DE3624861C2

DE3624861C2 -

Info

Publication number: DE3624861C2
Application number: DE3624861A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Shimomura; Kazuo Warabi Saitama Jp Iizuka; Makoto Harano; Akifumi Kochi Jp Hamada
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1989-09-21
Also published as: DE3624861A1; US4714383A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wendeschneidplatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es wurde bereits eine derartige Wendeschneidplatte entwickelt, die zwei entgegengesetzt angeordnete gerade Hauptschneidkanten mit zugeordneten Spanflächen umfaßt.

Eine derartige Wendeschneidplatte wird in einem Fräswerkzeug verwendet und findet Einsatz als Endfräser, Seitenfräser, Stirnfräser o. dgl. Eine derartige Wendeschneidplatte sowie damit versehene Fräswerkzeuge sind in Fig. 1 bis 5 der Zeichnungen dargestellt.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Wendeschneidplatte (100) umfaßt eine im wesentlichen parallelogrammförmige Platte, die von einer vorderen Fläche (102), einer hinteren Fläche (104), die im wesentlichen parallel zur vorderen Fläche (102) angeordnet ist, und vier Seitenflächen (106) begrenzt ist. Die Wendeschneidplatte (100) weist ein Paar von Hauptschneidkanten (108) auf, die von einer vorderen Fläche (102) und einem Paar von entgegengesetzten Seitenflächen (106) begrenzt sind. Das Paar von Seitenflächen (106) dient als Spanfläche (110) für die Hauptschneidkanten (108). Die Spanflächen (110) sind ebenflächig und laufen nach innen in eine Richtung weg von der vorderen Fläche (102) geneigt. Die Breite der Wendeschneidplatte (100) zwischen den Spanflächen (110) ist entlang der gesamten Länge jeder Hauptschneidkante (108) von ihrem vordersten Ende (108 a) bis zu ihrem hintersten Ende (108 b) gleich. Die Eckenabschnitte der Wendeschneidplatte (100), die von der vorderen Fläche (102) und dem anderen Paar von entgegengesetzten Seitenflächen (106) gebildet sind, sind abgerundet, um abgerundete Abschnitte (112) vorzusehen. Zwei diagonal angeordnete Eckenabschnitte der Wendeschneidplatte (100), jeweils gebildet durch zwei Seitenflächen (106) überschneiden sich in einem spitzen Winkel und haben jeweilige vordere Abschnitte, die neben den Hauptschneidkanten (108) angeordnet sind und als Eckenschneidkanten (114) dienen. Die Eckenschneidkanten (114) gehören jeweils zu den Hauptschneidkanten (108). Solche Abschnitte des anderen Paares von entgegengesetzten Seitenflächen (106), die neben den Eckenschneidkanten (114) angeordnet sind, dienen als Freiflächen (116) für die Eckenschneidkanten (114). Die Wendeschneidplatte (100) umfaßt ebenso ein zentrales Befestigungsloch (118), welches durch den Einsatz verläuft.

Ein Beispiel eines die zuvor beschriebene Wendeschneidplatte (100) verwendenden Fräswerkzeugs ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Das allgemein mit (120) bezeichnete Fräswerkzeug umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen Fräserkörper (122), der fest an einer Maschinenspindel so angebracht werden kann, daß der Fräserkörper (122) sich um eine dadurch verlaufende Achse (X) drehen kann. In einer Umfangsfläche des Fräserkörpers (122) ist an dessen vorderem Ende eine Tasche (124) und eine Plattenaufnahmeausnehmung (126) ausgebildet. Diese Ausnehmung (126) befindet sich neben der Tasche (124) und mündet in diese. Die Wendeschneidplatte (100) wird von der Ausnehmung (126) aufgenommen, wobei die hintere Fläche (104) auf einem Boden derselben ruht und daran lösbar durch eine Klemmschraube (128) befestigt ist, die durch das Befestigungsloch (118) verläuft und in den Boden der Ausnehmung (126) eingeschraubt ist. So sind eine der Hauptschneidkanten (108) und die daneben angeordnete Eckenschneidkante (114) in ihren jeweiligen Schneidpositionen indexiert, so daß die indexierte Hauptschneidkante (108) radial außerhalb des Schneidkörpers (122) liegt, während die indexierte Eckenschneidkante (114) axial vor dem Schneidkörper (122) angeordnet ist. Die Anordnung der Wendeschneidplatte (100) erfolgt derart, daß die Spanfläche (110) für die indexierte Hauptschneidkante (108) entsprechend der Darstellung in Fig. 5 einen positiven axialen Spanwinkel (A) hat, welcher Winkel (A) einem Befestigungsneigungswinkel der Wendeschneidplatte (100) hinsichtlich des Fräserkörpers (122) entspricht. Wenn der Fräserkörper (122) um seine Achse (X) gedreht wird, erzeugt das vorderste und hinterste Ende (108 a, 108 b) der indexierten Hauptschneidkante (108) jeweils einen Kreis mit gleichem Durchmesser, wobei dieser Kreis koaxial zum Fräserkörper (122) angeordnet ist.

Bei einem solchen Fräswerkzeug ist es notwendig, die Wendeschneidplatte (100) so anzuordnen, daß sie einen genügend großen axialen Spanwinkel (A) bildet, um ein gutes Schneidverhalten zu erzielen. Wenn jedoch im Zusammenhang damit ein geeignet großer Freiwinkel (B) für die indexierte Eckenschneidkante (114) bestimmt wird, so muß der Eckenwinkel (C) der indexierten Eckenschneidkante (114) übermäßig klein gemacht werden. Als Ergebnis wird die Festigkeit der Wendeschneidplatte (100) an seiner indexierten Eckenschneidkante (114) vermindert. Dies führt bei der Verwendung der Wendeschneidplatte (100) zu einer Bruchbeschädigung derselben. Gefördert wird dies bei einer Vielzahl von Wendeschneidplatten (100), deren Gesamtschneidwiderstand groß ist, und das Fräswerkzeug zum Rattern und zu Vibrationen neigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fräswerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei reduziertem Schneidwiderstand und vermindertem Rattern sowie bei optimalem axialen Spanwinkel im Verhältnis zu einem optimalen Freiwinkel eine geringere Stoßbelastung und Bruchgefahr des vordersten Endes der Hauptschneidkante und eine gute Schneidfähigkeit am hinteren Abschnitt der Hauptschneidkante gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Aus der DE-OS 22 59 108 ist ein Fräswerkzeug bekannt, bei dem mehrere Wendeschneidplatten radial in den Fräserkörper eingesetzt sind. Im Zusammenhang mit einer derartigen radialen Wendeschneidplatte ist eine konvex gekrümmte Spanfläche vorgesehen, durch die auch eine konvex gekrümmte Hauptschneidkante gebildet wird. Die Wendeschneidplatte ist mit einer positiven axialen Einstellung im Fräserkörper eingesetzt, allerdings derart, daß am in Schneidrichtung vordersten Ende der Hauptschneidkante ein negativer axialer Spanwinkel eingestellt ist, der erst nach einer wesentlichen Strecke zum hintersten Ende auf Null zunimmt und am hintersten Ende dann positiv ist. Dadurch erfolgt der Eingriff mit dem Werkstück an einer Stelle der Schneidkante, die stärker als die Spitze der Wendeschneidplatte ist. Der erste Eingriffspunkt liegt dabei nicht an der Spitze, sondern an einem Punkt auf einer konvexen Kurve. Dadurch sollen Spitzenbrüche ebenso vermieden werden, wie das Ermöglichen eines weicheren Werkzeugeingriffes mit geringeren Schwingungen, einem geringeren Ausbrechen sowie einer geringeren Bruchgefahr. Das Problem, die Schneidspitze durch Vergrößern des Schneidkeilwinkels verstärken zu können, ohne dadurch den axialen Spanwinkel der Hauptschneidkante wesentlich verringern zu müssen, ist dort nicht angesprochen.

Dadurch, daß die Hauptschneidkante konvex gekrümmt verläuft, und zwar ausgehend vom in Schneidrichtung vordersten Ende der Hauptschneidkante, ausgehend mit einem kleinen positiven Spanwinkel, besteht die Möglichkeit, bei optimaler Einstellung der axialen Anstellung der Wendeschneidplatte und bei einer optimalen Einstellung des Freiwinkels der Eckenschneidkante den Winkel (C) im Bereich des vordersten Endes der Hauptschneidkante, d. h. zwischen Hauptschneidkante und Freifläche optimal groß zu gestalten, so daß in diesem Bereich eine hohe Festigkeit der Wendeschneidplatte gewährleistet ist und somit die Möglichkeit besteht, dort die Schneidkante primär zum Einsatz kommen zu lassen, ohne daß ein Brechen in diesem Bereich zu befürchten ist, und zwar wenn der axiale Spanwinkel über den gesamten Bereich der Hauptschneidkante positiv ist. Dies bedingt auch, daß der radiale Spanwinkel für die Spanfläche der Hauptschneidkante am vordersten Ende klein ist und zum hinteren Ende der Hauptschneidkante zunimmt. Daher wird darüber hinaus die Stoßbelastung auf das vorderste Ende der indexierten Hauptschneidkante während des Schneidvorganges wesentlich reduziert und es kann zugleich im hinteren Abschnitt der indexierten Hauptschneidkante eine gute Schneidfähigkeit erzielt werden. Dadurch erbringt das erfindungsgemäße Fräswerkzeug ein ausgezeichnetes Schneidverhalten, insbesondere bei einem Hochleistungs- oder Hochlastfräsen, wie bei einem Tieffräsen oder einem Hochgeschwindigkeitsfräsen.

Durch die konvexe Krümmung der Spanfläche erfolgt ein glattes Abführen der Späne und somit eine Reduzierung des Schneidwiderstandes. Dies reduziert insbesondere bei dem Vorhandensein mehrerer Wendeschneidplatten ein reduziertes Rattern oder Vibrieren des Fräswerkzeuges.

Die Dicke der erzeugten Späne ist kleiner als beim eingangs beschriebenen, bekannten Fräser. Die Späne werden in Stücke solcher Größe geschnitten, daß sie leicht und glatt beseitigt werden können.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer herkömmlichen Wendeschneidplatte,

Fig. 2 eine Ansicht der Wendeschneidplatte der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Wendeschneidplatte gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Vorderansicht eines herkömmlichen Fräswerkzeuges,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Fräswerkzeuges gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eine Vorderansicht eines Fräswerkzeuges gemäß der Erfindung,

Fig. 7 eine Seitenansicht des Fräswerkzeuges der Fig. 6,

Fig. 8 eine Vorderansicht einer Wendeschneidplatte, wie sie beim Fräswerkzeug der Fig. 6 verwendet wird,

Fig. 9 eine Ansicht der Wendeschneidplatte der Fig. 8, gesehen in Richtung des Pfeiles XXII der Fig. 8, und

Fig. 10 eine Ansicht der Wendeschneidplatte der Fig. 8, gesehen in Richtung des Pfeiles XXIII der Fig. 8.

In Fig. 6 bis 10 ist ein Fräswerkzeug allgemein mit dem Bezugszeichen (10) versehen. Dieses Fräswerkzeug umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen Fräserkörper (12). Dieser Fräserkörper weist ein vorderes Ende (14) und ein hinteres Ende auf. Das hintere Ende kann an einer Maschinenspindel befestigt werden, so daß der Fräserkörper (12) in Richtung des Pfeiles (R) um seine Achse (X) gedreht werden kann. Das vordere Ende (14), welches eine vordere Endfläche (16) und eine Umfangsfläche (18) aufweist, umfaßt eine Tasche (20) und eine Wendeschneidplatte-Aufnahmeausnehmung (22), die beide in der Umfangsfläche (18) ausgebildet sind und zur vorderen Endfläche (16) offen sind. Die Ausnehmung (22) befindet sich neben der Tasche (20) und mündet in diese. Die Ausnehmung hat einen Boden, der radial nach außen zum Fräserkörper (12) gerichtet ist. Lösbar befestigt in der Ausnehmung (22) ist eine indexierbare Wendeschneidplatte (24) aus hartem, abriebfestem Material.

Die Wendeschneidplatte (24), wie sie in Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, umfaßt eine im wesentlichen parallelogrammartige Platte, die von einer ebenflächigen vorderen Fläche (30), einer ebenflächigen hinteren Fläche (32), die im wesentlichen parallel zur vorderen Fläche (30) angeordnet ist, und vier Seitenflächen (34) gebildet ist. Die Wendeschneid platte (24) hat ein Paar von Hauptschneidkanten (36), die von der vorderen Fläche (30) gebildet sind und ein Paar von entgegengesetzten Seitenflächen (34). Das Paar von entgegengesetzten Seitenflächen (34) ist in Richtung weg von der vorderen Fläche (30) nach innen geneigt. Sie dienen als jeweilige Spanflächen (38) für die Hauptschneidkanten (36). Die Spanflächen (38) sind so konvex gekrümmt, daß die Breite des Einsatzes (24) zwischen den Spanflächen (38) am vordersten und hintersten Ende (36 a, 36 b) jeder Hauptschneidkante (36) am kleinsten und am Mittelabschnitt (36 c) der Hauptschneidkante (36) am größten ist. Die von der vorderen Fläche (30) und dem anderen Paar entgegengesetzter Seitenflächen (34) gebildeten Eckenabschnitte sind abgerundet, um abgerundete Abschnitte (40) vorzusehen. Das andere Paar von entgegengesetzten Seitenflächen (34) ist in Richtung weg von der vorderen Fläche (30) ein wenig nach innen geneigt. Zwei diagonal angeordnete Eckenabschnitte, die jeweils durch die beiden Seitenflächen (34) gebildet sind, überkreuzen einander in einem spitzen Winkel, wobei die jeweiligen vorderen Abschnitte neben den Hauptschneidkanten (36) angeordnet sind und jeweils als Eckenschneidkanten (42) dienen. Die Eckenschneidkanten (42) sind jeweils den Hauptschneidkanten (36) zugeordnet. Die Abschnitte des anderen Paares von entgegengesetzten Seitenflächen (34), die neben den Eckenschneidkanten (42) angeordnet sind, dienen als Freiflächen (44) für die Eckenschneidkanten (42). Der Einsatz (24) umfaßt ebenso ein darin ausgebildetes zentrales Befestigungsloch (46).

Die Wendeschneidplatte (24) wird von einer Ausnehmung (22) aufgenommen, wobei die hintere Fläche (32) auf deren Boden ruht. Die Wende schneidplatte ist lösbar darauf befestigt und zwar mittels einer Klemmschraube (47), die durch das Befestigungsloch (46) verläuft und im Boden der Ausnehmung (22) verschraubt ist. Somit sind eine der Hauptschneidkanten (36) und die daneben angeordnete Eckenschneidkante (42) in ihren Umfangs- und Stirnschneidpositionen indexiert, so daß die indexierte Hauptschneidkante (36) radial nach außen über den Fräserkörper (12) ragt, während die indexierte Eckenschneidkante (42) axial vor dem Fräserkörper (12) liegt. Die Anordnung der Wendeschneidplatte (24) ist derart, daß die Spanfläche (38) für die indexierte Hauptschneidkante (36) einen geeigneten positiven axialen Spanwinkel (A) ebenso hat sowie einen geeigneten positiven radialen Spanwinkel. Die Freifläche (44) für die indexierte Eckenschneidkante (42) hat entsprechend der Darstellung in Fig. 7 einen geeigneten Freiwinkel (B). Wenn der Fräserkörper (12) um seine Achse (X) gedreht wird, erzeugen das vorderste und hinterste Ende (36 a, 36 b) der indexierten Hauptschneidkante (36) jeweils einen Kreis gleichen Durchmessers, welche Kreise koaxial zum Fräserkörper (12) angeordnet sind. Zur Erzielung eines besseren Oberflächenfinish wird es bevorzugt, daß die Wendeschneidplatte (24) konvex gekrümmte Spanflächen (38) hat und zwar jeweils versehen mit einer solchen Krümmung, daß, wenn der Fräserkörper (12) um seine Achse (X) gedreht wird, die indexierte Hauptschneidkante (36) des Einsatzes (24) einen Zylinder erzeugt, der koaxial zur Fräserkörperachse (X) angeordnet ist, wobei der Zylinder denselben Durchmesser hat wie der der Kreise, den das vorderste und das hinterste Ende (36 a, 36 b) erzeugen.

Beim zuvor beschriebenen Fräser (10) ist der Eckenwinkel (C) an der Eckenschneidkante (42) der Wendeschneidplatte (24) größer als beim bekannten Fräswerkzeug, wenn die Wendeschneidplatte (24) so angeordnet ist, daß sie denselben Befestigungsneigungswinkel wie beim bekannten Fräser hat, da die Spanfläche (38) konvex gekrümmt ist. Außerdem ist der axiale Spanwinkel als Tangentialwinkel, der durch eine Tangentenlinie an einem Punkt der indexierten Hauptschneidkante (36) und der Achse (X) des Fräserkörpers (12) gebildet wird, positiv und am vordersten Ende (36 a) der indexierten Hauptschneidkante (36) klein, nimmt aber progressiv vom vordersten Ende (36 a) zum hintersten Ende (36 b) zu. Dementsprechend ist also der axiale Spanwinkel (A) positiv und am vordersten Ende (36 a) der indexierten Hauptschneidkante (36) klein, nimmt jedoch progressiv vom vordersten Ende (36 a) zum hintersten Ende (36 b) zu. Ebenso nimmt der radiale Spanwinkel für die Spanfläche (38) progressiv vom vordersten Ende (36 a) der indexierten Hauptschneidkante (36) zum hintersten Ende (36 b) zu, da die Spanfläche (38) außer der konvexen Krümmung hinsichtlich des Fräserkörpers (12) nach hinten in Umfangsrichtung entgegen der Richtung (R) der Drehung des Fräserkörpers (12) geneigt ist, so daß das hinterste Ende (36 b) der indexierten Hauptschneidkante (36) gegenüber dem vordersten Ende (36 a) in derselben Richtung versetzt ist. Dies bedeutet, daß die Spanwinkel in beiden Richtungen, d. h. in axialer und radialer Richtung, am vordersten Ende (36 a) der indexierten Hauptschneidkante (36) klein ist, jedoch vom vordersten Ende (36 a) zum hintersten Ende (36 b) progressiv zunimmt. Daher wird die Stoßbelastung auf das vorderste Ende (36 a) der indexierten Hauptschneidkante (36) während des Schneidvorganges wesentlich reduziert.

Claims

In Tangential-Anordnung mit positivem axialen Spanwinkel positionierbare Wendeschneidplatte für Fräswerkzeuge, mit einer Vorder- und einer Rückseite von im wesentlichen parallelogrammförmiger Gestalt und mit diese verbindenden Seitenflächen, mit zwei einander gegenüberliegenden Parallelogrammseiten darstellenden Hauptschneidkanten, deren Freiflächen von der Vorderseite der Wendeschneidplatte und deren Spanflächen von je einer der Seitenflächen gebildet sind, und die an den spitzwinkligen Ecken des Parallelogramms mit den angrenzenden, die beiden anderen Parallelogrammseiten darstellenden Kanten jeweils den Schneidkeilwinkel C einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des Schneidkeilwinkels (C) unter Beibehaltung der Möglichkeit eines vergleichsweise großen positiven axialen Spanwinkels (A) die Spanflächen (38) der Hauptschneidkanten (36) und damit auch diese selbst konvex gekrümmt sind.