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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fräswerkzeug mit einem walzenförmigen zumindest einseitig aufspannbaren Grundkörper, welcher im Arbeitsbereich umfänglich Schneidelemente, vorzugsweise Wendeschneidplatten, deren Schneidkanten bei der Drehung des Werkzeuges eine koaxiale Arbeitsfläche bzw. eine dergleichen im wesentlichen glatte Schneidenflugfläche bilden, trägt, zur Bearbeitung von zumindest Teilen einer achsnormalen bzw stirnseitigen oder achsschrägen bzw kegeligen Fläche eines um die Achse drehbaren Werkstückes, wobei das Werkzeug eine im Vergleich mit dem Durchmesser grössere Längserstreckung der Arbeitsfläche besitzt.
Fräswerkzeuge der eingangs genannten Art werden zum materialabtragenden Bearbeiten von Bauteilen eingesetzt, wobei an einem Drehkörper durch eine zumeist lösbare Verbindung auf-bzw. eingesetzte Schneidelemente die Spanbildung bewirken. Ein Bohr-Fräswerkzeug der genannten Art, das sowohl zum Bohren In das volle Material als auch zum Kopierfräsen geeignet ist, offenbart AT-001180 U1. Aus der DE 38 12 150 A1 ist beispielsweise ein spiralverzahntes Werkzeug bekannt geworden, bei welchem die Schneidkanten aller Einsätze zusammen eine kontinuierliche und ununterbrochene Schneidlinie mit gestuftem Verlauf bilden.
Wichtige Faktoren für eine wirtschaftliche Abspanung und für ein Erstellen einer hochwertigen Bearbeitungsoberfläche sind, insbesondere bei der Metallbearbeitung, das Ausmass der Relativewegung zwischen dem im Eingriff stehenden Schneidelement mit der spanbildenden Schneidkante und der Werkstückoberfläche sowie die Spanungstiefe bzw. die Spandicke. Diese Zerspanungsparameter wirken sich auf die Abspanungsleistung, die Standzeit des Werkzeuges und gegebenenfalls auf die erreichbare Güte und Genauigkeit der Bearbeitung aus
Bei einer gewählten Schneidengeometrie der Elemente bzw Wendeschneidplatten können beispielsweise bel Verwendung eines angemessen grossen Vorschubweges vorteilhaft dicke Spane abgetragen werden, wobei eine hohe Wirtschaftlichkeit, Genauigkeit und Oberflächengüte der Bearbeitung erreichbar sind.
Ein kleiner Vorschubweg der Schneidelemente hingegen bewirkt auch bei grösseren Spanungstlefen einen Abtrag von dünnen Spänen vom Werkstück, wobei es oftmals zu einem sogenannten Drücken des Werkzeuges bei der Schnittbildung kommt. Dieses Drücken verursacht vielfach einen hohen Werkzeugverschleiss oder einen Bruch desselben und kann auch zu einer schlechten und ungenauen Bearbeitungsoberfläche führen. Von den Herstellern der Werkzeuge und/oder der Schneidelemente wird daher zumeist die vorzusehende Umdrehungszahl bzw. die dergleichen Schnittgeschwindigkeit sowie gegebenenfalls die Schnittiefe oder Spanstärke angegeben, um entsprechende Zerspanungsleistungen zu erreichen.
Für eine spanabhebende Bearbeitung der Stirn- oder Kegeifiache eines sich gleichzeitig zumindest teilweise drehenden Werkstückes kann beispielsweise ein rotierendes Werkzeug mit geringer Arbeitsfiächen ! änge eingesetzt werden, weiches Werkzeug zumeist von aussen beginnend über den zu bearbeitenden Bereich des Werkstückes bei Drehung desselben vorgeschoben wird. Erfolgt dabei eine Annäherung des Bearbeitungsbereiches an die Werkstückachse und in der Folge eine Unterschreitung des in Grenzen vorgesehenen Vorschubweges der Schneidelemente, kann die Drehzahl des Fräswerkzeuges vermindert oder jene des Werkstückes vergrössert werden, um eine erwünschte Spandicke zu erhalten und ein Drücken des Werkzeuges zu vermeiden.
Eine derartige Bearbeitung eines Werkstückes kann zwar eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächengüte bei geringer Werkzeugbelastung erbringen, besitzt jedoch die Nachteile eines grossen maschinen- und regeltechnischen Aufwandes bei langen Bearbeitungszeiten.
Für eine vorhin dargelegte Bearbeitung ist es auch moglich, ein Fräswerkzeug zu verwenden, weiches eine vergrösserte Arbeitsflächenlänge, vorzugsweise eine die jeweils zu bearbeitende Zone am Werkstück überschreitende Längserstreckung, aufweist, so dass eine Abspanung einer Stirn- oder Kegelfläche mit einer Werkzeuganstellung erfolgen kann. Eine stirnseitige Bearbeitung mit einem derart gebildeten rotierenden Werkzeug Ist zwar einfach einstell- und durchführbar, besitzt jedoch den Nachteil, dass der im Aussenbereich vorgesehene Vorschubweg der Schneidelemente am Werkstück in Richtung zur Werkstückachse verringert ist, was in der distalen Fräserzone verkleinerte Spandicken bewirkt und ein Drücken des Werkzeuges verursachen kann.
Ein Drücken des Werkzeuges in dem von der Aufspannstelle entfernt liegenden Bereich führt jedoch nicht nur, wie vorher dargestellt, zu einer hohen Belastung der Schneidteile, sondern auch zu einer Biegewechselbeanspruchung des Grundkörpers und erhöht dadurch die Initiation von Dauerbrüchen
Die Erfindung bezweckt eine Vermeidung der Nachteile der bekannten Fräswerkzeuge und
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setzt sich zum Ziel, ein neues Werkzeug zu schaffen, mit welchem bei einer stirnseitigen Bearbeitung eines sich drehenden Werkstückes die Spandicke weitgehend konstant bzw. unabhängig vom Achsabstand erstellbar ist.
Dieses Ziel wird bei einem gattungsgemässen Fräswerkzeug dadurch erreicht, dass die Anzahl der umfänglich angeordneten Schneidelemente und/oder deren Schneidkantenlänge über die Längserstreckung der Arbeitsfläche des Fräswerkzeuges unterschiedlich ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die örtlich wirksame Zähnezahl des Fräsers an der zu bearbeitenden Stirn- oder Kegelfläche des Werkstückes derart ausrichtbar ist, dass Späne mit einer vom Achsabstand weitgehend unabhängigen, im wesentlichen gleichen Dicke abgetragen werden. Dadurch kann ein etwa gleich grosser Vorschub pro Schneide über die gesamte im Eingriff befindliche Länge des Werkzeuges erreicht und ein Drücken desselben verhindert werden. Ein weiterer Vorteil ist in der Einsparung von Schneidteilen am distalen Teil des Fräsers zu sehen.
Besonders hohe Abspanungsleistungen vom Werkstück sind erreichbar, wenn in günstiger Weise die Anzahl der Schneidelemente, insbesondere der Wendeschneidplatten, der Arbeitsfläche in Richtung der Aufspannung mit einer Faktor von mindestens 2, vorzugsweise 3, 1, ansteigend ist.
Wenn, wie weiters in vorteilhafter Weise vorgesehen sein kann, die Schneidelemente in spiralförmigen Schneidelementenreihen die Arbeitsfläche bildend am Grundkörper angeordnet sind, sind bei der Abspanung höchste Güte und Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche erreichbar.
Günstige Zerspanungsbedingungen über die gesamte Bearbeitungsfläche werden erstellt, wenn die Anzahl der umfänglich angeordneten Schneidelemente proportional oder unterproportio- nal über die Längserstreckung der Arbeitsfläche ansteigend ist.
Profilierte Stirn- oder Kegelflächen am Werkstück, aber auch gegebenenfalls geringe Biegespannungen im Werkzeug und somit besondere Bearbeitungsgenauigkeit sind erreichbar, wenn der Grundkörper im Bereich der Arbeitsfläche zumindest teilweise kegelstumpfförmig und/oder stufenförmig ausgebildet ist.
Wenn weiters die Arbeitsfläche in Richtung der Axe zumindest teilweise gekrümmt ausgebildet ist, können einfach und in einem Arbeitsgang stirnseitige Rundungen gegebenenfalls um Zapfen, zum Beispiel Kurbelwellenzapfen, am Werkstück erstellt werden.
Im folgendes wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 Bearbeitung einer stirnseitigen Fläche einer Kurbelwelle schematisch
Fig. 2 Fräswerkzeug mit zylindrischer Mantelfläche
Fig. 3 Bearbeitung einer stirnseitigen Fläche einer Kurbelwelle (schematisch) mit Ausrundung zum Abbau der Spannungsspitzen im Zapfenbereich.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Fräswerkzeug 1 bei einer Bearbeitung einer axnormalen Fläche eines Werkstückes 2, im gegebenen Fall einer Kurbelwelle. Das Fräswerkzeug 1 weist einen zylindrischen Grundkörper 10 auf, ist in einer Aufspannung 12 festgelegt und um die Längsachse 11 drehend angetrieben. Das Werkstück 2 bzw. die Kurbelwelle ist beispielsweise um eine Längsachse 21 drehbar eingespannt. Bei einer Drehung des Werkstückes 2 erfolgt an einer Bearbeitungsfläche 22 durch das rotierende Werkzeug 1 eine Abspanung, wobei ein zu zerspanendes Volumen im Bereich X im Vergleich mit jenem in einem Bereich Y vergrössert ist, weil der Bereich X einen grösseren Abstand x von der Achse 21, um welche das Werkstück 2 beim Bearbeitungsvorgang gedreht wird, aufweist.
Erfindungsgemäss besitzt nun das Werkzeug 1 bzw. dessen Arbeitsfläche 13 im Bereich X eine höhere Anzahl von umfänglich angeordneten Schneidelementen 14, so dass im gesamten Bearbeitungsbereich 22 eine Oberflächenschicht mit etwa gleicher Spandicke abgetragen wird.
Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Werkzeug 1 bestehend aus einem Grundkörper 10 mit einem Aufspannteil 12. Schneidelemente 14, vorzugsweise Wendeschneidplatten, sind am Grundkörper 10, eine Arbeitsfläche 13 bildend, derart angeordnet, dass in Richtung der Aufspannung 12 eine Schraubenlinie a gebildet wird, wobei sich entlang dieser Schraubenlinie a der jeweilige Abstand zum vorgeordneten Schneidteil 14 verkürzt. Mittels dieser Schraubenlinie a, die ein-oder mehrgängig ausgebildet sein kann, und einem zur Einspannung 12 hin jeweils verkürzter Schneidplattenabstand wird eine vorteilhaft ansteigende, für die Abspanung wirksame Zähnezahl erreicht, die
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eine besonders vorteilhafte und wirtschaftliche Bearbeitung der Stirnfläche 22 der Kurbelwelle 2 ermöglicht.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Werkzeuges 1 mit einer endenseitig gekrümmten Arbeitsfläche 13 zur Erstellung einer Ausrundung im Bereich eines Zapfens einer Kurbelwelle 2.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fräswerkzeug (1) mit einem walzenförmigen, zumindest einseitig aufspannbaren Grund- körper, weicher im Arbeitsbereich umfänglich Schneidelemente, vorzugsweise Wende- schneidplatten, deren Schneidkanten bei Drehung des Werkzeuges eine koaxiale Arbeits- fläche bzw. eine dergleichen im wesentlichen glatte Schneidenflugfläche bilden, trägt, zur
Bearbeitung von zumindest Teilen einer achsnormalen bzw. stirnseitigen oder achsschrä- gen bzw. kegeligen Fläche eines um eine Achse drehbaren Werkstückes (2), wobei das
Werkzeug (1) eine im Vergleich mit dem Durchmesser grössere Längserstreckung der Ar- beitsfläche (13) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der umfänglich ange- ordneten Schneidelemente (14) und/oder deren Schneidkantenlänge über die Längs- erstreckung der Arbeitsfläche (13) des Fräswerkzeuges unterschiedlich ist.