinandergreifenden Klauen Schraubenfedern angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind in zumindest einem der Kupplungsteile Sackbohrungen vorgesehen, in die die Schraubenfedern mit jeweils einem Ende einsetzbar sind. Sie werden dadurch an dem Kupplungsteil gehalten und können sich an der jeweils gegenüberliegenden Klaue des anderen Kupplungsteils abstützen.

Vorteilhaft kann mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung der Schraubenfedern dynamisch mit großer Reaktionsgeschwindigkeit auf die am Fräskopf anliegenden Belastungen reagiert werden und durch Verformung der Federn gespeicherte Energie dem Fräsprozess wieder zugeführt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der bei- liegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutet. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Fräskopf in Seitenansicht und in Draufsicht, Fig. 2 einen weiteren erfindungsgemäßen Fräskopf in Seitenansicht und in

Draufsicht,

Fig. 3 einen weiteren erfindungsgemäßen Fräskopf in Seitenansicht und in

Draufsicht,

Fig. 4 schematisch eine Anordnung von Schneidplatten in Draufsicht auf die

Schneidplatten,

Fig. 5 schematisch eine Anordnung von Schneidplatten auf einem Fräskopf im

Schnitt,

Fig. 6 schematisch weitere Anordnungen von Schneidplatten,

Fig. 7 schematisch weitere Anordnungen von Schneidplatten,

Fig. 8 schematisch weitere Anordnungen von Schneidplatten,

Fig. 9 schematisch Schneidplatten beim Eingriff in ein Werkstück,

Fig. 10 einen weiteren erfindungsgemäßen Fräskopf,

Fig. 1 1 einen weiteren erfindungsgemäßen Fräskopf,

Fig. 12 eine an einem Werkstück erzeugte Schnittfläche, Fig. 13 eine weitere an einem Werkstück erzeugte Schnittfläche,

Fig. 14 ein erfindungsgemäßes Fräswerkzeug,

Fig. 15 ein Teil des Fräswerkzeugs nach Fig. 14, und

Fig. 16 ein Detail des Fräswerkzeugs nach Fig. 14.

In Fig. 1 ist ein konischer Fräskopf 4 dargestellt, der einen Führungsanschlag oder eine Führungsrolle 7, einen Ansatz 10 zur Verbindung des Fräskopfs 4 mit einem Antrieb aufweist sowie mit vier Sitzen 1 ,1 ',1 ",1 " ' für Schneidplatten 6 versehen ist.

Die Sitze 1 ,1 ',1 ",1 " ' umfassen jeweils eine Auflagefläche für eine Seite der

Schneidplatten 6 sowie jeweils eine hier nicht gezeigte Gewindebohrung für eine Schraube, mittels derer die Schneidplatten 6 auf den Sitzen 1 ,1 ',1 ",1 " ' zu befestigen sind, sowie eine Stützfläche 13, an der die Schneidplatten 6 zu ihrer AbStützung zur Anlage kommen. Auf einer Seite der Sitze 1 ,1 ',1 ",1 " ', an der jeweils arbeitende Schneidkanten 5 der Schneidplatten 6 angeordnet sind, sind an den Sitzen 1 ,1 ',1 ",1 " ' an dem Fräskopf 4 Abschrägungen 1 1 vorgesehen, die den Abtransport der beim Fräsen gebildeten Späne erleichtern.

Die für die Sitze 1 ,1 ',1 ",1 " ' vorgesehenen Schneidplatten 6 sind Wendeplatten mit einer quaderförmigen Grundform, wie sie aus der hier einbezogenen

WO 2004/078395 bekannt sind. Die beiden Breitseiten der Schneidplatten 6 sind bei der Benutzung als Freifläche und als Auflagefläche und umgekehrt bestimmt. An den beiden Längsschmalseiten sind jeweils durch eine zur Mittelebene der Platten symmetrische Einkehlung von durchgehend gleichbleibendem Querschnitt zwei mögliche Spanflächen gebildet und mit einem ausgerundeten Übergang dazwischen. Durch die Schnitte der ebenen Spanflächen mit der Freifläche und der Auflagefläche 3, die eine weitere mögliche Freifläche darstellt, ergeben sich vier gerade mögliche Schneidkanten. Eine von der einen Breitseite zur anderen durchgehende mittige Bohrung 8 weist beiderseits einen zylindrischen mittleren Abschnitt, zwei kegelförmige Sitze für einen Schraubenkopf und darüber einen zylindrischen Abschnitt auf. Für die Schneidplatten 6 ergeben sich somit Wendemöglichkeiten durch Verdrehen der Schneidplatten um die Achse der Bohrung sowie durch Umkehren unter Vertauschung der vorherigen Auflagefläche und Freifläche. Wie insbesondere Fig. 9 zu entnehmen ist, sind die Enden der Schneidkanten der Schneidplatten 6 abgerundet und wird somit auf die seitlichen Kanten verlängert, so dass mit den Ecken direkt in ein Werkstück 9 eingedrungen werden kann. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schneidkanten ausreichend tief schneidend in das Material eindringen können.

Die Schneidplatten 6 bzw. die Sitze 1 ,1 ',1 ",1 " ' sind derart vorgesehen, dass die Schneidkanten 5 beim Eingriff in ein Werkstück an ihrem Mittelpunkt einen Keilwinkel von 66 ° aufweisen und mit einem positiven Spanwinkel von 12 ° und einem Freiwinkel von 12 ° arbeiten.

Ferner sind die Sitze 1 ,1 ',1 ",1 " ' derart auf dem Fräskopf 4 vorgesehen, dass die Schneidkanten 5 der in benachbart zueinander angeordneten Sitzen, z.B. die Sitze 1 und 1 ', 1 ' und 1 ", wie beispielhaft anhand der Figuren 4 und 5 gezeigt, in unterschiedlichen Winkeln α,α',β,β' zu einer bei der Schneidkante 5 verlaufenden Mantellinie M des Fräskopfs 4 angeordnet sind.

Fig. 4 zeigt eine Verkippung der auf den Sitzen 1 und 1 ' angeordneten Schneid- platten 6 im Verhältnis zu der jeweiligen Mantellinie M. Die Sitze 1 und 1 ' sind auf der Mantelfläche zur Mantellinie M verkippt und derart angeordnet, dass die Schneidkanten 5,5' in entgegengesetzten Richtungen zur Mantellinie M verkippt sind. Die Winkel α,α' betragen 1 °. In der Zeichnung sind die beiden Schneidplatten 6 zur besseren Verdeutlichung übereinandergelegt.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Verkippung zur jeweiligen Mantellinie M in radialer Richtung der auf den Sitzen 1 und 1 ' angeordneten Schneidplatten 6 um die Winkel β,β'.

Durch geeignete gegenseitige Anpassung der jeweiligen Winkel a und ß und ggf. geeignete Wahl des Abstands der Schneidkanten zur Mantellinie M können die Schneiden derart angeordnet werden, dass sie gemeinsam beim Fräsen eine möglichst ebene Schnittbahn erzeugen. In dem vorliegenden Beispiel (vgl. Fig. 6a) betragen a und a' 1 ,5 ° und ß und ß' 0,3 °.

Mögliche Sitzanordnungen für den Fräskopf 4 sind in Fig. 6 schematisch anhand einer Darstellung der Schneidplatten 6 verdeutlicht. Die Schneidplatten 6 nach

Fig. 6a sind abwechselnd in den in Fig. 4 gezeigten Positionen angeordnet, so dass die Schneidplatten 6 in den Sitzen 1 und 1 " sowie in den Sitzen 1 und 1 " ' dieselbe Stellung haben.

In Fig. 1 1 ist zur Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung eine in einem Werk- stück teilweise vorgesehene Schnittfläche 30 dargestellt. Die Abbildung zeigt eine Momentaufnahme zu einem Zeitpunkt, zu dem beispielsweise die in Fig. 6a gezeigte, auf dem Sitz 1 angeordnete Schneidplatte 6 bereits durch das Werkstück bewegt worden ist und die auf die auf dem Sitz 1 ' angeordnete Schneidplatte 6 nachfolgend durch das Werkstück geführt wird. Die durch die auf dem Sitz 1 sitzende Schneidplatte 6 hat zunächst eine Schnittbahn 31 erzeugt. Die auf dem Sitz 1 ' sitzende Schneidplatte 6 fährt anschließend unter Eindringen in das Werkstück an der Kante 32 teilweise die bereits erzeugte Schnittfläche nach und entfernt dabei unter Materialabtragung in einer Schnittbahn 33 nach und nach immer mehr Material aus dem Werkstück.

Bei dem in Fig. 6b gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sitze 1 ,1 ',1 ",1 " ' derart angeordnet, dass die darauf angeordneten Schneidplatten 6 in derselben

Richtung zur jeweiligen Mantellinie M verkippt sind. Die Schneidplatten 6 in den Sitzen 1 und 1 " sowie in den Sitzen 1 ' und 1 " ' sind in denselben Positionen zur Mantellinie M angeordnet.

Sind die Schneidplatten 6, wie in Fig. 6b gezeigt, in derselben Richtung zur Mantellinie M verkippt, ist die im Sitz 1 ' angeordnete Schneidplatte 6 um einen größeren Winkel a zur Mantellinie verkippt als diejenige, die auf dem Sitz 1 angeordnet ist. Um zu vermeiden, dass die Schneidkante der Schneidplatte 6, die im Sitz 1 ' angeordnet ist, im Verhältnis zu der Schneidkante der Schneidplatte 6, die im Sitz 1 angeordnet ist, zu weit vorsteht, wird für den Sitz 1 ' ein Winkel ß' gewählt, der größer als der Winkel ß des Sitzes 1 ist. Die Schneidplatte 6 des Sitzes 1 ' kann somit auf ihrer oberen Seite in die Mantelfläche des Fräskopfs eingesenkt werden.

Zum Fräsen einer Fase wird der Fräskopf 4 um die Drehachse R in Drehrichtung r gedreht. Die auf den Sitzen 1 ,1 ',1 ",1 " ' angeordneten Schneidplatten 6 greifen mit ihren Schneidkanten 5 nacheinander in das Material ein. Aufgrund der unterschiedlich verkippten Anordnung der Schneidkanten 5 zu den jeweiligen an ihnen verlaufenden Mantellinien M dringen die Schneidkanten 5, wie es in Fig. 9 schematisch gezeigt ist, anstatt mit der gesamten Schneidkante 5 auf das Werk- stück 9 zu treffen, zuerst mit einer Seite der Schneidkante in das Werkstück 9 ein. Material selbst bei einer derartigen Führung der Schneidplatten 6 nach und nach von dem Werkstück 9 abgeschält, so dass im Vergleich zu dem schlagartigen Auftreffen der gesamten Schneidkante 5 eine geringere Belastung anliegt.

Durch die Verkippung der Schneidkanten 5 in unterschiedlichen Winkeln sind die Schneidkanten 5 der auf den jeweils benachbarten Sitzen 1 ,1 ',1 ",1 " ' angeordneten Schneidplatten 6 über ihre Länge gesehen in unterschiedlichen Radien angeordnet, so dass durch die unterschiedlich angeordneten Schneidkanten 5 in dem Werkstück Schnittbahnen erzeugt werden, die eine voneinander abweichende Form aufweisen. Aufgrund der Verkippung in den Winkeln a,ß der geraden Schneidkanten 5 wird eine geringfügig konvexe Form in das Material geschnitten, deren Krümmung von dem jeweiligen Winkel zur Mantellinie M abhängig ist. Dies kann je nach Vorschub, mit dem der Fräskopf 4 auf dem Werkstück bewegt wird, dazu führen, dass die nacheinander in das Werkstück 9 eindringenden Schneidplatten 6 sich die zu schneidenden Bereiche untereinander aufteilen. Darüber hinaus kann erreicht werden, dass die Schneidkanten 5 ab- wechselnd mit unterschiedlichen Enden zuerst ins Material eindringen.

Weitere Möglichkeiten zur Anordnung der Sitze sind in Fig. 7 gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7a ist die Schneidplatte 6 auf dem mittleren Sitz 1 ' derart auf dem Fräskopf angeordnet, dass ihre arbeitende Schneidkante 5 parallel zur Mantellinie M und in einer Ebene, die die Mantellinie M und die Rotationsachse R einschließt, angeordnet ist. Die äußeren Sitze 1 ,1 " sind, wie oben für Fig. 6a beschrieben, in entgegengesetzten Richtungen zur Mantellinie M verkippt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7b ist der mittlere Sitz 1 ' wie derjenige nach Fig. 6a und die äußeren Sitze 1 ,1 ", wie oben für Fig. 6b beschrieben, in dieselbe Rich- tung zur Mantellinie M verkippt.

Während die Schneidplatten 6 auf den Sitzen 1 und 1 " nach den Anordnungen in Fig. 7a und b wie oben beschrieben eine konvexe Form in das Material schneiden, schneiden die Schneidplatten 6 auf den Sitzen 1 ' der Figuren 7a und b eine gerade Schnittbahn in das Material, sodass sich mit dem Fräskopf insgesamt ebene Fasen herstellen lassen.

Fig. 12 zeigt eine Schnittbahn 40 in einem Werkstück zu einem Zeitpunkt, zu dem die Schneidplatten der Sitze 1 ' ' und 1 bereits nacheinander durch das Werkstück geführt worden sind und die Teilschnittbahnen 41 und 42 erzeugt haben. Die Schneidplatte 6 des Sitzes 1 ' wird anschließend durch das Werkstück geführt und trägt dabei nach und nach aufgrund der konvexen Schnittbahn im Werkstück verbliebenes Material auf der Schnittbahn 43 vom Werkstück ab, sodass eine im Ganzen ebene Schnittfläche erzeugt wird.

Es versteht sich, dass sich die gezeigten Anordnungen der Sitze bzw. Schneid- platten und Schneiden beliebig kombinieren lassen. Beispielsweise ließen sich auch in den in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispielen mit vier Sitzen 1 ,1 ',1 ",1 " ' einzelne Sitze 1 ,1 Ί ,1 ",1 " ' derart anordnen, dass die Schneidkanten zur Mantellinie M parallel angeordnet sind.

Ferner wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schneidkanten 5 erreicht, dass die Schneidkanten 5 der benachbarten Schneidplatten 6, wie es in Fig. 9a und b gezeigt ist, mit verschiedenen Seiten der Schneidkanten 5 zuerst in das Werkstück 9 eindringen. Aufgrund der unterschiedlichen Schnittbahnen ergeben sich beim Eindringen der Schneidkanten 5 in das Material günstige Verhältnisse, die bei einer gesteigerten Schnittleistung einen ruhigen Lauf des Fräs- kopfs an dem Werkstück ermöglichen.

Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in den vorangehenden Figuren bezeichnet, wobei der betreffenden Bezugszahl der Buchstabe a,b,c bzw. d bei- gefügt ist.

Auf einen in Fig. 2 gezeigte konischen Fräskopf 4a sind zwei Reihen x,y von jeweils drei Sitzen 1 a,l a',1 a",2a,2a',2a" vorgesehen, wobei die Schneidplatten 6a in den Reihen x,y jeweils derart angeordnet werden können, dass ihre Schneidkanten 5a auf derselben Höhe der Rotationsachse angeordnet sind. Die in den Sitzen

Ι α,ΐ α',ΐ α" bzw. die in den Sitzen 2a, 2a', 2a" angeordneten Schneidplatten 6a bearbeiten beim Fasen dann gleiche Schnittbereiche. Die Schneidplatten 6a sind bei jeweiliger Projektion der Schneidkanten 5 auf eine Ebene, die die Rotationsachse R und die jeweilige Mantellinie M einschließt, überlappend angeordnet, so dass beim Fräsen in der Fase keine Grate entstehen.

Schematisch sind in den Figuren 8a und b mögliche Anordnungen der Sitze 1 a,l a',1 a",2a,2a ',2a" gezeigt.

Bei einem in Fig. 3 gezeigten weiteren erfindungsgemäßen Fräskopf 4b sind Reihen x',y' mit jeweils vier Sitzen 1 b,l b',1 b",l b' ", 2b,2b',2b",2b" ' gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Reihen x' und y' eine größere Überlappung vorgesehen als bei dem Beispiel nach Fig. 2.

Mögliche Anordnungen der Sitze sind in den Figuren 8c und d dargestellt.

Fig. 10 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Fräskopf 4c, der eine zylindrische Form aufweist. Die mit l c,l c',l c",l c" ' gekennzeichneten sowie die weiteren gezeigten Sitze sind auf der Mantelfläche verkippt zur jeweiligen Mantellinie M angeordnet, wie es in den Fig. 6a gezeigt ist, können aber auch angeordnet sein, wie in Fig. 6b oder 7 dargestellt. Die Sitze l c,l c',l c",l c" ' sind derart angeordnet, dass die Schneidkanten 5c in zur Rotationsachse R parallelen Ebenen und damit parallel zur Mantellinie angeordnet sind (ß= 0 °).

Ein in Fig. 1 1 gezeigter erfindungsgemäßer konischer Fräskopf 4d unterscheidet sich von den oben beschriebenen Fräsköpfen dadurch, dass die auf denselben Reihen x",y",z" angeordneten Sitze 1 d,2d,3d sich in ihrer Stellung zur jeweiligen Mantellinie nicht unterscheiden, sondern die Winkel zwischen den Sitzen 1 d,2d,3d, die auf verschiedenen Reihen x",y",z' ' angeordnet sind, verschieden sind. Die Sitze l d,2d,3d, sind derart angeordnet, dass insgesamt eine optimiert gerade Fase gebildet wird und die Schneidkanten 5d von Schneidplatten 6 jeweils an der Mitte der Schneidkanten 5d mit demselben Keil-, Span- und Freiwinkel in das Material eindringen. Somit wird sichergestellt, dass die Schneidkanten 5d über ihre gesamte Länge gut in das Material eindringen können. Die Lebensdauer der Schneidplatten 6d wird damit vergrößert.

In Fig. 14 ist eine erfindungsgemäße Handfräsmaschine 10 im Querschnitt darge- stellt, die den Fräskopf 4 nach Fig. 1 trägt.

Wie insbesondere Fig. 15 zu entnehmen ist, ist der Fräskopf 4 auf einem Spindelteil 1 1 angeordnet, dass über eine federnde Kupplung mit einem Spindelteil 12 verbunden ist, welches in Verbindung mit einem Antrieb für den Fräskopf 4 steht. Zwischen zwei ineinandergreifenden Kupplungsteilen 13 und 14 der Kupplung sind Schraubenfedern 16 angeordnet. Dazu sind in dem Kupplungsteil 13 Sackbohrungen 15 vorgesehen, in die die Schraubenfedern 16 lose eingesetzt werden. Die Schraubenfedern 16 stützen sich in dem Sackbohrungen 15 einerseits und an Stützstreben 17 des Kupplungsteil 14 andererseits ab. Um die beiden Kupplungsteile 13,14 in axialer Richtung zusammen zu halten, ist in den beiden Kupplungsteilen 13,14 an deren Umfang eine Nut 19 vorgesehen, in die ein Sicherungsring 18 eingesetzt ist.

Wird der Fräskopf 4 über das Spindelteil 12 angetrieben, federt die Kupplung an den Schneidplatten 6 des Fräskopfs 4 auftretende Belastungen ab, indem sichd ie Kupplungsteile 13 und 14 gegeneinander verdrehen, wobei die Federn 16 zusammengedrückt werden. Dabei von den Federn 16 aufgenommene Energie wird beim Fräsen unter Rückstellung der Federn 16 wieder dem Fräsvorgang zugeführt. Insbesondere beim Ansetzen des Fräswerkzeugs 10 an ein Werkstück, aber auch beim fortlaufenden Fräsen wird ein Vibrieren des Fräswerkzeugs 10 vermieden, sodass es sich mit großen Fräsgeschwindigkeiten von Hand führen lässt.

Claims

Patentansprüche:

1 . Fräsverfahren, insbesondere zum Fräsen von Fasen, bei dem auf einem rotierenden Fräskopf (4) angeordnete Schneiden (5) unter Abtrennung von Material nacheinander durch ein Werkstück (9) bewegt werden, dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest zwei der Schneiden (5) in verschiedenen Winkeln (a,ß) zu den jeweils bei ihnen verlaufenden Mantellinien (M) des Fräskopfs (4) bewegt werden.

2. Fräsverfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schneiden (5) der in der Rotationsrichtung (r) des Fräskopfs (4) gesehen hintereinander, versetzt zueinander oder/und nebeneinander angeordneten Schneiden (5) in den verschiedenen Winkeln (a,ß) bewegt werden.

3. Fräsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Fräskopf (4) mit einer derartigen Schnittgeschwindigkeit und einer derartigen Vorschubgeschwindigkeit entlang des Werkstücks (9) bewegt wird, dass jede der Schneiden (5) lediglich einen Teil des an der jeweiligen Bearbeitungsstelle zu entfernenden Materials heraustrennt.

4. Fräsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schneiden (5) derart bewegt werden, dass eine ebene Schnittfläche oder eine an eine ebene Fläche angenäherte Schnittfläche gebildet wird.

5. Fräsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Fräskopf (4) mit einem Vorschub, der abhängig von der Drehgeschwindigkeit und von der Größe von Unterschieden zwischen den Winkeln (a,ß) ist, entlang des Werkstücks (9) bewegt wird.

6. Fräswerkzeug, insbesondere zum Fräsen von Fasen, das einen drehbaren Fräskopf (4) mit Schneiden (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest zwei der Schneiden (5) in verschiedenen Winkeln (a,ß) zu jeweils bei ihnen verlaufenden Mantellinien (M) des Fräskopfs (4) angeordnet sind.

7. Fräskopf, insbesondere für das Fräswerkzeug nach Anspruch 6, das einen drehbaren Fräskopf (4) mit Schneiden (5) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

8. Fräswerkzeug nach Anspruch 6 oder Fräskopf nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schneiden (5) geradlinig sind.

9. Fräswerkzeug nach Anspruch 6 oder 8, oder Fräskopf nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Fräskopf (4) konisch oder zylindrisch ist.

10. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 6, 8 oder 9, oder Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest die Winkel (a,ß) der in einer Rotationsrichtung (r) des Fräskopfs (4) gesehen jeweils hintereinander, versetzt zueinander und/oder nebeneinander angeordneten Schneiden (5) voneinander unterschiedlich sind.

1 1 . Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 8 bis 10, oder Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schneiden (5) bei Projektion auf die Mantelfläche des Fräskopfs (4) oder/und bei Projektion auf eine Ebene, die die Rotationsachse (R) und die jeweilige Mantellinie (M) des Fräskopfs (4) einschließt, in den verschiedenen Winkeln (a,ß) zu den jeweiligen Mantellinien (M) angeordnet sind.

12. Fräswerkzeug oder Fräskopf nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Winkel (a,ß) in den beiden Richtungen zur Bildung einer ebenen, aus Schnitten der einzelnen Schneiden (5) resultierenden Schnittfläche aneinander angepasst sind.

13. Fräswerkzeug oder Fräskopf nach Anspruch 1 1 oder 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Winkel (a,ß) in den beiden Richtungen vorgesehen sind derart, dass die Enden der Schneiden (5) in der Projektion auf die Ebene, die die Rotationsachse R und die Mantellinie M einschließt, auf einer Geraden angeordnet sind.

14. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 8 bis 13, oder Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schneiden (5), vorzugsweise die Mitten (m) der Schneiden (5), in unterschiedlichen Abständen von einer Drehachse (R) des Fräskopfs (4) angeordnet sind.

15. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 8 bis 14, oder Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest eine der Schneiden (5) derart angeordnet ist, dass eine durch sie erzeugte Schnittfläche in Schnittrichtung gesehen im Querschnitt eine Gerade bildet.

1 6. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 8 bis 15, oder Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 15,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest eine der Schneiden (1 ') in Projektion auf die Rotationsachse (R) parallel zu der Rotationsachse (R) angeordnet ist.

1 7. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 8 bis 16, oder Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, dass in der die Schneiden (5) auf dem Fräskopf (4) in zumindest zwei Reihen (x,y) angeordnet sind, in denen die Schneiden (5) auf derselben Höhe der Rotationsachse (R) angeordnet sind.

18. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 8 bis 17, oder Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Reihen (x,y) in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, dass sich die Schneiden (5) in der Rotationsrichtung (r) gesehen abschnittsweise überlappen.

19. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 8 bis 18, oder Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 18,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Schneiden (5) an Schneidplatten (6) gebildet sind, die zur Anordnung in auf dem Fräskopf (4) vorgesehenen Sitzen (1 ) vorgesehen sind, und/oder die Schneiden an dem Fräskopf, vorzugsweise mit dem Fräskopf einteilig, gebildet sind.

20. Fräswerkzeug und ggf. Fräskopf nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Sitze (1 ) oder/und die Schneidplatten (6) derart vorgesehen sind, dass die Schneiden (5) in den verschiedenen Winkeln (a,ß) angeordnet sind.

21 . Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 20,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Fräswerkzeug eine Handfräsmaschine ist.

22. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 21 ,

gekennzeichnet durch einen Antrieb für den Fräskopf, der eine das Drehmoment übertragende federnde Kupplung aufweist.

23. Fräswerkzeug nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kupplung durch eine Klauenkupplung gebildet ist, zwischen deren Klauen (13,17) Schraubenfedern (16) angeordnet sind.