DE9116913U1 - Schrupp-Schaftfräser mit runden Wendeschneidplatten - Google Patents
Schrupp-Schaftfräser mit runden WendeschneidplattenInfo
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Description
Daim 20 097G/4
Mercedes-Benz Aktiengesellschaft EP/VP -Pö
Stuttgart 19.05.1994
"Schrupp-Schaftfräser mit runden Wendeschneidplatten"
Die Erfindung betrifft einen Schrupp-Schaftfräser nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, wie er beispielsweise aus der DE-OS 38 00 747 als bekannt hervorgeht.
Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Schrupp-Schaftfräser sind aus Gründen eines optimalen Späneabflusses die Wendeschneidplcitten
oberflächenbündig in die in Arbeitsdrehrichtung vorauslaufende Nutflanke des Spannut in jeweils formentsprechende Nischen
eingelassen und darin mittels einer zentrischen Senkkopfschraube festgeklemmt, so daß die vorauslaufende Spannnutflanke
trotz ihrer Bestückung mit Wendeschneidplatten eine nahezu glattfleichige
steile Schraubenfläche darstellt. Für den Drallwinkel der Spannuten und somit für den Winkel der Schnittkantenebene der
Wendeschneidplatten gegenüber der Richtung der Mantellinien wird aus Gründen einer hohen Schnittleistung ein Wert von über 25°, in
jedem Fall aber mindestens 2 0° empfohlen. Lediglich für die jeweils letzte, dem freien stirnseitigen Ende des Fräserschaftes
zunächst liegende Wendeschneidplatte ist aus Gründen einer besseren Verschraubbarkeit eine steilere Anordnung der Wendeschneidplatten
bei dem bekannten Schrupp-Schaftfräser vorgesehen. Was die dortige Ausrichtung der einzelnen Wendeschneidplatten in Bezug·
auf die Radialrichtung anlangt, so sind deren Schnittkantenebenen - ungeachtet ihrer Neigung gegen die Mantellinienrichtung
- streng radial ausgerichtet, d.h. es läßt sich von der Rotationsachse des bekannten Schrupp-Schaftfräsers eine Achs-Normale zu
dem. jeweils radial äußersten Punkt der Schnittkante der Wende-
2 Daim 20 097G/4
schneidplatte legen, die genau in der Schnittkantenebene liegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäß zugrundegelegten Schrupp-Schaftfräser im Hinblick auf eine höhere Zerspanungsleistung
zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dank der reletiv steilen Ausrichtung
der Schnittkantenebenen der Wendeschneidplatte ergeben sich erstaunlich hohe Schnittleistungen des neuen Schrupp-Schaftfräsers,
wie durch die im speziellen Beschreibungsteil wiedergegebenen Daten von Zerspanungsvorgängen an unterschiedlichen Werkstoffen
dokumentiert ist. Gleichwohl ist der neue Schrupp-Schaftfräser für eine sehr breite Palette von Werkstoffen bei hoher
Schnittleistung einsetzbar. Zweckmäßigerweise verlaufen die Schneidleisten unter einem Drallwinkel von etwa 15 bis 30°, vorzugsweise
etwa 22 bis 27° gegenüber der Mantellinienrichtung; bei
einem solchen Drallwinkel können die Wendeschneidplatten zwar einerseits noch treppenförmig, andererseits aber in einer den Späneabfluß
noch nicht beeinträchtigenden Weise in die vorauslaufende Flanke der Spannut eingearbeitet werden.
Die Erfindung ist an hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgen noch erläutert; dabei zeigen:
Ficr. 1 eine vollständige Seitenansicht des neuen Schrupp-Schaftfräsers,
die treppenförmige Anordnung der Wendeschneidplatten an der Vorauslaufenden Spannutflanke
zeigend,
Fig·. 2 eine vergrößerte Darstellung des Schaftendes des
Schrupp-Schaftfräsers nach Fig. 1 mit Darstellung der axialen Ausrichtung der Wendeschneidplatten,
Fig. 2a die in die Zeichenebene abgewickelte Darstellung der in Fig. 2 in der Mitte gezeigten Schneidleiste, die treppenförmige
Anordnung der Wendeschneidplatten daran ver-
Daim 20 097G/4
anschaulichend,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Fräserschaft nach Fig. 2 entlang der Schnittlinie III-III, die radiale Ausrichtung
der Wendeschneidplatte zeigend und
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Werkstückes und der Anordnung des Schrupp-Schaftfräsers bei den Zerspanungsversuchen
beim Nutfräsen bzw. beim Absatzfräsen.
Der in den Figuren dargestellte Schrupp-Schaftfräser mit Einspannkegel
2 weist mehrere am Umfang des Fräserschaftes 1 nach Art einer steilen Schraubenganglinie angeordneten Schneidleisten
3 und parallel dazu eingearbeiteten Spannuten 4 auf. Die Schneidleisten 3 sind durch eine dichte Reihe von kreisrunden Wendeschneidplatten
5 gebildet, die jeweils in formentsprechende und die Lage der Wendeschneidplatten bestimmende, in die vorauslaufenden
Flanken der Spannuten 4 eingearbeitete Nischen 6 mittels jeweils einer zentrischen Klemmschraube 7 eingeklemmt sind. Jede
der Wendeschneidplatten 5 ist mit der von ihrer Schneidkante aufgespannten
Schnittkantenebene 8 quer zu der zugehörigen Tangentialebene an der rotationssymmetrischen Hüllfläche 9 um alle Wendeschneidplatten
angeordnet. Der Axialabstand 10 der einzelnen Wendeschneidplatten 5 innerhalb einer Schneidleiste 3 ist nur geringfügig
größer als der Durchmesser einer Wendeschneidplatte. Die einzelnen Wendeschneidplatten benachbarter Schneidleisten 3
sind um einen der Anzahl der Schneidleisten entsprechenden Bruchteil des Axialabstandes 10 der Wendeschneidplatten innerhalb
einer Schneidleiste axial zueinander versetzt - Axialversatz Dadurch kann eine Schrupp-Bearbeitungsfläche mit einer relativ
geringen Oberflächenrauheit erzielt werden. Die axial äußerste Wendeschneidplatte 5· wenigstens einer der Schneidleisten steht
mit ihrer Schneidkannte gegenüber der freien Stirnseite 22 des Fräserschaftes 1 über, so daß auch die Bodenfläche einer Nut 2 0
oder eines Absatzes 21 behinderungsfrei bearbeitet werden kann»
Um die Zerspanungsleistung des Schrupp-Schaftfräsers zu steigern,
4 Daim 20 097G/4
sind erfindungsgemäß verschiedene Maßnahmen an dem neuen Schaftfräser
vorgenommen. Und zwar weisen zum einen die Schneidleisten 3 gegenüber der Mantellinienrichtung 16 einen Drallwinkel 12 von
15 bis 30° auf, sie sind also relativ steil angeordnet. Innerhalb einer Schneidleiste 3 sind die einzelnen Wendeschneidplatten 5
mit ihrer Schnittkantenebene 8 gegenüber dem Linienverlauf der Schneidleiste 3 geneigt, also treppenförmig angeordnet, wie insbesondere
die Fig. 2a deutlich zeigt. Dabei ist die Schnittkantenebene 8 einer jeden Wendeschneidplatte 5 lagemäßig
jeweils einer die Rotatonsachse 13 einschließenden Radialebene angenähert, jedoch bewußt um folgende geringen Winkelmaße gegenüber
der Radialebene 17 in radialer und in axialer Hinsicht geneigt:
- Die Schnittkantenebene 8 einer jeden Wendeschneidplatte 5 ist gegenüber der Mantellinienrichtung 16 um einen axialen Neigungswinkel
14 von o,5 bis 5°, vorzugsweise um 1 bis 1,5° geneigt, und zwar in der gleichen Richtung wie die Schneidleiste
3.
- Ferner sind alle Schnittkantenebenen 8 gegenüber der Richtung der zu ihrem radial äußersten Schnittkantenpunkt 19 geführten,
die Rotationsachse 13 einschließenden Radialebene 17 im Sinne einer Vergrößerung des Spanwinkels um einen radialen
Neigungswinkel 15 von 0,5 bis 2° geneigt.
Die radiale Neigung um den Winkel 15 wurde mit Rücksicht auf eine Erhöhung des Spanwinkels der Wendeschneidplatten vorgesehen, wobei
eine Spanwinkelvergrößerung zu Lasten des schneidplattenseitig vorgegebenen Freiwinkels geht, so daß dieser Maßnahme enge
Grenzen gesetzt sind. Eine kleine radiale Neigung der Schnittkantenebene wirkt sich jedoch sehr vorteilhaft aus.
Dank der nahezu axialen Ausrichtung der Schnittkantenebenen 8 ist der Schrupp-Schaftfräserr und das zu bearbeitende Werkstück von
in der Fräserachse wirkenden Zugkräften weitgehend entlastet, so daß diese nicht auch durch den Fräsmaschinenantrieb aufgebracht
zu werden brauchen; vielmehr wirken im Wesentlichen nur die auch tatsächlich benötigten Kräfte am Schrupp-Schaftfräser und am
5 Daim 20 097G/4
Werkstück. Die leichte axiale Neigung der Wendeschneidplatten um den Winkel 14 wurde jedoch mit Rücksicht auf ein besseres axiales
Abrollen des gebildeten Spanes gewählt. Zwar ist der Fräser-Konstrukteur bei der Wahl des axialen Neigungswinkels 14 nicht so
stark eingeschränkt, wie beim radialen Neigungswinkel 15, jedoch ist er auch bezüglich der über die freie Stirnseite 22 des Fräserschaftes
1 axial hinausragenden, den Grund der Nut 2 0 bzw. des Absatzes 21 bearbeitenden Wendeschneidplatte(n) 51 auf den geringen
Winkelbereich wie beim radialen Neigungswinkel 15 festgelegt, weil bei der bodenbearbeitenden Wendeschneidplatte 5· durch dessen
axiale Neigung 14 ebenfalls der - axiale - Spanwinkel zu Lasten des axialen Freiwinkels vergrößert wird.
Es wurden mit dem neuen Schrupp-Schaftfräser Zerspanungsversuche an blockförmigen Werkstücken 18 mit vier unterschiedlichen Werkstoffen
bei jeweils zwei unterschiedlichen Eingriffs-Anordnungen des= Fräsers am Werkstück 18 durchgeführt. Und zwar wurde zum einen
eine Nut 20 mit einer dem Fräserdurchmesser entsprechenden Nutweite als Schnittbreite b und einer der Nuttiefe entsprechenden
Schnittiefe t gefräst; ferner wurde ein Absatz 21 mit Schnittbreite b und Schnittiefe t gefräst. Es wurden also
2 2
insgesamt acht Zerspanungsversuche durchgeführt. Die unterschiedlichen
Werkstoffe wurden mit an den jeweiligen Werkstoff angpaßten Wendeschneidplatten zerspant; der Schrupp-Schaftfräser wurde
also beim Wechsel von dem einen zu dem anderen zu zerspanenden Werkstoff mit anderen Wendeschneidplatten bestückt. Der verwendete
Schrupp-Schaftfräser hatte einen wirksamen Außendurchmesser an dem Frässchaft von 4 0 mm. Er wies vier Schneidleisten und
Spannuten auf. Die benutzten Wendeschneidplatten hatten einen Durchmesser von 8 mm bei einem gegenseitigen axialen Abstand 10
von 9 mm innerhalb einer Schneidleiste und einen axialen Versatz 11 zwischen zwei benachbarten Schneidleisten von 2,25 mm. Die Damit
bewirkte Welligkeit der Schrupp-Bearbeitungsfläche weist rechnerisch eine Rautiefe von etwa 0,16 mm auf. Der Drallwinkel
der Schneidleisten betrug 21,6°. Der radiale Neigungswinkel 15 der Schneidkantenebene 8 gegenüber der Radialebene 17 betrug bei
dem verwendeten Schrupp-Schaftfräser 1°, und der axiale Neigungs-
6 Daim 2 0 097G/4
winkel 14 betrug 1,5°. Die Zerspanungsversuche wurden u.a. mit einem Werkzeugstahl (60 WCR V7) und mit einem Kohlenstoffstahl (C
45) durchgeführt, wobei in beiden Fällen als Schneidstoff Sonder-Wendeschneidplatten
der Fa. Walter Kieninger GmbH, 7630 Lahr, DE mit der Bezeichnung TTM K20 in den Schrupp-Schaftfräser eingebaut
waren. Bei beiden Stahlsorten waren sowohl beim Nutfräsen als auch beim Absatzfräsen nicht nur die Maschinendaten, nämlich
Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit, sondern auch die Schnittbreite und -tiefe am Werkstück gleich. Aus diesem Grund erscheinen
die mit den beiden Stahlsorten durchgeführten Zerspanungsversuche in der tabelarischen Übersicht jeweils nur mit einer Spalte.
Ferner wurde der neue Schrupp-Schaftfräser an einem Graugußwerkstoff (GG2 6CUR) unter Einsatz von Krupp-Wendeschneidplatten
HK150 K10-K20/M10-M20 ausprobiert. Schließlich wurde eine Aluminium-Legierung
(AlCuMgPbF37) unter Verwendung von Wendeschneidplatten
der Fa. Krupp Widia GmbH, Essen, DE mit der Bezeichnung K15 P15-P30 zerspant. Die einzelnen Daten der Zerspanungsversuche
sind in einer am Schluß wiedergegebenen Tabelle zusammengefaßt.
Für die Zerspanungsversuche stand lediglich, eine relativ kleine Fräsmaschine mit nur 1,6 kW Antriebsleistung zur Verfügung.
3 Trotzdem konnten Zerspanungsleistungen von 60 cm /min bei Stahl,
3 3
von 108 cm /min bei Grauguß und von 360 cm /min bei Aluminium mit dem neuen Schrupp-Schaftfräser klaglos erreicht werden; die Grenze
der Zerspanungsleistung war nach übereinstimmender Ansicht aller beim Versuch anwesenden Zerspanungsfachleute eindeutig durch
die Antriebsleistung der Fräsmaschine und nicht fräserseitig bestimmt. Unter der Voraussetzung einer antriebsstärkeren Fräsmaschine
hätte der neue Schrupp-Schaftfräser bei allen Werkstoffen noch wesentlich höhere Zerspanungsleistungen erbringen können.
Der Schrupp-Schaftfräser lief trotz der hohen Zerspanungsleistung vergleichsweise sehr ruhig.
Unabhängig von den eben erwähnten Zerspanungsversuchen hat auch
der praktische Einsatz des Fräsers in der Fertigung von Kokillen und Gießmodellen gezeigt, daß er nicht nur eine hohe Zerspanungsleistung bei allen möglichen metallischen Werkstoffen erbringt,
sondern daß mit ihm auch nichtmetallische Werkstoffe, insbeson-
7 Daim 20 097G/4
dere Kunststoff sauber und maßhaltig bei hoher Zerspanungsleistung
bearbeitet werden können. Der neue Schrupp-Schaftfraser ist
neben seiner Leistungsfähigkeit auch sehr werkstoff-universell einsetzbar.
(Tabelle über Zerspanungsdaten siehe nächste Seite) ==>
Daim 20 097G/4
! Nutfräsen ! Absatzfräsen I
&igr; &igr; &igr;
Werkstoff ! &igr; |
St | GG | Al ! &igr; |
St | GG | Al | r I |
Drehzahl [U/min]! &igr; |
1000 | 1200 | 1600 ! I |
1000 | 1200 | 1600 | I I |
Schnittiefe [mm]! &igr; |
25 | 25 | 25 ! j |
25 | 45 | 45 | I I |
Schnittbreite ! 40 40 40 ! 25 25 25 !
___Jjnml - · -
Qu.sehn.fläche ! 10 10 10 ! 6,25 11,25 11,25 !
3
_rcm~1 ! i !
Vorschub ! 0,06 0,08 0,2 ! 0,06 0,08 0.2 !
imm/Umdri ! . ! !
Zerspanungslstg.! 60 96 320 1 37,5 108 360 1 rcm~/min1 1 ! !
• oOo.
• ·
Claims (3)
1. Schrupp-Schaftfraser mit mehreren am Umfang des Fräserschaftes
nach Art einer steilen Schraubenganglinie angeordneten Schneidleisten und parallel dazu eingearbeiteten Spannuten,
die Schneidleisten sind durch eine dichte Reihe von kreisrunden Wendeschneidplatten gebildet, die jeweils in formentsprechende
und die Lage der Wendeschneidplatten bestimmende, in die vorauslaufenden Flanken der Spannuten eingearbeitete
Nischen mittels jeweils einer zentrischen Klemmschraube eingeklemmt sind,
- jede der Wendeschneidplatten ist mit der von ihrer Schneidkante aufgespannten Schnittkantenebene quer zu der zugehörigen
Tangentialebene an der rotationssymmetrischen Hüllfläche um alle Wendeschneidplatten angeordnet,
- die einzelnen Wendeschneidplatten benachbarter Schneidleisten sind um einen der Anzahl der Schneidleisten entsprechenden
Bruchteil des Axialabstandes der Wendeschneidplatten innerhalb einer Schneidleiste axial zueinander versetzt,
gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit folgender Merkmale:
innerhalb einer Schneidleiste (3) sind die einzelnen Wendeschneidplatten
(5) mit ihrer Schnittkantenebene (8) gegenüber dem Linienverlauf der Schneidleiste (3) geneigt, also treppenförmig
angeordnet, wobei die Schnittkantenebene (8) einer jeden Wendeschneidplatte (5) jeweils einer die Rotatonsachse
(13) einschließenden Radialebene (17) zwar angenähert, ihr gegenüber aber nach folgenden Maßgaben leicht geneigt ist:
10 Daim 2 0 097G/4
- die Schnittkantenebene (8) einer jeden Wendeschneidplatte (5) ist gegenüber der Richtung der zu ihrem radial äußersten
Schnittkantenpunkt (19) geführten, die Rotationsachse (13) einschließenden Radialebene (17) im Sinne einer Vergrößerung
des Spanwinkels um einen radialen Neigungswinkel (15) von 0,5 bis 2°, vorzugsweise von 1 bis 1,5° geneigt, und
die Schnittkantenebene (8) einer jeden Wendeschneidplatte (5) ist gegenüber der Mantel1inienrichtung (16) um einen axialen
Neigungswinkel (14) von o,5 bis 5°, vorzugsweise von 1 bis 1,5° geneigt, und zwar in der gleichen Richtung wie die
Schneidleiste (3).
2. Schrupp-Schaftfraser nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidleisten (3) weisen gegenüber der Mantellinienrichtung
(16) einen Drallwinkel (12) von 15 bis 30°, vorzugsweise etwa 22 bis 27° auf.
3. Schrupp-Schaftfraser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schnittkantenebene (8) der axial über die freie Stirnseite (22) des Frässchaftes (1) überstehenden Wendeschneidplatten
(51) gegenüber der Mantel1inienrichtung (16) um einen axialen
Neigungswinkel (14) von maximal 2° geneigt ist.
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DE (1) | DE9116913U1 (de) |
Cited By (1)
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DE102016104005A1 (de) | 2016-03-04 | 2017-09-07 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover | Fräswerkzeug |
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1991
- 1991-11-13 DE DE9116913U patent/DE9116913U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
DE102016104005A1 (de) | 2016-03-04 | 2017-09-07 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover | Fräswerkzeug |
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