DE68906085T2

DE68906085T2 - Fraeswerkzeug und kassette dafuer.

Info

Publication number: DE68906085T2
Application number: DE8989850170T
Authority: DE
Inventors: Per Nilsson; Tommy S Tukala; Lars-Gunnar Wallstroem
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2009-05-24
Also published as: EP0347397A3; EP0347397A2; JPH0827U; CA1323981C; ES2039941T3; EP0347397B1; KR960011077B1; SE460346B; SE8802256D0; BR8902717A; JPH0248109A; KR900000149A; US4993890A; DE68906085D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fräswerkzeug für die spanende Bearbeitung von metallischen Werkstücken und auf eine Kassette für ein solches Werkzeug. Das Fräswerkzeug weist einen Fräswerkzeugkörper auf, der um seine Längsachse drehbar ist, sowie eine Mehrzahl von mit Einsätzen ausgerüsteten Kassetten, die an dessen Umfang montiert sind. Jede Kassette ist in eine Aussparung im Umfang des Fräswerkzeugkörpers angeordnet. Die Kassette ist dafür vorgesehen, in der Aussparung mit Hilfe einer geeigneten Klemmeinrichtung befestigt zu werden.
Ein Fräswerkzeug der vorstehend genannten Art ist in der DE-A1-31 25 185 offenbart, wobei jede Kassette in radialer und axialer Richtung durch Keile einstellbar ist. Zwei Keile bzw. Keilvorrichtungen gehören zu je einer Kassette. Eine Schraube, die sich durch die Kassette und in den Fräswerkzeugkörper hinein erstreckt, ist so angeordnet, daß sie die von der Kassette und durch die Keile während der Drehung des Fräswerkzeuges verursachten Kräfte aufnimmt bzw. absorbiert. Während des Fräsvorganges wird eine größere Rotationsgeschwindigkeit benutzt, die zu einer nach außen treibenden Kraft von 200 kg führen kann, welche auf einen Körper von beispielsweise 30 g aufgebracht wird. Dies bedeutet, daß die Schraube, welche die Kassette und den Keil hält, während des Fräsvorganges großen Biegemomenten ausgesetzt ist. Das Risiko eines Ausfalls oder Fehlers des Werkzeuges steigt mit zunehmender Gebrauchsdauer. Weiterhin besteht das Risiko, daß die Einstellung des Einsatzes in der Kassette sich während eines Arbeitsvorganges ändert. Außerdem ist es weniger wirtschaftlich und komplizierter, für jede Kassette eine Keilvorrichtung anzuordnen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Lösung für die vorstehend erwähnten Probleme bereitzustellen.
Diese Probleme werden gelöst durch ein Fräswerkzeug gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung wird jetzt genauer beschrieben unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines Fräswerkzeugkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung, gesehen in einer perspektivischen Ansicht.
Figur 2 zeigt eine ebene Draufsicht auf das in Figur 1 dargestellte Fräswerkzeug.
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht des in Figur 1 dargestellten Fräswerkzeuges.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 3.
Figuren 5 bis 7 zeigen eine Kassette, die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist, und zwar in einer ebenen Draufsicht, in einer Seitenansicht und in einer stirnseitigen Ansicht.
Figur 8 zeigt eine Teilansicht des Fräswerkzeuges, das in Figur 1 dargestellt ist.
Figur 9 zeigt eine alternative Ausführungsform des Fräswerkzeuges gemäß der Erfindung.
Figur 10 zeigt eine perspektivische Ansicht des Fräswerkzeuges gemäß Figur 1.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen Fräswerkzeugkörper 10, der eine Mehrzahl von am Umfang vorgesehenen Aussparungen 11 für die Aufnahme von mit Einsätzen ausgerüsteten Kassetten hat. Der Fräswerkzeugkörper ist so angeordnet, daß er sich um die zentrale Achse CL in Richtung R drehen kann. Die Aussparungen 11 sind gleichmäßig um den Umfang des Körpers 10 verteilt; in diesem Fall sind vier Aussparungen vorgesehen. Jede Aussparung besteht aus einer rückwärtigen Stützfläche 12, gesehen in Drehrichtung R, und einer vorn angeordneten Stützfläche 13, die über eine, zu einem wesentlichen Teil zylindrisch geformte Aussparung 14 miteinander verbunden sind. Diese Aussparung 14 kann wahlweise auch andere Formen haben, z.B. eine ovale, eine rechteckige oder sonstige Form.
Die Stütz- bzw. Halteflächen 12 und 13 sind im wesentlichen eben und parallel. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind diese Flächen 12 und 13 auch bezüglich der zentralen Achse CL geneigt. Die hintere Stützfläche 12 ebenso wie die Aussparung 18 erstrecken sich von der unteren Seite 10A des Fräswerkzeugkörpers bis zumindest zu einem oberen Sockel 10B des Werkzeugkörpers. Die Aussparung 14 ist näherungsweise rechtwinklig bezüglich der unteren Seite 10A des Fräswerkzeuges ausgerichtet. Die vorn angeordnete Stütz- bzw. Haltefläche 13 hat in Axialrichtung des Fräswerkzeuges ein kürzeres Maß als die hintere Stützfläche 12. Die vorn angeordnete Stützfläche 13 ist an einem oder mehreren Armen 15 angeordnet, die mit dem Fräswerkzeugkörper 10 einstückig sind; wobei im vorliegenden Fall zwei von diesen Armen vorgesehen sind. Die Stützfläche 13 ist vorn, in Drehrichtung R, über einen vorspringenden Stirnflächenabschnitt 17 mit einem konkaven Spanraum 16 verbunden. Jeder Arm 15 ist mit einem ausgesparten, sanft gekrümmten Abschnitt 18 in der Nähe der Unterseite 10A des Fräswerkzeuges versehen, um den Spanfluß zu erleichtern.
Zwei Löcher 19 und 20 sind in den Armen 15 und in der rückwärtigen Stützfläche 12 vorgesehen, wobei jede Bohrung entlang einer gemeinsamen Mittellinie orientiert ist und die Mittellinie bzw. Zentrallinie vorzugsweise senkrecht zur hinteren Stützfläche 12 ausgerichtet ist. Diese Mittellinie kann wahlweise auch unter einem stumpfen oder spitzen Winkel bezüglich der Stützfläche 12 ausgerichtet sein. Das Loch 20 ist nicht mit einem Gewinde versehen und erstreckt sich nach vorn zu einem ausgesparten Abschnitt 21 in dem Spanraum 16 über eine ebene Schulter 22. Die Arme 15 sind voneinander durch einen Schlitz 30 getrennt. Die Schultern 22 sind im wesentlichen planparallel zu der Stützfläche 13. Die Aussparung 21 ist zu dem Zweck angeordnet, daß der Spanabfluß und auch die Montage des Werkzeuges ermöglicht bzw. erleichtert werden. Die Bohrungen 19, die in der rückwärtigen Stützfläche 12 vorgesehen sind, sind mit Gewinde versehen. Die kleinste Dicke t des Armes 15, gemessen zwischen dem Spanraum 16 und der Aussparung 14 (Figur 8) beträgt weniger als der kleinste Abstand a zwischen den Stützflächen 12 und 13. Der Abstand a ist beträchtlich kleiner als der Durchmesser der Aussparung 14. Der innere bzw. eingeschlossene Winkel zwischen der vorn angeordneten Stützfläche 13 und dem Spanraum 16 im Bereich des Stirnflächenabschnittes 17 beträgt maximal 10º. Die vorn angeordnete Stützfläche 13 verläuft im wesentlichen parallel zu der Schulter 22.
In den Figuren 5 bis 7 ist eine mit einem Einsatz ausgerüstete Kassette 23 dargestellt, die dafür ausgelegt ist, an dem oben beschriebenen Fräswerkzeugkörper angebracht zu werden. Ein Schneideinsatz 24 ist in einem Sitz der Kassette mit Hilfe einer Schraube angeordnet. Der Einsatz könnte aus einem Sintercarbid, aus Keramik oder aus irgend einem anderen Typ von Hartmetall hergestellt sein, das einen Korpus mit einem oder mehreren Spitzen mit Schneidkanten aus Diamant oder kubischem Bohrnitrit aufweist. Die Kassette 23 hat eine ebene Randfläche 25, die als eine Anlagefläche für eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist. Die Kassette hat zwei nicht mit Gewindebohrung versehene Löcher 26 für die Aufnahme von Gewindeabschnitten. Die Kassette ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt und weist eine Anzahl von Freiflächen auf, um das Auftreten von Werkstückspuren während des Fräsvorganges zu vermeiden. Die Kassette hat eine hintere Fläche 27 und eine vordere Fläche 28, die eben und parallel sind. Die Bohrungen 26 sind hauptsächlich senkrecht zu den Oberflächen 27, 28 orientiert. Die Kassette 23 kann aus Stahl hergestellt sein, kann direkt aus Pulvermaterial gepreßt oder aus einem Stahlrohling geschliffen sein. Statt den Einsatz 24, wie zuvor erwähnt, auszugestalten, könnte eine Ecke aus Keramik, kubischem Bohrnitrit oder Diamant hergestellt und an die Kassette hart angelötet oder in letzterer eingesintert sein.
Die vorn angeordnete Stützfläche des Fräswerkzeuges kann wahlweise relativ zu der rückwärtigen Stützfläche 12 geneigt sein, wie in Figur 9 dargestellt, welche einen Querschnitt zwischen den Armen 15 zeigt. In einem Fall divergieren die Stützflächen 12 und 13' in radialer Richtung nach außen, wie in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, wodurch eine gleichmäßig verteilte Klemmkraft auf die planparallele Kassette ausgeübt werden kann. In diesem Fall in der Winkel _, den man erhält, 1º oder kleiner. Im anderen Fall konvergieren die Flächen 12 und 13" in radialer Richtung nach außen, wie in der Vergrößerung dargestellt ist, und bilden einen Winkel_von etwa 5º, wodurch die Kassette während der Montage keilartig eingeklemmt wird, ohne die Unterstützung der Schrauben 29. Die Kassette ist zumindest teilweise keilförmig, wobei die Nase des Keiles in radialer Richtung nach außen gerichtet ist, so daß der Widerstand gegenüber dem nach außen Treiben bzw. Schleudern verbessert werden kann.
Die Montage der Kassette 23 in dem Fräswerkzeugkörper 10 wird im folgenden unter Bezug primär auf die Figuren 8 und 10 beschrieben. Die mit einem Einsatz ausgerüstete Kassette 23 wird manuell in die Aussparung 11 entlang der Aussparung 14 und in deren Nähe eingeführt, bis die Kassette eine näherungsweise korrekte Position erreicht hat. Eventuell könnten die Arme 15 mit Hilfe der Schrauben 29 etwas vorgedehnt bzw. vorgespannt werden in Verbindung mit der Montage der Kassette, so daß der Abstand zwischen den Flächen 12 und 13 abnimmt und so daß der Winkel zwischen diesen Flächen zunimmt. Die Kassette wird daraufhin von Hand in radialer Richtung nach außen gedrückt, so daß sie sich keilartig zwischen die vordere Stützfläche 13 und die rückwärtige Stützfläche 12 einpaßt. Daraufhin wird eine Einstelleinrichtung (nicht dargestellt) eingesetzt, welche in der Aussparung 14 von der Unterseite eine Keilwirkung hervorbringt mit dem Zweck, daß die Kassette in radialer Richtung nach außen gedrückt wird, um so den Einsatz in Winkelrichtung zu positionieren und einzustellen. Eine andere oder dieselbe Einstelleinrichtung (nicht dargestellt) übt eine Verschiebung bzw. Verschiebungswirkung auf die Kassette in axialer Richtung bezüglich ihrer gewünschten Position aus. Wenn die Kassette diese Position erreicht hat, werden die Schrauben 29 eingesetzt, wenn der Arm 15 nicht vorgespannt ist, durch die Bohrungen 20 und 26 und werden in den Bohrungen 19 in der rückwärtigen Stützfläche 12 fest angezogen. Wenn jede Schraube 29 angezogen wird, bewirkt man, daß der Arm 15 die Kassette fest gegen die Stützfläche 12 preßt. Wenn aus irgend einem Grunde die Kassette verschoben ist, bevor die Schraube 29 festgezogen wird, wird letztere gelöst, so daß die Position der Kassette eingestellt werden kann, aufgrund der Tatsache, daß die Schraube in der Bohrung 26 der Kassette mit einer Spielpassung angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kassette 23 mit zwei Bohrungen versehen, welche die Möglichkeit verbessern, ein stabiles und verkippungsfreies Verklemmen der Kassette zu erreichen im Gegensatz zu einer Kassette, die nur eine Bohrung hat.
Wenn das Fräswerkzeug demontiert bzw. auseinander gebaut wird, wird die Schraube 29 entfernt und die Kassette 23 wird nach innen in Richtung auf die Aussparung 14 gedrückt, wodurch der Klemmdruck an der Kassette bzw. um die Kassette herum nachläßt und die Kassette freigegeben wird. Wahlweise läßt der Klemmdruck um die Kassette herum vollständig nach, zu demselben Zeitpunkt, zu welchem die Schraube gelöst wird, wodurch die Kassette demontiert werden kann. Damit bezieht sich die Erfindung also auf ein Fräswerkzeug, das Aussparungen für die Aufnahme von Kassetten hat. Das Fräswerkzeug hat keine Einstelleinrichtungen und die auf jede Kassette ausgeübte, nach außen treibende Kraft bzw. Schleuderkraft kann minimiert werden. Die Schraube, welche von dem Arm in Richtung auf die Kassette einen Druck ausübt, wird auf beiden Seiten der Kassette gehaltert und die Schraube kann deshalb nicht gebogen werden. Die radial innere Fläche der Kassette steht während des Fräsvorganges nicht in Anlage zu irgend einer anderen Fläche. Für den Fall, daß es nicht wünschenswert ist, eine in radialer Richtung einstellbare Kassette zu haben, könnte die Kassette 23' auch so ausgelegt werden, daß sie an der Aussparung 14 anschlägt entsprechend der gestrichelten Linie 25' in Figur 8. Das Fräswerkzeug ist relativ preiswert und einfach herzustellen.

Claims

1. Fräswerkzeug für die spanende Bearbeitung von metallischen Werkstücken, mit einem Fräswerkzeugkörper (10), der um seine Längsachse (CL) in einer Drehrichtung (R) drehbar ist und eine Mehrzahl von mit einem Einsatz ausgerüsteten Kassetten (23, 23') hat, wobei jede derartige Kassette in einer Aussparung (11) in dem Umfang des Fräswerkzeuges aufgenommen ist und jede Kassette in ihrer Aussparung durch eine Klemmeinrichtung (29) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klemmarm (15), der einstückig mit dem Werkzeugkörper (10) ist, jeder Kassette zugeordnet ist, um die Kassette (23, 23') in einer Richtung auf eine rückwärtige Stützfläche (12) in der Aussparung zu, gesehen in der Drehrichtung (R), festzuklemmen.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmarm (15) erste und zweite miteinander verbundene Arme aufweist und daß die Klemmeinrichtung (29) erste und zweite lösbare Klemmittel hat, die neben jeder der Aussparungen angeordnet sind, um mit jeweils einem der ersten und zweiten Arme in Kontakt zu treten, um die ersten und zweiten Arme getrennt gegen die Kassette festzuklemmen.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Aussparung (11) durch hinten und vorn angeordnete Stützflächen (12, 13) begrenzt ist, die relativ zueinander geneigt sind.

4. Fräswerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kassette, zumindest teilweise keilförmig ist, wodurch der Spitzenabschnitt des Keiles in radialer Richtung nach außen gerichtet ist.

5. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kassette (23) eine vordere Fläche (28) und eine rückwärtige Fläche (27) aufweist, wobei die Flächen eben und parallel zueinander sind.

6. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schrauben (29) durch Öffnungen (25, 26) der Kassetten hindurch montierbar sind, um die Arme (15) gegen die Kassette (23) zu klemmen.

7. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette (23) und der Fräswerkzeugkörper (10) einen Freiraum radial innerhalb der Kassette bereitstellen.

8. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette (23') so vorgesehen ist, daß eine radial innenliegende Fläche (25') derselben in Anlage an einem radial inneren Abschnitt (14) der Aussparung (11) liegt.

9. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (11) sich von einer Unterseite (10A) zu einer Oberseite (10B) des Fräswerkzeuges erstreckt, wobei die Aussparung (11) ein im wesentlichen flache, hintere Stützfläche (12) und eine im wesentlichen flache, aufgeteilte vordere Stützfläche (13', 13") aufweist, die über eine Aussparung (14) miteinander verbunden sind, wodurch die vordere Stützfläche (13', 13") Teil der einstückigen Arme (15) ist.

10. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Klemmarme (15) mit einem ausgesparten Abschnitt (18) in der Nähe der Unterseite (10A) des Fräsmesserkörpers versehen ist, um so den Spanabfluß zu erleichtern.