DE19716818C2 - Fräser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fräser zur spanabtra­ genden Bearbeitung von metallischen Werkstücken ge­ mäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fräser der hier angesprochenen Art sind bekannt. Um die Bearbeitungsgeschwindigkeiten steigern zu kön­ nen, werden die Fräser mit immer höheren Umdre­ hungsgeschwindigkeiten betrieben. Sie werden im üb­ rigen in Bearbeitungsstationen eingesetzt, inner­ halb derer ein Austausch der Werkzeuge, gegebenen­ falls auch automatisch, erfolgt. Es ist daher wich­ tig, die Fräser möglichst leicht auszubilden. Es bietet sich daher an, den Grundkörper der Fräser aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegie­ rung herzustellen. Es hat sich dabei gezeigt, daß die bei der Bearbeitung von Werkstücken abgetrage­ nen Späne auf den Grundkörper treffen und einen ho­ hen Verschleiß bewirken. Es wurde bereits versucht, die Oberfläche derartiger Fräser durch Beschich­ tungsverfahren, beispielsweise durch Eloxieren ver­ schleißfest auszubilden. Es hat sich jedoch ge­ zeigt, daß mit Fräsern dieser Art nicht alle Ma­ terialien bearbeitet werden können.

Aus der DE 38 20 295 C1 ist ein Fräser gemäß Ober­ begriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieser bekannte Fräser weist einen Schneideinsatzhalter sowie einen Kasettengrundkörper auf, der aus Aluminium gefer­ tigt ist, so daß bei hohen Schnittgeschwindigkeiten geringe Fliehkräfte wirken. Weiterhin weist der bekannte Fräser zum Abtragen von Spänen von einem Werkstück eine am Grundkörper über eine Kasette und den Schneideinsatzhalter befestigte Schneidplatte auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fräser zu schaffen, der dazu geeignet ist, mit hohen Umdre­ hungsgeschwindigkeiten betrieben zu werden, so daß hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten an einem Werk­ stück erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Fräser vorge­ schlagen, der die in Anspruch 1 genannten Merkmale zeigt.

Der Fräser zeichnet sich dadurch aus, daß der Grundkörper aus Aluminium und/oder einer Aluminium- Legierung besteht, und daß mindestens ein sepa­ rates, austauschbares Spanleitelement vorgesehen ist, das in dem durch eine Ablauffläche gebildeten Ablaufweg der von der Schneidplatte abgetragenen Späne angeordnet ist und das einen Spanraum be­ grenzt. Das Spanleitelement ist so ausgebildet, daß die von dem Werkstück abgetragenen Späne nicht mehr unmittelbar auf den Grundkörper des Fräsers auflau­ fen können, sondern vielmehr von dem Spanleitele­ ment abgelenkt werden.

Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Fräsers, bei dem das Spanleitelement als separates Ver­ schleißteil ausgebildet ist. Es ist daher möglich, das Spanleitelement leicht auszutauschen.

Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel des Fräsers bevorzugt, bei dem das Spanleitelement mit einer gekrümmten Ablauffläche versehen ist, die die abgetragenen Späne so ablenkt, daß diese vollständig aus dem Bearbeitungsbereich herausgeführt werden. Es ist damit sichergestellt, daß auch nach dem Ab­ tragen der Späne von der Werkstückoberfläche diese den Fräser nicht beschädigen können.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Fräsers, bei dem das Spanleitelement eine Aus­ nehmung aufweist, die vorzugsweise auf der der Auf­ lauffläche abgewandten Seite vorgesehen ist. Durch die Aushöhlung des Spanleitelements wird sichergestellt, daß dieses sehr leicht ist, so daß das Ge­ samtgewicht des Fräsers nur geringfügig erhöht wird. Dieser ist also weiterhin mit sehr hohen Um­ drehungsgeschwindigkeiten betreibbar und kann auf­ grund seiner nur wenig veränderten Masse schnell auf die Arbeitsgeschwindigkeit gebracht und zum - auch automatischen - Werkzeugwechsel angehalten werden.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Frä­ sers,

Fig. 2 eine Unteransicht des Spanleitelements und

Fig. 3 einen Schnitt durch das Spanleitelement. Der im folgenden beschriebene Fräser dient der spanabtragenden Bearbeitung von metallischen Werk­ stücken. Er ist so ausgebildet, daß ebene Flächen des Werkstücks bearbeitet werden können. Es ist je­ doch auch möglich, den Fräser auf bekannte Weise abzuwandeln, so daß auch die Herstellung von Nuten beziehungsweise die Bearbeitung von Nutoberflächen möglich ist.

Der Fräser dient der Hochgeschwindigkeitsbearbei­ tung von Werkstücken.

Der in Fig. 1 dargestellte Fräser 1 weist einen Grundkörper 3 auf, der aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung hergestellt und sehr leicht ist. In den Grundkörper sind mindestens eine, hier fünf Schneidplatten 5, 7, 9, 11 und 13 eingebracht. Sie werden hier durch geeignete Hal­ terungen 5', 7', 9', 11' und 13' im Grundkörper 9 verankert. Die Halterungen sind im wesentlichen quaderförmig ausgebildet und zeigen jeweils eine Ausnehmung 15, 17, 19, 21 und 23, innerhalb derer die Schneidplatte 5, 7, 9, 11, 13 auf geeignete Weise an der Halterung 5' bis 13' angebracht ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schneidplatten an der Halterung angelötet. Es ist jedoch auch möglich, die Schneidplatten mittels geeigneter Schrauben an der zugehörigen Halterung zu befestigen.

Die Ausnehmungen 15, 17, 19, 21 und 23 dienen quasi als Spanraum. Wird nämlich der Fräser in Rotation versetzt, was in Fig. 1 durch einen Pfeil 25 ange­ deutet ist, so tragen die Schneidplatten 5 bis 13 von der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks Späne ab, die von der Schneidplatte in die Ausneh­ mung 15 bis 23 einlaufen.

In dem Ablaufweg der Späne sind Spanleitelemente 27, 29, 31, 33 und 35 angeordnet, die jeweils eine Ablauffläche 37, 39, 41, 43 und 45 umfassen, die quasi eine Fortsetzung der Ausnehmungen 15 bis 23 bilden und somit den Spanraum begrenzen.

Die Spanleitelemente sind auf geeignete Weise im Grundkörper 3 des Fräsers 1 verankert. Es sind hier Löcher 47, 49, 51, 53 und 55 angedeutet, in die ein geeignetes Befestigungselement, vorzugsweise Schrauben, eingesetzt werden. Entsprechend sind auch die Halterungen 5' bis 13' durch Schrauben im Grundkörper 3 verankert. Bei der Prinzipskizze in Fig. 1 sind hier lediglich zwei Löcher 57 und 59 in den Halterungen 11' und 13' erkennbar, durch die geeignete Schrauben geführt und im Grundkörper 3 festgeschraubt werden können.

Es ist selbstverständlich möglich, bekannte Ein­ stellvorrichtungen vorzusehen, die mit den Hal­ terungen 5' bis 13' zusammenwirken. Gegebenenfalls gibt es auch Einstellvorrichtungen für die Schneid­ platten 5 bis 13, sofern diese mit Hilfe von Schrauben an den Halterungen angebracht sind. Der­ artige Einstellvorrichtungen sind für die Frage der Ableitung der Späne hier nicht von Bedeutung, so daß auf deren Darstellung verzichtet wurde.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Ablaufflächen so gekrümmt sind, daß sie, wie gesagt, eine Fortsetzung des in den Halterungen 5' bis 13' vorgesehen Spanraums bilden und sicher­ stellen, daß die von den Schneidplatten 5 bis 13' abgetragenen Späne abgelenkt werden, aus dem Bear­ beitungsbereich des Werkstücks so herausgeführt werden, daß sie nicht auf den Grundkörper auflau­ fen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind die Spanleitelemente 27 bis 35 jeweils als separate Elemente ausgebildet. Jeweils ein Spanleitelement ist einer Schneidplatte 5 bis 13 zugeordnet. Es ist jedoch denkbar, in besonderen Ausgestaltungsfällen einer Schneidplatte auch meh­ rere Spanleitelemente zuzuordnen. Das hier darge­ stellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich jedoch durch einen besonders einfachen Aufbau aus. Es ist möglich, einzelne Spanleitelemente bei Verschleiß auszutauschen und damit auf den Verschleiß der Ele­ mente individuell zu reagieren.

Es ist grundsätzlich auch möglich, die Halterungen 5' bis 13' und die Spanleitelemente 27 bis 35 je­ weils einstückig auszubilden, was gegebenenfalls zu einem einfachen Aufbau des Fräsers führt. Bei einem Verschleiß der Spanleitelemente beziehungsweise der dort vorgesehenen Ablaufflächen muß bei einer der­ artigen Ausgestaltung allerdings jeweils die kom­ plette Halterung ausgetauscht werden. Dabei bedarf es dann gegebenenfalls Einstellarbeiten, um die Schneidplatte beziehungsweise die Halterung in Ih­ rer Position im Fräser 1 gegenüber den anderen Schneidplatten korrekt auszurichten. Werden jedoch die Spanleitelemente, wie in Fig. 1 dargestellt, als separate Verschleißteile ausgebildet, so bedarf es keinerlei Einstellarbeiten an den Fräser 1, wenn einzelne oder alle Spanleitelemente 27 bis 35 aus­ getauscht werden.

Für einen Fräser 1, der insbesondere im Hochge­ schwindigkeitsbereich eingesetzt werden soll, ist es von entscheidender Bedeutung, daß das Werkzeug sehr leicht ist. Nur so ist es mit vertretbarem Aufwand möglich, das Werkzeug schnell auf die Ar­ beitsgeschwindigkeit zu beschleunigen und bei einem Werkzeugwechsel auch rasch wieder abzubremsen. Aus diesem Grund sind die Spanleitelemente 27 bis 35 vorzugsweise quasi hohl ausgebildet. Das heißt, sie sind vorzugsweise auf ihrer der Ablauffläche abge­ wandten Seite mit einer Ausnehmung 61 versehen. Zur Verdeutlichung ist das Spanleitelement 27 in Fig. 2 von unten dargestellt die übrigen Spanleitele­ mente 29 bis 35 sind identisch ausgebildet, so daß im folgenden lediglich das Spanleitelement 27 be­ schrieben wird.

Bei der Unteransicht gemäß Fig. 2 ist die Ausneh­ mung 61 erkennbar, ebenso das Loch 47, welches der Aufnahme eine Befestigungsschraube dient. Die Aus­ nehmung 61 ist hier so groß ausgebildet, daß prak­ tisch das Spanleitelement 27 hohl ausgebildet ist und dünne Außenwände 63 aufweist, die die Ausneh­ mung 61 praktisch rundum umgeben und nur die Aufla­ gefläche des Spanleitelements 27 offenlassen. Es ergibt sich hier eine umlaufende Auflagefläche 65, auf der das Spanleitelement 27 auf dem Grundkörper 3 des Fräsers 1 ruht. Dadurch, daß die Ausnehmung 61 auf der der Ablauffläche 37 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, ist das Spanleitelement 27 im montierten Zustand rundum abgeschlossen, so daß keine Späne oder dergleichen in die Ausnehmung 61 eindringen können.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III- III, die in Fig. 2 eingezeichnet ist. Die Schnitt­ darstellung gemäß Fig. 3 zeigt deutlich, daß die Ausnehmung 61 so groß gewählt ist, daß nur noch eine relativ dünne Außenwand 63 bestehen bleibt, die auch die oben angesprochene Ablauffläche 37 bildet, die einerseits den Spanraum begrenzt, ande­ rerseits im Spanablaufweg angeordnet ist und die die Späne ablenkt. Die Spanablauffläche 37 ist ge­ krümmt ausgebildet, so daß die von den Schneidplat­ ten vom Werkstück abgetragenen Späne ohne großen Reibungswiderstand auf der Ablauffläche 37 entlang­ gleiten, wodurch einerseits der Verschleiß des Spanleitelements auf ein Minimum reduziert wird, andererseits aber auch dessen zusätzliche Erwär­ mung, die bei einer Erhöhung der Reibungskräfte gegeben wäre. Die Spanleitelemente schirmen also den Grundkörper 3 gegen die Wärme der abgetragenen Späne ab, wobei die Ausnehmung 61 als Wärmeisolator dient. Dadurch wird einer übermäßigen Erwärmung des Fräsers 1 entgegengewirkt.

Die Spanleitelemente 27 bis 35 bestehen aus Stahl, vorzugsweise aus gehärtetem Stahl. Die Ausnehmung 61 kann in einem Erosionsverfahren hergestellt wer­ den, bei dem die Stärke der Außenwand 63 auf den gewünschten Wert einstellbar ist. Es ist damit mög­ lich, die Spanleitelemente sehr leicht aber ausrei­ chend fest auszubilden, um einerseits das Gesamtge­ wicht des Fräsers 1 nur unwesentlich zu erhöhen und um andererseits eine hohe Verschleißfestigkeit zu gewährleisten.

Es hat sich gezeigt, daß die hier beschriebenen Spanleitelemente, besonders die separat ausgebilde­ ten, sehr vorteilhaft sind, weil der Verschleiß des Grundkörpers 3 des Fräsers durch ablaufende Späne praktisch ganz ausgeschlossen werden kann. Außerdem können einzelne Spanleitelemente ausgetauscht wer­ den, die besonders verschlissen sind, so daß sich die Gesamtkosten des Fräsers 1 minimieren lassen.

Aus dem oben Gesagten wird im übrigen deutlich, daß auch die Festigkeit der Spanleitelemente durch die Ausbildung der Ausnehmung 61 beeinflußt werden kann. Es ist also auch möglich, im Bereich der Ab­ lauffläche Rippen im Inneren der Ausnehmung 61 ste­ hen zu lassen, die eine Stabilisierung der Ablauf­ fläche bewirken.

Es zeigt sich schließlich auch, daß bestehende Frä­ ser 1 einer Nachbearbeitung unterzogen werden können, so daß diese in ihrem Grundkörper 3 entspre­ chende Ausnehmungen aufweisen, in die die Spanleit­ elemente 27 bis 35 einsetzbar sind. Bevorzugt sind die Ausnehmungen im Grundkörper 3 des Fräsers 1 - auch bei dem in Fig. 1 dargestellten - so ausge­ bildet, daß die Spanleitelemente 27 mit ihren Außenflächen an Begrenzungsflächen der Ausnehmungen im Grundkörper 3 anliegen und damit auch bei hohen Belastungen sicher in ihrer gewünschten Position gehalten werden.

Aufgrund der hier beschriebenen Ausgestaltung des Fräsers 1 ist es möglich, den Grundkörper 1 aus ei­ nem sehr leichten Material, beispielsweise aus Alu­ minium beziehungsweise aus einer Aluminiumlegierung herzustellen, die sehr leicht aber auch sehr ver­ schleißanfällig ist. Auch bei der Bearbeitung von Gußteilen oder Stahlwerkstücken ist sichergestellt, daß der Grundkörper praktisch keinem Verschleiß un­ terliegt, der auf ablaufenden Spänen beruht. Gleichzeitig ist es möglich, aufgrund der leichten Ausgestaltung der Spanleitelemente den Fräser 1 mit sehr hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten zu betrei­ ben.

Claims (7)

1. Fräser zur spanabtragenden Bearbeitung von met­ allischen Werkstücken, mit mindestens einer am Grundkörper des Fräsers befestigten Schneidplatte zum Abtragen von Spänen von dem Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (3) aus Alumi­ nium und/oder einer Aluminium-Legierung besteht, und daß mindestens ein separates, austauschbares Spanleitelement (27, 29, 31, 33, 35) vorgesehen ist, das in dem durch eine Ablauffläche (37, 39, 41, 43, 45) gebildeten Ablaufweg der von der Schneidplatte (5, 7, 9, 11, 13) abgetragenen Späne angeordnet ist und das einen Spanraum begrenzt.

2. Fräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanleitelement (27 bis 35) als separates Verschleißteil ausgebildet ist und vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus gehärtetem Stahl besteht.

3. Fräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spanleitelement (27 bis 35) eine gekrümmte Ablauffläche (37 bis 45) für die abge­ tragenen Späne aufweist.

4. Fräser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spanleitelement (27 bis 35) eine auf der der Ablauffläche (37) abge­ wandten Seite eine Ausnehmung (61) aufweist.

5. Fräser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (61) durch ein Erosionsverfahren herstellbar ist.

6. Fräser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch fünf Schneidplatten (5 bis 13), die vorzugsweise mittels einer Halterung (5' bis 13') am Grundkörper (3) befestigt sind.

7. Fräser nach einem der vohergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schneidplatte (5 bis 13) ein Spanleitelement (27 bis 35) zugeordnet ist.