DE3742942C1 - Milling tool for roughing and smoothing workpieces - Google Patents
Milling tool for roughing and smoothing workpiecesInfo
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- B23C—MILLING
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- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
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- B23C2210/08—Side or top views of the cutting edge
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- B23C—MILLING
- B23C2210/00—Details of milling cutters
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Durch das DE-GM 86 09 688 ist ein derartiges
Fräswerkzeug bekannt, bei dem eine äquidistante Teilung
vorliegt, d. h. die Schlichtschneiden liegen jeweils
genau in der Mitte zwischen den Schruppschneiden.
Weiterhin liegen die in Umfangsrichtung angeordneten
Schneidkanten der Schruppschneiden und der
Schlichtschneiden in einer gemeinsamen Zylinderfläche,
d. h. sie haben den gleichen Flugkreisradius. Auch die
stirnseitigen Schrupp- und Schlichtschneiden haben eine
analoge äquidistante Teilung, und sie liegen jeweils in
einer gemeinsamen Kreisringfläche.
Aufgrund dieser Geometrie erzeugen Schruppschneiden und
Schlichtschneiden jeweils die gleichen Spanvolumina, da
sie jeweils dem gleichen Vorschub pro Schneide
unterliegen und damit den gleichen Belastungen
ausgesetzt sind. Dies führt entweder zu einer
verminderten Zerspanungsleistung des bekannten Fräsers
oder zu einem erhöhten Verschleiß der für eine exakte
Oberflächenbearbeitung verantwortlichen
Schlichtschneide, was sich in Form von sogenannten
"Kantenausbrüchen" äußert. Soll mithin die
Schlichtschneide die in sie gesetzten Erwarten eines
"Schlichtens" erfüllen, so muß die
Vorschubgeschwindigkeit pro Schneide entsprechend
reduziert und damit die Bearbeitungszeit verlängert
werden, was im Ergebnis dazu führt, daß das Leistungs
potential der Schruppschneide unausgeschöpft bleibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Fräswerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung
anzugeben, mit dem trotz hoher Zerspanungsleistung eine
Oberflächengüte erreicht wird, die derjenigen von
Schlichtfräsern mit entsprechend geringerer Zerspanungs
leistung entspricht. Insbesondere soll der Erfindungs
gegenstand auch zur Bearbeitung von dünnwandigen
Werkstücken dienen, ohne daß hierdurch die
Oberflächengüte zusätzlich verschlechtert wird.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem
Fräswerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Durch die GB-PS 10 03 175 ist ein Stirnfräser bekannt,
bei dem gleichfalls der Winkelabstand der
Schlichtschneide von der vorausgehenden Schruppschneide
genau halb so groß ist wie der Winkelabstand zwischen
zwei Schruppschneiden. Die Spanvolumina sind nur deshalb
nicht gleich groß, weil die Schneidkanten der
Schlichtschneiden (Wendeplatten) gegenüber den
Schneidkanten der Schruppschneiden in Achsrichtung
vorgezogen, in radialer Richtung jedoch zurückgesetzt
sind. Dieses auf Stirnfräser beschränkte
Konstruktionsprinzip funktioniert jedoch nur deshalb,
weil die den Schruppvorgang bewirkenden Wendeplatten mit
einer Ecke zum Einsatz kommen, also sogenannte Riefen
erzeugen, während die den Schlichtvorgang bewirkenden
Wendeplatten mit Schneidkanten zum Einsatz kommen, die
sich in einer Kreisringfläche bewegen. Das betreffende
Arbeitsprinzip ist daher auf einen sogenannten Schaft
fräser nicht übertragbar, und auch wegen der ganz
speziellen Anordnung ist es möglich, nicht jeder
Schruppschneide eine Schlichtschneide nachfolgen zu
lassen, sondern beispielhaft in einem Messerkopf mit
sechs äquidistanten Schruppschneiden nur zwei diametral
angeordnete Schlichtschneiden vorzusehen.
Durch die Verringerung des Winkelabstandes zwischen der
Schruppschneide und der Schlichtschneide gegenüber
einer äquidistanten Teilung wie beim Stande der Technik
wird erreicht, daß - bedingt durch die Vorschubge
schwindigkeit - die Dicke des Schlichtspans geringer
ist als die Dicke des Schruppspans. Hierdurch läßt
sich eine Oberflächengüte erreichen, die in der Tat der
jenigen entspricht, wie sie mit einem herkömmlichen
Schlichtfräser (nach einem Fräserwechsel) erreichbar
ist.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung die zur Schneidrichtung
senkrechte Flugkreisradius-Differenz "H" zwischen der Schneidkante
der Schruppschneide und der Schneidkante der nach
folgenden Schlichtschneide zwischen +1 und -1 mm liegt,
vorzugsweise zwischen -0,1 und -0,4 mm. Dies bedeutet,
daß die Schneidkante der Schlichtschneide gegenüber
derjenigen der Schruppschneide zurückgesetzt ist. Diese
Maßnahme führt zu einer weiteren Verringerung der Dicke
des Schlichtspans gegenüber derjenigen des Schrupp
spans, wodurch die Oberflächengüte des Werkstücks weiter
verbessert wird.
Es ist bei einem Schaftfräser von besonderem Vorteil,
wenn in Umfangsrichtung in äquidistanter Verteilung
mindestens drei Schruppschneiden und mindestens drei
ihnen nachfolgende Schlichtschneiden angeordnet sind,
und wenn der Winkelabstand zwischen den Schruppschneiden
und den Schlichtschneiden zwischen 0,15 und 0,45 des
Teilungswinkels zwischen den Schruppschneiden beträgt.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, seine
Wirkungsweise und die damit erzielten Arbeitsergebnisse
werden nachfolgend unter Vergleich mit dem Stande der
Technik anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Schrupp-Schlichtfräser mit einer der
Schruppschneide unmittelbar nachfolgenden
Schlichtschneide in der Seitenansicht,
Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Schrupp-Schlicht-
Fräser nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Fräsers
nach Fig. 1 im Zusammenwirken mit einem Werk
stück unter Hervorhebung der einzelnen Spann
querschnitte,
Fig. 4 die Oberfläche eines Werkstücks nach Be
arbeitung mit einem herkömmlichen Fräser und
Fig. 5 die Oberfläche eines Werkstücks nach Bearbeitung
mit einem erfindungsgemäßen Fräser.
Der Fräser nach den Fig. 1, 2 und 3 besitzt in Umfangs
richtung in äquidistanter Verteilung drei Schrupp
schneiden 1 mit entsprechenden Schneidkanten 1 a und
drei ihnen nachfolgende Schlichtschneiden 2 mit ent
sprechenden Schneidkanten 2 a. Der Neigungswinkel
der Schneiden beträgt 43,3 Grad.
Während die Schruppschneiden 1 in regelmäßigen Abständen
durch V-förmige Einschnitte 3, die sogenannten Spanteiler,
unterteilt sind, sind die Schlichtschneiden 2 hinsichtlich
ihrer Schneidkanten 2 a durchgehend ausgeführt, und die
Schneidkanten 2 a sind gegenüber den Schneidkanten 1 a
um 0,2 mm zurückgesetzt.
In Umfangsrichtung beträgt der Winkelabstand der
Schlichtschneiden von den Schruppschneiden (jeweils
auf die Schneidkanten bezogen) 35 Grad, so daß
das Verhältnis der Winkelabstände T 1 : T 2 bei 0,29 liegt.
Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, sind durch
die ungleichmäßigen Abstände der jeweils aufeinander
folgenden Schneidkanten zwischen tiefen Spannuten 4
für die Schruppspäne jeweils weniger tiefe (und auch
weniger breite) Spannuten 5 für die Schlichtspäne vor
handen. Die entsprechenden Abstände sind dort mit T′ 1 und T′ 2
bezeichnet.
Fig. 3 zeigt ein Werkstück 6, das mit vorgegebener
Vorschubgeschwindigkeit in Richtung des Pfeils 7 bewegt
wird. Der erwartungsgemäß durch die Schruppschneide ab
genommene Span 8 hat in Folge der Einschnitte 3 gegenüber
dem Werkstück eine gezackte Trennfläche 8 a und einen
entsprechend großen Spanquerschnitt. Der unmittelbar
nachfolgend durch die Schlichtschneide 2 abgenommene
Span 9 hat gegenüber dem Werkstück eine Trennfläche 9 a
mit geradlinigem Verlauf der Mantellinien dieser Trenn
fläche zur Folge.
Fig. 4 zeigt ein Oberflächenmuster eines Werkstücks,
das mit einem Schruppfräser analog den Fig. 1
bis 3, jedoch ohne die Schlichtschneiden erzeugt
wurde. Deutlich sichtbar sind die in etwa als
Zylinder-Teilflächen ausgebildeten Bearbeitungsspuren
der einzelnen durch die Einschnitte in der Schrupp
schneide gebildeten Schneidenabschnitte. Gleichfalls
erkennbar ist ein dem Oberflächenmuster überlagertes
Wellenprofil, das auf Schwingungsvorgänge bei der Be
arbeitung des entsprechend dünnwandigen Werkstücks
zurückzuführen ist. Die Werkstückeinspannung erfolgte
im Bereich der unteren Bildkante, und die zum Bereich
der oberen Bildkante gehörende Bearbeitungsgrenze
des Werkstücks hatte von der unteren Bearbeitungs
grenze einen Abstand von 40 mm.
Fig. 5 zeigt ein Werkstück gleicher Beschaffenheit,
gleicher Abmessungen und gleicher Einspannung nach der
Bearbeitung mit dem erfindungsgemäßen Schrupp-Schlicht-
Fräser. Deutlich erkennbar ist die sehr viel bessere
Oberflächengüte des Werkstücks, und auch die Ausbildung
eines Schwingungsmusters ist deutlich weniger ausge
prägt. Fig. 5 liegt der gleiche Vergrößerungsmaßstab
zugrunde wie Fig. 4.
Ein erfindungsgemäßer Schaftfräser mit einem Durchmesser
von 12 mm für die Schruppschneide und 11,96 mm für die
Schlichtschneide ließ sich bei Versuchen erfolgreich
sowohl bei einer Drehzahl von 29 000 min-1 als auch
bei 2500 min-1 einsetzen, wobei die Versuche an der
Legierung G-AlSi12(Cu) durchgeführt wurden. Bei einer
Schnittbreite von 40 mm erfolgte ein Arbeitseingriff von
1,5 mm an der einspannungsseitigen Bearbeitungsgrenze eines
fliegend eingespannten dünnwandigen Werkstücks, so daß das
Gußaufmaß in einem Durchgang abgearbeitet werden konnte. Die
Bearbeitung erfolgte im Gleichlauf. Um das Zusetzen der Span
nuten vor den Schlichtschneiden zu verhindern, wurde mit üb
licher Kühlschmierung gefräst. Die Vorschubgeschwindigkeiten
reichten dabei von 500 mm/min bis 4500 mm/min, wobei
Welligkeiten kleiner als 25 µm und mittlere Rauh
tiefen kleiner als 20 µm erreichbar waren. Bei einer
Drehzahl von 2500 min-1 und einer Vorschubgeschwindigkeit
von 500 mm/min ließen sich Welligkeiten kleiner als
11 µm und mittlere Rauhtiefen kleiner als 17 µm erzielen.
Auch bei einer Steigerung der Drehzahl auf 29 000 min-1 bei
einer Vorschubgeschwindigkeit von 4500 mm/min ließen sich bei
Rauhtiefen kleiner als 20 µm noch immer Wellentiefen kleiner
als 25 µm erreichen.
Der Erfindungsgegenstand ist aber nicht nur bei soge
nannten Schaftfräsern mit einem Durchmesser von 0,2 bis
40 mm anwendbar, sondern auch bei sogenannten Messer
köpfen mit geklemmten Wendeschneidplatten.
Claims (4)
1. Fräswerkzeug zum Schruppen und Schlichten von Werkstücken
mit mindestens einer Schruppschneide mit einer durch Ein
schnitte unterteilten Schneidkante und jeweils einer, der
Schruppschneide vorgelagerten Spannut sowie mit minde
stens einer, einer jeden Schruppschneide - in Schneid
richtung gesehen - nachfolgenden, nicht unterteilten
Schlichtschneide, die von der Schruppschneide durch je
eine weitere Spannut getrennt ist, dadurch gekennzeich
net, daß das Verhältnis des in Schneidrichtung liegenden
Abstandes "T 1" zwischen der Schneidkante (1 a) der
Schruppschneide (1) und der ihr unmittelbar nachfolgenden
Schneidkante (2 a) der Schlichtschneide (2) zu dem Abstand
"T 2" zwischen den Schneidkanten (1 a) zweier aufeinander
folgender Schruppschneiden (1) zwischen 0,05 und 0,45
liegt.
2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einem Schaftfräser oder Messerkopf mit in Zylinder
flächen liegenden Schneidkanten eine zur Schneidrichtung
senkrechte Flugkreisradius-Differenz "H" zwischen der
Schneidkante (1 a) der Schruppschneide (1) und der
Schneidkante (2 a) der Schlichtschneide (2) zwischen +1
und -1 mm liegt.
3. Fräswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flugkreisradius-Differenz "H" zwischen -0,1 und -0,4
mm liegt.
4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, ausgebildet als Schaft
fräser, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung in
äquidistanter Verteilung mindestens drei Schruppschneiden
(1) und mindestens drei ihnen nachfolgende Schlicht
schneiden (2) angeordnet sind und daß der Winkelabstand
zwischen den Schruppschneiden (1) und den Schlichtschnei
den (2) zwischen 0,15 und 0,45 des Teilungswinkels zwi
schen den Schruppschneiden (1) beträgt.
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=6342911
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