DE2234854A1 - Werkzeug zur spanabhebenden bearbeitung, insbesondere fraesmesserkopf zum schlichten von werkstuecken - Google Patents

Description

• Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere Fräsmesserkopf zum Schlichten von Werkstücken Die Erfindung befaßt sich mit einem Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung und betrifft insbesondere'einen Fräsmesserkopf zum Schlichten von Yjerkstücken mit einem Messerträgers und mindestens einem in einer Ausnehmung, bs. einer Tasche, des Messerträgers ausgerichteten Wendemesserblock in Form eines Prismas mit mindestens zwei breiten und zwei schmalen, sich jeweils in parallelen Ebenen gegenüberliegenden Seitenflächen, an deren Längsbegrenzungen je eine Schneidkante ausgebildet ist. Hauptsächlicher Gegenstand der Erfindung ist die Ausgestaltung der Messerblöcke in der Weise, dazu sie in Arbeitsrichtung eine hohe Druckfestigkeit erhalten und durch die daraus resultierende gute Formsteifigkeit zu einem einwandfreien Arbeitsergebnis beim Schlichten der Werkstücke beitragen.
• Die Lösung dieser Auf gabe wird erfindungsgemäßhauptsächlich dadurch erreicht, daß in die schmalen Seitenflächen des bzw. der Wendemesserblöcke jeweils entlang ihrer beiden Längsbegrenzungen eine schmale IXiut so eingearweitet ist, daß zwischen den beiden benachbarten Nuten jeweils ein Teil der schmalen Seitenfläche als ebener Steg stehen bleibt.
• Ein weiterbildendes Erfindungsmerkmal besteht dabei darin, daß die Nuten keilförmigen Querschnitt haben und deren Querschnittstiefe in Richtung auf die Schneidkanten hin abnimmt.
• Zweckmäßig erstrecken sich die lauten mindestens über eine Teillänge der schmalen Seitenflächen.
• Um ein einwandfreies Arbeitsergebnis auch dann zu erhalten, wenn die Drehachse des Fräsers, bezogen auf die Bearbeitungsebene am Werkstück, etwas geneigt verläuft, sind erfindungsgemäß die lauten längs der schmalen Seitenflächen mit einer konvexen Krümmung eingearbeitet, bei der die Schneidkanten eine Bogenform haben, die die schmalen Seitenflächen im Bereich einer mittleren Querebene tangiert. Die Krümmung der nuten liegt hierbei in der ebene der breiten Seitenfläclien und ihr Radius entspricht einem Mehrfachen der Breite dieser Seitenflöchen.
• Die den Steg an den schmalen Seitenflächen begrenzenden Nutflächen liegen einem anderen Merkmal der Erfindung zufolge auf zu den breiten Seitenflächen pa.rallelen Ebenen.
• enn bei einem Fräsmesserkopf mit den vorbeschriebenen Merkmalen der Wendemesserblock bzw. die Wendemesserblökke durch Schrauben lösbar und umsteckbar in den Ausnehmungen des Nesserträgers befestigt sind, ist es besonders zweckentsprechend, wenn eine Durchgangsbohrung die breiten Seitenflächen des Wendemesserblockes rechtwinkelig und in der Flächenmitte durchsetzt und beidendig eine Ansenkung aufweist und wenn dabei eine Gewindebohrung zum Verankern der Befestigungsschrauben in die Grundfläche der Ausnehmungen des Lesserträgers unter einem Neigungswinkel eingearbeitet ist. Hierbei sollte die Neigung der Gewindebohrung gegen die k1lageflächen der Ausnehmungen hin gerichtet sein, um zu erreichen, daß die Wendemesserblöcke mit ihren an den schmalen Seitenflächen befindlichen Stegen ausrichtend gegen die Anlageflächen der Ausnehmungen verspannt werden.
• Durch die US-PS 3 434 190 ist bereits ein Ltesserblock bekannt geworden, dessen Schneidkante mit einem psitiven Spanwinkel auf das Werkstück einwirken kann.und dabei einen üblichen Freiwinkel hat. Die zur Bildung der Schneidkanten in den Messerblock eingearbeiteten Nuten befinden sich hierbei aber auf den breiten Seitenflächen. Auch eine konvexe Krümmung der Schneidkanten ist bei diesem bekannten Messerblock schon vorhanden. Nachteilig is-t jedoch, daß dieser bekannte lIesserblock eine relativ große Werkstoffmasse aufweisen muß, wenn er die für ein einwandfreies Schliclitfräsen notwendige hohe Druckfestigkeit in Arbeitsrichtung aufweisen soll. Auch muß dann der Fräsmesserkopf relativ tiefe Ausnehmungen bzw. Taschen erhalten, die den Hesserblock nahezu völlig aufnehmen können. Die Herstellung solch tiefer Ausnehmungen bzw. Taschen erfordert aber einen erhöhten Arbeitsaufwand.
• Alle diese Nachteile werden durch den Erfindungsgegenstand auf einfache und besonders zweckäßige Art und weise ausgeräumt. Gleichzeitig wird aber auch ein besonders einfaches Umsetzen der Wendemesserblöcke am Fräsmesserblock ermöglicht, und jede in Arbeitsstellung gesetzte Schneidkante wird dabei exakt und fost in den Ausnenmungen des Fräsmesserkopfes fixiert.
• In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine räumliche Ansichtsdarstellung eines Fräsmesserkopfes mit eingebauten, erfindungsgemäßen Wendemesserblöcken, Fig0 2 die räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Wendemesserblockes, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3 - 3 in Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Wendemesserblock, Fig. 5 in Hauptansicht den in Fig. 2 dargestellten Wendemesserblock, Fig. 6 eine Teildraufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Fräsmesserkopf, Fig. 7 in größerem Maßstab einen Teilschnitt entlang der Linie 7 - 7 in Fig. 6, Fiß. 8 eine Ansicht in Pfeilrichtung 8 - 8 der Fig. 6 in vergrößertem maßstab, Fig. 9 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt durch eine Schneidkante eines Wendemesserblockes bei Wirkstellung am Werkstück und Fig. 10 eine Ansicht von vorne gegen die auf das Werkstück einwirkende Scimeidkante eines Wendemesserblockes.
• Nach der Zeichnung sind mehrere Wendemesserblöcke 10 in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander in die stirnseitigen Taschen 11 eines Fräsmesserkopfes 13 eingesetzt, der um eine Achse 14 antreibbar ist. Dieser Fräsmesserkopf ist als Flächenfräser ausgebildet, der bei Drehung um seine Achse 14 von einem Werkstück 15 relativ dünne I.etallschichten abnimmt (Fig. 10-), wenn er in Richtung der Pfeile 16 und 17 nach Fig. 1 bewegt wird.
• Im Normalfall ist die Fräserachse 14etwas zur Werkstückebene geneigt und nicht senkrecht dazu angeordnet, so daß Zerspanungsarbeit nur von den sich durch den in Bewegungsrichtung vorne liegenden Teil des Drehkreises drehenden Wendemesserblöcken 10 geleistet wird. Innerhalb des hinteren Teils des Drehkreises laufen hingegen die tthendemesserblöcke ohne Leistung von Schneidarbeit frei durch.
• Die Taschen oder Aussparungen 11 im Messerträger für die Aufnahme der erwähnten Messerblöcke 13 haben eine ebene Grundfläche 19 (Fig. 8) und eine rechtwinklig, dazu gerichtete Seitenfläche 20, die zum Abstützen-und Ausrichten der Wendemesserblöcke 10 dienen. Ein zusätzlicher Anschlag in Form eines aus einem gerollten Werkstoff streifen bestehenden Zapfens (Fig. 1 und 6) wird in eine Bohrung am einwärtsgerichteten Teil der Grundfläche 19 eingesteckt, um die Radiallage der Wendemesserblöcke 10 am Messerträger 13 derart zu bestimmen, daß das äußere Ende dieser Wendemesserblöcke 10 über den Umfang des lIessiertragers 13 13 hervorsteht. Die bei dem be schri ebenen Fräsmesserkopf vorgesehenen Wendemesserblöcke 10 sind so ausgestaltet, daß sie bei einer gegenüber der Werkstück-Oberfläche geneigten Lage der Drehachse 14 des Messerkopfes eine segmentförmige, spanabhebende Flächenbearbeitung ermöglichen und dabei eine hohe Druckfestigkeit in Wirkrichtung ihrer Schneidkanten aufweisen.
• Die Wendemesserblöcke 10 haben im wesentlichen die Form eines Rechteckprismas, das aus Schneidwerkstoff, bspw.
• aus Wolframkarbid, besteht. Dieses Rechteckprisma hat zwei ebene, parallel zueinander liegende, breite Seitenflächen 24, wie dies aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich ist, und zwei rechtwinklig dazu gerichtete, aber parallel zueinander liegende schmale Seitenflächen 25.
• Bspw. können die breiten Seitenflächen eine Breitenabmessung von 14,4 mm haben, während die schmalen Seitenflächen 9,5 mm Breite besitzen. Schließlìch hat jeder Wendemesserblock 10 auch noch zwei im rechten xJinkel zu den Seitenflächen 24 und 25 liegende, parallel zueinander verlaufende Endflächen.
• Im Zentrum der breiten Seitenflächen 24 ist jeder 1endemesserblock 10 mit einer Bohrung 27 (Fig. 3) versehen, deren Achse 29 sich rechtwinklig zu den breiten Seitenflächen 24, aber parallel zu den schmalen Seitenflächen 25 erstreckt. Beide Enden der Bohrung 27 sind mit einer Aussenkung 30 versehen, deren Achse mit der Bohrung achse 29 zusammenfällt.
• In die schmalen Seitenflächen 25 jedes Wendemesserblokkes 10 sind zur Bildung von Schneidflächen 31 Langsnuten 33 eingearbeitet (Fig. 2), derart, daß die Schneidflächen 31 mit der benachbarten breiten Seitenfläche 24 einen Winkel a einschließen (Fig. 9), der beträchtlich kleiner als ein rechter Winkel ist. Ylenn die Sendemesserblöcke 10 am Messerträger 13 montiert sind, wird hierdurch der erforderliche Freiwinkel b zwischen der breiten Seitenfläche 24 und der Werkstückoberfläche geschaffen, während die Schneidfläche 31 mit einem positiven axialen Spanwinkel r auf das Werkstück 15 zur Wirkung kommt.
• Jede Schneidfläche 31.ist über ihre Länge konvex gekrümmt, so daß die damit bestückten Messerköpfe sich für ein Schlichtfräsen auch bei gegenüber der Werkstückoberfläche geneigter Drehachse 14 eignen.
• Jede Schneidfläche am Wendemesserblock 10 wird durch den Boden einer schmalen Nut 33 gebildet, die gemäß den Figuren 2 und 9 längs den Kanten der schmalen Seitenilächen 25 eingearbeitet ist und sich auch über deren ganze Länge erstreckt. Es sind. dabei insgesamt vier unten 33 vorhanden, deren jede sich entlang einer Längsbegrenzung der schmalen Seitenflächen 25 erstreckt.
• Hierbei ist jede durch den Nutboden gebildete Schneidfläche gegenüber der Ebene der schmalen Seitenfläche 25 nach innen unter einem Winkel c geneigt, wie dies aus Fig. 9 ersichtlich ist. Dieser Winkel c ist gleich der Summe von Freiwinkel b und Spanwinkel r. Dort wo die Schneidfläche 31 mit der benachbarten breiten Seitenfläche 24 zusammentrifft, entsteht eine Schneidkante 35, die sich über die Länge des Wendemesserblockes 10 erstreckt. die Fig. 5 deutlich zei-gt, ist durch Anordnung von Fasen 36 an den Übergangsstellen zwischen den breiten Seitenflächen 24 und den Endflächen 26 jedes Ende der Schneidkante 35 mit einer nach einwärts gerichteten Abschrägung versehen.
• Damit sich die Wendemesserblöcke 10 zur Bestückung eines Fräsmesserkopfes für die Schlichtbearbeitung von Werkstücken eignet, ist jede vorhandene' Schneidfläche 31 auf einem großen liq adius R (Fig. 4) von bspw. 30,5 mm konvex um einen Mittelpunkt 37 gekrümmt, der auf einer durch die Achse 29 des Loches 27 gehenden ebene liegt, die sich senkrecht zu den breiten Seitenflächen 24 und den schmalen Seitenflächen 25 erstreckt. Hierdurch sind die Schneidflächen 31 symmetrisch gegenüber den scimalen Seitenflächen gekrümmt, was dadurch bewirkt wird, daß die Wendemesserblöcke 10 während des Sclileifens der Nute 33 um den Punkt 37 geschwenkt werden.
• Zwischen den beiden an jeder schmalen Seitenfläche 25 eingearbeiteten linsen 33 bleibt ein flacher Steg 40 stehen, der gemäß Fig. 9 über in einem kleinen Radius gekrümmte Flächen in die Schneidflächen 31 übergeht.
• Die ebenen Stege 40 liegen sich beim Einsetzen der Wendemesserblöcke 10 in die Taschen oder Nuten 11 an deren Seitenflachen 20 ausrichtend an und dienen damit zur präzisen Lagenfixierung der Wendemesserblöcke relativ zum Messerträger 13.
• Zur Befestigung der Wendemesserblöcke 10 auf den Grundflächen 19 und zum Verspannen derselben gegen die Seitenflächen 20 sowie den Zapfen 21 dient eine Schraube 23, die mit ihrem Gewinde in eine Gewindebohrung 47 (Fig. 7) der Grundfläche 19 eingeschraubt wird. Die Schraube 23 hat einen kegelstumpfförmigen Kopf 46, der so gestaltet ist, daß er gemäß Fig. 7 vollkommen in der Aussenkung 30 des Loches 27 am 1Wiendemesserblock 10 versenkt au-genommen wird. Kittels eines Werkzeuges, das in einen Schlitz am Schraubenkopf eingesetzt wird, kann die Schraube in die Bohrung 45 eingedreht werden.
• Die Achse 47 der Gewindebohrung 45 ist in einem Winkel f von einigen Winkelgraden gegenüber der Achse 29 des Loches 27 im Wendemesserblock 10 geneigt angeordnet, und zwar ist die Neigung der Achse 47 gleiclimäßig gegen die Seitenfläche 40 der Tasche 11 und gegen den Zapfen 21 gerichtet. Durch Anziehen der Schraube 23 wird über deren in die Aussenkung 30 eindringenden Kopf der Wendemesserblock 10 diagonal, bezogen auf die Seitenfläche 40 der Tasche 11 und den Zapfen 21, ausrichtend verspannt.
• Damit die Schraube 23 ihre verspannende und ausrichtende wirkung ausüben kann, ist der -Schraubenscha-ft so schwach ausgeführt, da\tj er sich beim Anziehen der Schraube biege kann und dadurch unter eine elastische Vorspannung gesetzt wird. Hierdurch ist dann sichergestellt, daß jeder Wendemesserblock 10 mittels nu'r einer Schraube in den Taschen 11 des Messerträgers 13 exakt fixiert und festgehalten werden kann.
• Wenn sich die in Arbeìtsposition befindliche Schneidkante 35 abgenutzt hat und erneuert werden muß, dann braucht lediglich die Schraube 23 gelöst und der Wendemesserblock so gewendet zu werden, daß eine neue Schneidkante 35 in Schneidposition gelangt. Dieser Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis sämtliche an den Wendemesserblöcken 10 befindlichen Schneidkanten 35 abgenutzt sind. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel kann jeder ii-lenclemesserblock 10 nacheinander mit vier verschiedenen Schneidkanten 35 in Schneidposition gebracht werden, ohne daß ein leachschleifen erforderlich ist. Erst wenn sämtliche Schneidkanten 35 abgenutzt sind, muß der Wendemesserblock entfernt und an allen seinen Schneidkanten nachgeschliffen werden.
• Dadurch, daß sich die Schneidkanten 35 über die ganze Länge der schmalen Seitenflcicalen 25 erstrecken, ist es möglich, die Wendemesserblöcke 10 auch in Verbindung mit einem sogenannten Doppelseitenfräser zu verwenden.
• Trotz des Hachschleifens der Schneidkanten 35 gelangen die Wendemesserblöcke 10 beim Einbau in den Messerträger 13 immer wieder in die genaue Arbeitsposition, weil die Stege 40 an den schmalen Seitenflächen 25 nicht geschliffen werden und daher immer eine exakte Ausrichtung gewährleisten.
• Aus Fig. 8 ist noch ersichtlich, daß die Grundflächen 19 der Aussparungen oder Taschen 11, bezogen auf die Ebene und die Drehrichtung des Messerträgers 13, geneigt angeordnet sind, so daS die durch die breiten Seitenflächen 24 bestimmten Spanflächen, bezogen auf die Bearbeitungsebene des Werkstückes, den erforderlichen Freiwinkel b (Fig. 9) aufweisen. Der Winkel c der Schneidflächen 31 ist -größer als der Freiwinkel b, derart, daß die Schneidfläche 31 auf das Werkstück 15 in Axialrichtung mit einem positiven Spanwinkel r einwirkt und in einem spitzen Winkel e zur Werkstück-Oberfläche ausgerichtet ist, wenn der Wendemesserblock 10 an Messerträger 13 befestigt ist. Durch Änderung des Winkels c und des Neigungswinkels der Grundfläche 19 der Taschen 11 können alle gewünschten Freiwinkel und Spanwinkel für die Sclmeidkanten 35 erzielt werden. Bedingt durch die Neigungslage der Grundflächen 19 in den Taschen 11 und die steigung der Fräserachse 14 gegenüber der ;erkstückoberflache wirkt jede konvexe Schneidkante 35 wie der Teil der Längsseite einer fla.chen Ellipse auf das tiferksttick 15 ein (Fig. 10), deren Ende sich allmählich vom Werkstück entfernt oder gegenüber diesem divergiert. Damit kann von der Schneidkante 35 ein extrem dünner Span 50 abgenommen werden, der entlang der Kante bis zu deren Mittelpunkt konisch verläuft. Hierdurch werden nach und nach breite, gefächerte Sektoren vom Werkstück abgetragen, so daß dieses eine extrem glatte und saubere Oberfläche erhält.
• Da die Schneidflächen 31 an den sciiiiialen Seitenflächen 25 der Wendemesserblöcke 10 vorgesehen sind, befindet sich hinter jeder dieser Schneidflächen 31 eine große Masse von Schneidwerkstoff. Diese gewährleistet eine hohe Druckfestigkeit der Schneidflächen 31, so daß der Messerkopf mit hoher Schnittgeschwindigkeit gefahren werden kann.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere Fräsmesserkopf zum Schlichten von Werkstücken, mit einem Messerträger und mindestens einem in einer Ausnehmung, bspw. einer Tasche, des Messerträgers aus gerichteten Wendemesserblock in Form eines Prismas mit mindestens zwei breiten und zwei schmalen, sich jeweils in parallelen Ebenen gegenüberliegenden Seitenflächen, an deren Längsbegrenzungen je eine Schneidkante ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß in die schmalen Seitenflächen (25) des bzw. der Wendemesserblöcke (10) jeweils entlang ihrer beiden Längsbegrenzungen eine schmale Nut (33) so eingearbeitet ist, daS zwischen den beiden benachbarten nuten (33) jeweils ein Teil der schmalen Seitenfläche (25) als ebener Steg (40) stehen bleibt.

2. Werkzeug nach Anscruch 1, d a d u r c h g e . e n n z e i c h n e t daß die Nuten (33) keilförmigen Querschnitt haben und deren Querschnittstiefe in Richtung auf die Schneidkanten (35) hin abnimmt.

3. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß sich die nuten (33) mindestens über eine Teillänge der schmalen Seitenflächen (25) erstrecken.

4. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die husten (33) längs der schmalen Seitenflächen (25) mit einer konvexen Krümmung eingearbeitet sind, bei der die Schneidkanten (35) eine Bogenform haben, die die schmalen Seitenflächen (25) im Be-reich einer mittleren Querebene tangiert.

5. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e Lr e n n z e i c h n e t daß die Krümmung der fetten (33) in der Ebene der breiten Seitenflächen (24) liegt und ihr Radius (R) einem Mehrfachen der Breite dieser Seitenflächen (24) entspricht.

6. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die den Steg (40) an den schmalen Seitenflächen (25) begrenzenden Nutflächen so gelegt sind, daß sich die Stegkanten parallel zu den breiten Seitenflächen (24) erstrecken.

7. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei dem der Wendemesserblock bzw. die Wendemesserblöcke durch Schrauben lösbar und umsteckbar in den Aussparungen des Messerträgers befestigt sind, d a d-u r c ii g e k e n n z e i c h n Q -t das eine Durchgangsbohrung (27) die breiten Seitenflächen (24) des Wendemesserblockes (10) rechtwinklig und in der Flächenmitte durchsetzt und beidendig eine AnsenLung (30) aufweist und daß eine Gewindebohrung (45) zum Verankern der Befestigungsschraube (23) in die Grundfläche (24) der Ausnehmungen (11) des Messerträgers (13) unter eìnem lieigungswinkel (f) eingearbeitet ist.

8. Werkzeug nach anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung, (f) der Gewindebohrung (45) gegen die Anlageflächen (20, 21) der Ausnehmungen (11) zu gerichtet ist.

L e e r s e i t e