DE202010002437U1 - processing tool - Google Patents
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Abstract
Bearbeitungswerkzeug (14) für die zerspanende Bearbeitung von Werkstoffen, insbesondere für Holz oder holzartige Werkstoffe, Metalle, Kunststoffe und/oder Verbundwerkstoffe, vorgesehen zum drehenden Antrieb um eine Drehachse (1), umfassend mindestens eine in Umfangsrichtung angeordnete Reihe (17, 18, 19) von einzelnen Schneiden (2, 2', 2'') mit Schneidkanten (3, 3', 3''), die sich zumindest partiell überlappen, wobei die Schneidkanten (3, 3', 3'') einen Keilwinkel (β) aufweisen und in einem Achswinkel (λ1, λ1', λ2) zur Drehachse (1) liegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Achswinkel (λ1, λ1', λ2) in einem Bereich von einschließlich 55° bis < 90° liegt, und dass der Keilwinkel (β) > 55° ist.Machining tool (14) for the machining of materials, in particular for wood or wood-like materials, metals, plastics and / or composite materials, provided for rotating drive about an axis of rotation (1), comprising at least one row (17, 18, 19) arranged in the circumferential direction ) of individual cutting edges (2, 2 ', 2'') with cutting edges (3, 3', 3 '') which overlap at least partially, the cutting edges (3, 3 ', 3'') having a wedge angle (β ) and are in an axis angle (λ 1 , λ 1 ', λ 2 ) to the axis of rotation (1), characterized in that the axis angle (λ 1 , λ 1 ', λ 2 ) in a range of 55 ° to < 90 °, and that the wedge angle (β) is> 55 °.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerkzeug für die zerspanende Bearbeitung von Werkstoffen, insbesondere für Holz oder holzartige Werkstoffe, Metalle, Kunststoffe und/oder Verbundwerkstoffe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The The invention relates to a machining tool for the machining Processing of materials, in particular for wood or woody materials, metals, plastics and / or composites of the in the preamble of claim 1 specified genus.
Bei der zerspanenden Bearbeitung von Werkstoffen wird eine nacharbeitsfreie glatte Oberfläche angestrebt, für die die Schneidengeometrie des Bearbeitungswerkzeuges optimiert werden muss. Insbesondere bei der Bearbeitung von Holz oder holzartigen Werkstoffen sind aber verschiedene nachteilige Effekte zu beobachten, die die Qualität der bearbeiteten Oberfläche beeinträchtigen. Bei der Zerspanung von Holz tritt beispielsweise die sogenannte Vorspaltung ein. Beim Abnehmen eines Spanes in Faserrichtung eilt der Schneide ein als Vorspaltung bezeichneter Riss voraus. Dieser erleichtert zwar die Bearbeitung und verlängert die Standzeit der Schneide, führt aber auch zu einer unerwünscht rauen Oberfläche. Außerdem kann es zu einem Wiederaufstellen der Werkstückfasern nach dem Trennen kommen.at The machining of materials is a rework-free sought smooth surface, for the cutting geometry of the machining tool must be optimized. Especially at the processing of wood or wood-like materials are but to observe various adverse effects that affect the quality of affected surface. At the cutting Wood, for example, enters the so-called pre-fission. At the Slicing a Spanes in the fiber direction leads the edge as Pre-cleavage designated crack advance. This facilitates the Processing and extends the life of the cutting edge, but also leads to an undesirable rough surface. In addition, it can lead to a re-installation of the workpiece fibers come after the separation.
Um trotz dieser Effekte eine möglichst glatte und nacharbeitsfreie Oberfläche zu erzielen, muss die Werkzeugschneidkante eine geringe Schneidkantenverrundung und einen kleinen Keilwinkel aufweisen. Insbesondere der Keilwinkel unterliegt aber der Einschränkung, dass ein bestimmter Wert bei verschiedenen Schneidenwerkstoffen nicht unterschritten werden darf. Bei einem zu geringen Keilwinkel kommt es schon zu Beginn der Bearbeitung zu einer Abstumpfung der Schneidenkante mit einer Vergrößerung der Schneidkantenverrundung und/oder zu Ausbrüchen an der Schneidkante mit der Folge, dass die erforderliche Schnittgüte nicht erreicht wird.Around despite these effects a smooth and rework-free as possible To achieve surface, the tool cutting edge must be a have little Schneidkantenverrundung and a small wedge angle. In particular, the wedge angle is subject to the restriction, that a certain value with different cutting materials must not be fallen below. At too low a wedge angle it comes already at the beginning of the processing to a dulling of the Cutting edge with an enlargement of the cutting edge rounding and / or eruptions on the cutting edge, with the result that the required quality of cut is not achieved.
Eine weitere Einflussgröße ist der zu bearbeitende Werkstoff. So tritt beispielsweise bei der insbesondere für Fensterrahmen eingesetzten Holzsorte Meranti ein Schneidenverschleiß ein, der im Vergleich zum Schneidenverschleiß bei der Zerspanung von Fichte etwa das Fünfzigfache beträgt.A Another influencing factor is the one to be worked on Material. So occurs, for example, in particular for Window frame used Meranti a cutting wear, in comparison to cutting wear during machining of Spruce is about fifty times.
Um also einerseits aus Verschleißgründen einen nicht zu geringen Keilwinkel und aus Gründen der hohen Oberflächengüte einen nicht zu großen Keilwinkel einzusetzen, können üblicherweise Schnellarbeitsstahl mit Keilwinkeln zwischen 30° und 45° und Hartmetalle mit Keilwinkeln zwischen 40° und 55° eingesetzt werden. Härtere Schneidenwerkstoffe mit größeren Keilwinkeln sind nicht einsetzbar.Around So on the one hand for reasons of wear one not too low wedge angle and for reasons of high surface quality To use a not too large wedge angle, usually high speed steel with wedge angles between 30 ° and 45 ° and hard metals used with wedge angles between 40 ° and 55 ° become. Tougher cutting materials with larger ones Wedge angles are not applicable.
Eine
weitere Einflussgröße zur Beeinflussung des Zerspanungsergebnisses
ist der Achswinkel, in dem die Schneidkante relativ zur Drehachse bzw.
zu ihrer Drehbewegungsrichtung angeordnet ist. Nach dem Stand der
Technik wird hierbei als problema tisch angesehen, dass durch die
Schrägstellung der Schneiden nicht nur Reaktionskräfte
in der Drehbewegungsrichtung sondern auch senkrecht dazu in Axialrichtung
auftreten. Zur Lösung dieses Problems ist in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Bearbeitungswerkzeug derart weiterzubilden, dass trotz der Erzielung eines verbesserten Oberflächenergebnisses ein verringerter Verschleiß eintritt.Of the Invention is based on the object, a generic Further develop machining tool such that despite the achievement an improved surface result, a reduced wear occurs.
Diese Aufgabe wird durch ein Bearbeitungswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Task is performed by a machining tool with the characteristics of Claim 1 solved.
Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Achswinkel der einzelnen Schneiden in einem Bereich von einschließlich 55° bis < 90° liegen, und dass die Keilwinkel dieser Schneiden > 55° sind und vorteilhaft in einem Bereich von einschließlich 55° bis einschließlich 80° liegen. Bevorzugt liegen die Achswinkel in einem Bereich von einschließlich 60° bis einschließlich 80° und betragen insbesondere etwa 70°.To The invention proposes that the axis angle of the individual Cutting within a range of 55 ° to <90 °, and that the wedge angle of these cutting edges are> 55 ° and advantageous in a range of 55 ° inclusive inclusive 80 °. The axial angles are preferably in one range from including 60 ° up to and including 80 ° and are in particular about 70 °.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, dass die Schneidkanten aufgrund ihrer großen Achswinkel nicht senkrecht, sondern in einem schälenden Schnitt auf das Werkstück treffen. Hierdurch findet kein Fräsen im klassischen Sinne mehr statt, sondern ein Abschälen des Werkstoffs mit einer überwiegend senkrecht zur Drehbewegungsrichtung liegenden Richtungskomponente. Trotz des im Vergleich zu den üblichen Keilwinkeln für die Bearbeitungsaufgaben übergroßen Keilwinkels wird in der genannten schälenden Schnittebene der wirksame Keilwinkel, der wirksame Freiwinkel und der aus den beiden vorgenannten Winkeln zusammengesetzt wirksame Schnittwinkel deutlich kleiner. Hierdurch wird die Vorspaltung auf ein Minimum reduziert. Das Wiederaufstellen der Werkstückfasern nach dem Trennen wird vermieden, so dass nacharbeitsfreie glatte Oberflächen beim Zerspanen erzielt werden. Außerdem wird eine geringere Schnittenergie benötigt, was auch für Nicht-Holz-Werkstoffe von Vorteil ist. Für den Verschleiß der Schneidkante ist aber nicht der vorgenannte, in der Drehbewegungsrichtung gemessene wirksame Keilwinkel maßgeblich, sondern der tatsächliche, im Querschnitt der Schneide gemessene Keilwinkel. Da dieser entsprechend groß ist, bleibt die Schneidkante dauerhaft scharf. Schneidkantenverrundung und die Tendenz zur Bildung von Ausbrüchen in der Schneidkante sind auf ein Minimum reduziert, wodurch bei verbessertem Oberflächenergebnis des Zerspanungsvorganges eine Erhöhung der Standzeit des Bearbeitungswerkzeuges erzielt ist.As a result of the arrangement according to the invention, it is achieved that the cutting edges, due to their large axis angles, do not strike the workpiece vertically but in a peeling cut. As a result, no more milling takes place in the classical sense, but a peeling of the material with a predominantly perpendicular to the direction of rotational movement direction component. In spite of the over-large wedge angle in comparison to the usual wedge angles for the machining tasks, the effective wedge angle, the effective clearance angle and the angle of intersection composed of the two aforesaid angles become significantly smaller in said peeling cutting plane. As a result, the pre-fission is reduced to a minimum. The re-positioning of the workpiece fibers after separation is avoided, so that rework-free smooth surfaces are achieved during machining. In addition, a lower cutting energy is needed, which is also beneficial for non-wood materials. But for the wear of the cutting edge is not the aforementioned, in the rotational movement effective wedge angle measured, but the actual, measured in cross-section of the blade wedge angle. Since this is correspondingly large, the cutting edge remains permanently sharp. Cutting edge rounding and the tendency to form breakouts in the cutting edge are minimized, thereby increasing the tool life with improved surface finish of the cutting operation.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schneiden als Umfangsschneiden mit einer Drehbewegungsrichtung ausgebildet, wobei die zugehörigen Achswinkel in einer Ebene gemessen sind, die durch die Drehbewegungsrichtung und eine parallel zur Drehachse liegenden Axialrichtung aufgespannt ist, und wobei die Achswinkel zwischen der Schneidkante und der Axialrichtung gebildet sind. Mit derartig angeordneten Umfangsschneiden lassen sich Kreissägewerkzeuge, Scheibenfräser, Profil- und Konturfräser bzw. Schaftwerkzeuge sowie auch Hobelwerkzeuge ausbilden.In In a preferred embodiment, the cutting edges are as Circumferential cutting formed with a rotational movement direction, wherein the associated axis angles are measured in a plane passing through the direction of rotation and a plane parallel to the axis of rotation Spanned axial direction, and wherein the axial angle between the cutting edge and the axial direction are formed. Arranged with such Circumferential cutting can be made by circular saw tools, side milling cutters, Profile and contour cutters or shank tools as well as Training planing tools.
In bevorzugter Weiterbildung sind die als Umfangsschneiden ausgebildeten Schneiden in Gruppen gegenläufig in Achswinkeln mit entgegengesetztem Vorzeichen und insbesondere mit gleichem Betrag angeordnet. Die bei der Zerspanung an den einzelnen Schneiden entstehenden Axialkraftkomponenten heben sich auf diese Weise zumindest näherungsweise auf. Dadurch sind Reaktionskräfte am Werkzeug und auch am Werkstück minimiert oder eliminiert.In preferred development are designed as peripheral cutting Cutting in groups in opposite directions in axial angles with opposite Sign and arranged in particular with the same amount. The During the machining of the individual cutting edges resulting axial force components cancel out in this way at least approximately. As a result, reaction forces are on the tool and also on the workpiece minimized or eliminated.
Insbesondere sind die als Umfangsschneiden ausgebildeten Schneiden paarweise gegenläufig angeordnet. Es ist nämlich zu beobachten, dass Werkzeuge mit Achswinkeln bei der Bearbeitung von plattenförmigen Werkstoffen durch die axiale Anregung der Platte deutlich lauter als Werkzeuge ohne Achswinkel sind. In der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausgestaltung heben sich durch die axialen Schnittkräfte an direkt einander gegenüberliegenden spiegelbildlichen Schneiden auf sehr engem Raum auf, wodurch das Bearbeitungswerkzeug weniger Schall emittiert.Especially are designed as peripheral cutting edges in pairs arranged in opposite directions. It is indeed observable that tools with Achswinkeln in the processing of plate-shaped Materials by the axial excitation of the plate significantly louder are tools without axis angle. In the aforementioned invention Design stand out by the axial cutting forces at directly opposite mirror image Cut on very small space, making the editing tool less sound emitted.
Bei der Bearbeitung der Werkstoffe muss bei großen Achswinkeln darauf geachtet werden, dass die Schneiden an den Rändern des Werkstoffes immer gegen den Werkstoff gerichtet geführt sind.at Machining of the materials must be done at high axis angles Be sure to cut the edges the material always directed directed against the material are.
Ist nämlich die Schneide vom Werkstoff weg ausgerichtet, steigt die Gefahr von Werkstoffausrissen am Rand deutlich an. Damit für jede Werkstückbreite einfach ein Bereich des Bearbeitungswerkzeuges gefunden werden kann, in dem die Schneiden an beiden Werkstückrändern zum Werkstück hin geneigt angeordnet sind, weisen in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung die einzelnen Gruppen von Schneiden und gegenläufigen Schneiden eine jeweils unterschiedliche Farbmarkierung auf. Dies erleichtert eine Relativpositionierung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Werkstück derart, dass an beiden Werkstückkanten jeweils zum Werkstück hin geneigte Schneiden zum Einsatz kommen.is namely, the cutting edge away from the material, rises the risk of material tearing on the edge clearly. So for each workpiece width is simply an area of the machining tool can be found in which the cutting edges on both workpiece edges are arranged inclined to the workpiece, have in preferred Development of the invention, the individual groups of cutting and opposing cutting a different each Color mark on. This facilitates a relative positioning between the machining tool and the workpiece such that at both workpiece edges respectively to the workpiece tilted cutting edges are used.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind die als Umfangsschneiden ausgebildeten Schneiden gleichläufig oder überwiegend gleichläufig in Achswinkeln mit gleichem Vorzeichen und insbesondere mit gleichem Betrag angeordnet. Dies kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn aufgrund der axialen Reaktionskräfte ein Andrücken des Werkstückes auf eine Unterlage gewünscht wird. Bei beidseitig beschichteten Holzwerkstoffen beispielsweise ist eine Anordnung der Schneiden auf beiden Seiten gegen den Beschichtungswerkstoff sinnvoll. Um unterschiedliche Plattenstärken bearbeiten zu können, werden solche Werkzeuge üblicherweise mit wenigen, von einer Referenzfläche in der Maschine ausgehenden Schneiden in die eine Richtung und die restlichen Schneiden des Werkzeuges in die andere Richtung ausgeführt. Je nach bearbeiteter Plattenstärke kommen dann mehr oder weniger der restlichen Schneiden in Eingriff, was zu der gewünschten axialen Anpressung führt.In an advantageous variant of the invention are as peripheral cutting trained cutting the same or predominantly in the same direction in Achswinkeln with the same sign and arranged in particular with the same amount. This can be, for example then be useful if due to the axial Reaction forces a pressing of the workpiece is desired on a pad. Coated on both sides Wood materials, for example, is an arrangement of cutting makes sense on both sides against the coating material. Around to be able to process different plate thicknesses, Such tools are usually with few, of a reference surface in the machine outgoing cutting edges in one direction and the remaining cutting edges of the tool in the other direction. Depending on the processed Plate thickness then come more or less of the rest Cutting into engagement, resulting in the desired axial contact pressure leads.
Bei den Umfangsschneiden muss die Konturverzerrung, die sich durch den großen Achswinkel der Schneidkanten gegenüber der gewünschten Bearbeitungskontur ergibt, durch eine entsprechend angepasste Kontur der Schneidkante korrigiert werden. Die Schneidkanten der als Umfangsschneiden ausgebildeten Schneiden sind deshalb vorteilhaft derart ballig profiliert bzw. geschliffen, dass sie entlang ihrer gesamten Länge auf einem gemeinsamen Flugkreisprofil, insbesondere auf einem gemeinsamen Flugkreiszylinder oder Flugkreiskegel verlaufen, wobei das Flugkreisprofil dem gewünschten Fräsprofil entspricht. Hierduch entsteht eine exakte zylindrische bzw. kegelige oder anders geartete gewünschte Fräskontur bzw. das entsprechend gewünschte Fräsprofil. Bei einer von der Zylinder- oder Kegelform abweichenden Kontur ist der Verlauf der Umfangsschneiden in analoger Weise zu korrigieren.at Circumferential cutting must have the contour distortion that is caused by the large axial angle of the cutting edges opposite the desired machining contour results, by a corresponding adapted contour of the cutting edge can be corrected. The cutting edges formed as peripheral cutting edges are therefore advantageous profiled or sanded so that they are along their entire Length on a common circle profile, in particular run on a common circle cylinder or circle cone, where the circle profile corresponds to the desired profile. This creates an exact cylindrical or conical or otherwise type desired milling contour or the corresponding desired milling profile. At one of the cylinder or conical shape deviating contour is the course of the peripheral cutting to be corrected in an analogous way.
In einer zweckmäßigen Variante sind die Schneiden mit ihren Schneidkanten als Stirnschneiden mit einer Drehbewegungsrichtung ausgebildet, wobei die zugehörigen Achswinkel in einer Ebene gemessen sind, die durch die Drehbewegung und eine senkrecht zur Drehachse liegende Radialrichtung aufgespannt ist, wobei die Achswinkel zwischen der Schneidkante und der Radialrichtung gebildet sind. Hierdurch lassen sich Bohrungs- und Schaftwerkzeuge bilden, an deren Stirnseite eine Zerspanung in erfindungsgemäßer Weise vorgenommen werden kann.In an expedient variant are the cutting with its cutting edges as end cutting with a rotational movement direction formed, with the associated Achswinkel in one Plane are measured by the rotational movement and a perpendicular Spaced to the axis of rotation radial direction is clamped, wherein the Axial angle formed between the cutting edge and the radial direction are. This can be used to form bore and shank tools, on the front side of a cutting in accordance with the invention Way can be made.
Es kann zweckmäßig sein, die erfindungsgemäße Schneidengeometrie einstückig im Bearbeitungswerkzeug auszubilden. In vorteilhafter Weiterbildung umfasst das Bearbeitungswerkzeug einen Grundkörper und separat davon als Schneidplatten ausge führte Schneiden aus einem hochharten Schneidstoff, insbesondere aus Hartmetall, Schneidkeramik, monokristallinem Diamant, PKD (polykristalliner Diamant) oder CVD (Chemical Vapor Deposition = chemische Gasphasenabscheidung insbesondere für die Diamantbeschichtung), die nur in ebener Form herstellbar sind. Hierdurch lässt sich die Standzeit des Bearbeitungswerkzeuges in Verbindung mit den großen Keilwinkeln dieser Schneidenwerkstoffe weiter erhöhen und dennoch aufgrund des verringerten wirksamen Keil- bzw. Schnittwinkels ein erstklassiges Oberflächenergebnis erzielen.It may be appropriate, the inventive Integrate cutting geometry integrally in the machining tool. In an advantageous embodiment, the machining tool comprises a main body and separately out of it as inserts Cutting of a high-hardness cutting material, in particular of hard metal, Cutting ceramic, monocrystalline diamond, PCD (polycrystalline Diamond) or CVD (chemical vapor deposition) especially for the diamond coating), which only in flat form can be produced. This allows the life of the Machining tool in conjunction with the large wedge angles This cutting materials continue to increase and yet due the reduced effective wedge or cutting angle a first-class Achieve surface finish.
Bevorzugt ist das Bearbeitungswerkzeug aus mindestens einem, bevorzugt mehreren auf einer Welle montierten Einzelwerkzeugen zusammengesetzt. Hierdurch lassen sich baukastenartig nach Bedarf unterschiedliche Gesamtfräskonturen einstellen. Dabei können auch Einzelwerkzeuge mit unterschiedlichen Achswinkeln kombiniert werden, um axiale Reaktionskräfte einzustellen bzw. zu eliminieren, oder um lokal ein bestimmtes Schnittergebnis zu erzielen.Prefers is the machining tool of at least one, preferably several assembled on a shaft mounted individual tools. hereby can be modularly as needed different Gesamtfräskonturen to adjust. It also individual tools with different Axial angles combined to axial reaction forces to set or eliminate, or locally a certain cutting result to achieve.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:embodiments The invention are described below with reference to the drawing described. Show it:
Das
Bearbeitungswerkzeug
Der
Grundkörper
Die
Achswinkel λ1, λ2 nach den
Das
gezeigte Bearbeitungswerkzeug
Anstelle
der gezeigten Zylinderkontur kann auch eine abweichende, beispielsweise
geschwungene oder konische Kontur zweckmäßig sein,
wobei ein in analoger Weise angepasster Verlauf der Schneidkanten
Da
die Schneiden
Für
die Verschleißfestigkeit der Schneidkante
Sinngemäß das
Gleiche gilt auch für die weiter unten im Zusammenhang
mit den
Im
Ausführungsbeispiel nach den
Es
kann zweckmäßig sein, Gruppen von Schneiden
Die
scheibenförmigen, als Schaftfräser ausgebildeten
Bearbeitungswerkzeuge
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102284735A (en) * | 2011-08-17 | 2011-12-21 | 四川欧曼机械有限公司 | Milling cutter |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008113314A1 (en) | 2007-03-21 | 2008-09-25 | Sms Siemag Ag | Cylindrical cutter |
-
2010
- 2010-01-28 DE DE202010002437U patent/DE202010002437U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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