DE102006037906B4

DE102006037906B4 - Milling tool and method for its production

Info

Publication number: DE102006037906B4
Application number: DE102006037906A
Authority: DE
Inventors: Manfred Becker; Frank Dolze
Original assignee: Datron AG
Current assignee: Datron Ag 64367 Muehltal De
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2026-08-12
Also published as: DE102006037906A1

Abstract

Einschneiden-Fräswerkzeug mit einem im Wesentlichen zylindrischen Körper (100), an dessen vorderem Ende die Schneide (110) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Körper (100) so geformt ist, dass der Massenschwerpunkt des Fräswerkzeugs in dessen Rotationsachse liegt.Single-cutting milling tool with a substantially cylindrical body (100), at the front end of which the cutting edge (110) is arranged, characterized in that the cylindrical body (100) is shaped such that the center of gravity of the milling tool lies in its axis of rotation.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Einschneiden-Fräswerkzeug mit einem zylindrischen Körper, an dessen Ende die Schneide angeordnet ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The invention relates to a cutting-milling tool with a cylindrical body, at the end of which the cutting edge is arranged, according to the preamble of claim 1 and a method for its production according to the preamble of claim. 6

Aus der US 5 433 655 ist ein Verfahren zum Auswuchten eines Fräswerkzeugs mit zwei Schneiden bekannt geworden, bei dem zur Beseitigung einer Unwucht der Schnittwinkel einer Schneide vergrößert wird. Durch dieses Verfahren kann die Unwucht nur in begrenztem Maße beseitigt werden. Darüber hinaus ist ein solches Verfahren nur bei einem Werkzeug mit wenigstens zwei Schneiden einsetzbar, welches von vornherein aufgrund seiner Schneidenanordnung nur kleine Unwuchten zeigt.From the US 5,433,655 has become known a method for balancing a milling tool with two cutting, in which the angle of incision of a cutting edge is increased to eliminate an imbalance. By this method, the imbalance can be eliminated only to a limited extent. In addition, such a method can only be used with a tool having at least two cutting edges, which from the outset shows only small imbalances due to its cutting arrangement.

Aus der US 5 085 540 geht ein Fräswerkzeug hervor, welches Kerben im Umfang des Werkzeugschaftes aufweist, die der Kühlmittelzu- oder abfuhr dienen. Die Kerben sind dabei so angeordnet, dass eine ausgewogene Rotation des Werkzeugs möglich ist. Durch diese Kerben ist jedoch keine Auswuchtung des Werkzeugs realisierbar.From the US 5 085 540 goes out a milling tool, which has notches in the circumference of the tool shank, which serve the coolant supply or discharge. The notches are arranged so that a balanced rotation of the tool is possible. By these notches, however, no balancing of the tool can be realized.

Einschneiden-Fräswerkzeuge werden bei computergesteuerten Bearbeitungssystemen wie beispielsweise bei den von der Anmelderin vertriebenen CNC-Bearbeitungssystemen, die zum Fräsen, Bohren und Gravieren verwendet werden, eingesetzt. Das Fräswerkzeug rotiert dabei mit 60.000 Umdrehungen pro Minute und teilweise noch größeren Drehzahlen.Cutter-milling tools are used in computer-controlled machining systems such as, for example, in the applicant's proprietary CNC machining systems used for milling, drilling, and engraving. The milling tool rotates at 60,000 revolutions per minute and sometimes even higher speeds.

Bei derart hohen Drehzahlen wirken sich selbst kleinste Unwuchten in erheblichem Maße aus. Dies äußert sich in einem erhöhten Geräuschpegel des Werkzeugs, in einem großen Lagerverschleiß der Werkzeugaufnahme und schließlich auch in einem Verschleiß des Werkzeugs selbst. Auch das Fräsergebnis, das heißt beispielsweise die Oberfläche eines mit einem solchen Fräswerkzeug bearbeiteten Werkstücks, kann Vibrationsspuren aufweisen.At such high speeds, even the smallest imbalances have a significant effect. This manifests itself in an increased noise level of the tool, in a large bearing wear of the tool holder and finally in a wear of the tool itself. The milling result, that is, for example, the surface of a machined with such a milling workpiece, may have traces of vibration.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße ausgewuchtete Einschneiden-Fräswerkzeug und das Verfahren zu seiner Herstellung haben gegenüber einem ungewuchteten Einschneider den Vorteil, dass bereits von vornherein der die Schneide tragende zylindrische Körper eines solchen unsymmetrischen und damit hinsichtlich der Unwuchten ungünstigen Werkzeugs so ausgebildet wird, dass der Massenschwerpunkt in der Rotationsachse zu liegen kommt. Der zylindrische Körper wird damit unter Berücksichtigung der an ihm befestigten Schneide so ausgestaltet, dass die Unwucht praktisch auf Null reduziert wird.The balanced cutting tool according to the invention and the method for its manufacture have the advantage over an unbalanced cutter that already from the outset the cylindrical body carrying such a asymmetrical and thus unfavorable with respect to the imbalance tool is formed so that the center of mass in the axis of rotation to come to rest. The cylindrical body is thus designed, taking into account the blade attached to it, so that the imbalance is reduced to virtually zero.

Bevorzugt wird der zylindrische Körper dabei bereits in einem Urformverfahren so hergestellt, dass er die genannten Eigenschaften aufweist. Rein prinzipiell ist es aber auch möglich, nachträglich durch Materialwegnahme, beispielsweise durch Materialabtrag, den Körper so zu verändern, dass er die gewünschte, ausgewuchtete Gestalt aufweist.In this case, the cylindrical body is preferably already produced in a primary molding process in such a way that it has the stated properties. In principle, however, it is also possible, subsequently by material removal, for example by material removal, to change the body so that it has the desired, balanced shape.

Die Bestimmung der Körpergestalt erfolgt bevorzugt durch Finite-Elemente-Berechnungen. Alternativ kann die Form des zylindrischen Körpers auch durch Modelle ermittelt werden, die fortwährend so verändert werden, bis die gewünschte ausgewuchtete Gestalt des Fräswerkzeugs entsteht. Im Falle der Urformung des Körpers, beispielsweise durch Gießen, Sintern oder Schmieden, wird beispielsweise ein durch Berechnungen erstellter Prototyp hergestellt, der die gewünschte ausgewuchtete Ausbildung aufweist.The determination of the body shape is preferably carried out by finite element calculations. Alternatively, the shape of the cylindrical body can also be determined by models that are continually changed until the desired balanced shape of the milling tool is obtained. In the case of the original shaping of the body, for example by casting, sintering or forging, for example, a prototype created by calculations is produced which has the desired balanced configuration.

Zur Erzeugung einer ausgewuchteten Gestalt des zylindrischen Körpers mit daran befestigter Schneide können beispielsweise gekrümmte Flächen, gekrümmte und sich daran anschließende ebene Flächen, im Grunde Flächen beliebiger Gestalt an dem zylindrischen Körper vorgesehen sein, abhängig von der Gestalt und dem Gewicht der an ihm befestigten Schneide.For example, to produce a balanced shape of the cylindrical body with the blade attached thereto, curved surfaces, curved and adjoining flat surfaces, basically surfaces of any shape may be provided on the cylindrical body, depending on the shape and weight of the blade attached thereto.

Bei einer sehr vorteilhaften, da einfach zu realisierenden Ausführungsform ist eine im Winkel zur Drehachse angeordnete Abschrägung vorgesehen, die auf der der Schneide abgewandten Seite angeordnet ist. Die Abschrägung kann dabei auch eine achsparallele Abflachung des Werkzeugs auf der der Schneide abgewandten Seite, also eine „Abschrägung” unter einem Winkel von 0° sein. Statt einer Abschrägung kann auch eine zylindrische Ausnehmung, ein Einstich oder dergleichen vorgesehen sein.In a very advantageous embodiment that is easy to implement, a chamfer arranged at an angle to the axis of rotation is provided which is arranged on the side facing away from the cutting edge. The chamfer can also be an axis-parallel flattening of the tool on the side facing away from the cutting edge, so be a "bevel" at an angle of 0 °. Instead of a chamfer can also be provided a cylindrical recess, a recess or the like.

Vorzugsweise ist die Abschrägung eine ebene Fläche, die insbesondere auch nachträglich besonders einfach, beispielsweise durch Abschleifen herstellbar ist.Preferably, the chamfer is a flat surface, which in particular also subsequently especially easy, for example, by grinding can be produced.

Dabei hat sich ein Winkel zur Drehachse als vorteilhaft erwiesen, der zwischen 0° und 8° liegt, die ebene Fläche also parallel zur Drehachse liegt oder im spitzen Winkel zur Drehachse derart angeordnet ist, dass sich das Fräswerkzeug zur Schneide hin verjüngt.In this case, an angle to the axis of rotation has proven to be advantageous, which is between 0 ° and 8 °, ie the flat surface is parallel to the axis of rotation or at an acute angle to the axis of rotation is arranged such that the milling tool tapers towards the cutting edge.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen der Erfindung.Further advantages and features of the invention are the subject of the following description and the drawings of embodiments of the invention.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

1a bis 1c: verschiedene Ansichten eines Fräswerkzeugs, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde; 1a to 1c : various views of a milling tool, which was produced by the method according to the invention;

2: schematisch eine Draufsicht des in 1 dargestellten Fräswerkzeugs und 2 : schematically a top view of the in 1 illustrated milling tool and

3: schematisch eine Draufsicht eines aus dem Stand der Technik bekannten unausgewuchteten Fräswerkzeugs. 3 Fig. 1 schematically shows a plan view of an unbalanced milling tool known from the prior art.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Ein Fräswerkzeug, dargestellt in 1 und 2, weist einen zylindrischen Körper 100 auf, an dessen unterem Ende eine Schneide 110 und ein Spankanal 120 angeordnet sind. Sowohl die Schneide 110 als auch der Spankanal 120 verlaufen spiralförmig.A milling tool, shown in 1 and 2 , has a cylindrical body 100 on, at the lower end of a cutting edge 110 and a chip channel 120 are arranged. Both the cutting edge 110 as well as the chip channel 120 are spiraling.

Ein solches Fräswerkzeug kommt beispielsweise in von der Anmelderin vertriebenen CNC-Bearbeitungsmaschinen zum Einsatz. Das Fräswerkzeug dreht sich dabei mit einer sehr hohen Drehzahl von mehr als 60.000 Umdrehungen pro Minute. Bei diesen hohen Drehzahlen wirken sich selbst kleinste Unwuchten nachteilig aus. Neben einem erhöhten Geräuschpegel wird durch Unwuchten ein erhöhter Verschleiß von Lagern, welche die Bearbeitungsspindel drehbeweglich lagern, hervorgerufen. Außerdem verschleißt auch das Fräswerkzeug selbst sehr schnell und das Fräsergebnis, also beispielsweise die mit diesem Fräswerkzeug erzielbare Oberfläche, kann Vibrationsspuren aufweisen. Empirische Untersuchungen haben gezeigt, dass sich das Fräswerkzeug bei derartigen hohen Drehzahlen verformt. Aufgrund dieser Verformung und aufgrund der entstehenden Vibrationen wird der Verschleiß hervorgerufen.Such a milling tool is used for example in marketed by the applicant CNC processing machines. The milling tool rotates at a very high speed of more than 60,000 revolutions per minute. At these high speeds even the smallest imbalances are detrimental. In addition to an increased noise level, imbalances cause an increased wear of bearings, which rotatably support the machining spindle. In addition, the milling tool itself wears very quickly and the milling result, so for example, the achievable with this milling surface, may have traces of vibration. Empirical studies have shown that the milling tool deforms at such high speeds. Due to this deformation and due to the resulting vibrations wear is caused.

Grundidee der Erfindung ist es nun, ein Fräswerkzeug herzustellen, dessen zylindrischer Körper unter Berücksichtigung der an ihm befestigten Schneide 110 so ausgeformt wird, dass bei einer Rotation keine Unwucht entsteht. Dies geschieht dadurch, dass der zylindrische Körper 100 so geformt wird, dass der Massenschwerpunkt in der Rotationsachse des Werkzeugs zu liegen kommt. Dies geschieht durch die nachfolgend beschriebenen Schritte. Zunächst wird beispielsweise mittels der sogenannten Finite-Elemente-Methode oder auf adäquate Weise der Schwerpunkt S des Fräswerkzeugs an jedem Punkt seiner Längsachse bestimmt. Liegt dieser außerhalb der mit M in 3 bezeichneten Drehachse, wird im Wesentlichen auf der der Schneide 110 abgewandten Seite der zylindrische Körper 100 so unsymmetrisch ausgebildet, dass der Schwerpunkt S und die Drehachse M zusammenfallen. Die unsymmetrische Ausbildung entsteht auf der der Schneide 110 abgewandten Seite des zylindrischen Körpers 100 beispielsweise dadurch, dass an dem zylindrischen Körper auf seiner im Wesentlichen der Schneide 110 abgewandten Seite eine Abschrägung, also eine im Winkel zur Drehachse schräg angeordnete Ebene 140 vorgesehen wird. Die Ebene 140 schließt dabei mit der Drehachse M einen Winkel von beispielsweise 5° ein, wie es in 1a dargestellt ist. Die Ebene 140 wird von vornherein so beim Herstellungsprozess des zylindrischen Körpers, beispielsweise durch Gießen, Sintern, Schmieden oder aufgrund von spanabhebender Bearbeitung so erzeugt. Sie kann aber auch im Nachhinein durch Materialabtrag, beispielsweise spanabhebendes Abtragen, z. B. durch Abschleifen oder Abfräsen erzeugt werden. In jedem Falle wird die Ebene 140 so angeordnet, dass der Schwerpunkt S und die Drehachse M entlang des zylindrischen Körpers zusammenfallen, wie es in 2 schematisch dargestellt ist.The basic idea of the invention is now to produce a milling tool whose cylindrical body, taking into account the blade attached to it 110 is formed so that no imbalance arises during a rotation. This happens because of the cylindrical body 100 is shaped so that the center of gravity comes to lie in the axis of rotation of the tool. This is done through the steps described below. First, for example, by means of the so-called finite element method or adequately the center of gravity S of the milling tool is determined at each point of its longitudinal axis. Is this outside with M in 3 designated axis of rotation, is essentially on the cutting edge 110 opposite side of the cylindrical body 100 so asymmetrically formed that the center of gravity S and the rotation axis M coincide. The unbalanced training arises on the cutting edge 110 opposite side of the cylindrical body 100 for example, characterized in that on the cylindrical body on its substantially the cutting edge 110 side facing away from a bevel, so at an angle to the axis of rotation obliquely arranged plane 140 is provided. The level 140 closes with the rotation axis M an angle of, for example, 5 °, as in 1a is shown. The level 140 is so from the outset so in the manufacturing process of the cylindrical body, for example by casting, sintering, forging or due to machining machining so produced. But it can also in retrospect by material removal, such as machining ablation, z. B. generated by grinding or milling. In any case, the level becomes 140 arranged so that the center of gravity S and the axis of rotation M coincide along the cylindrical body, as shown in FIG 2 is shown schematically.

Statt einer Abschrägung kann beispielsweise auch eine zylindrische Ausnehmung, ein Einstich oder dergleichen vorgesehen sein. Unter Abschrägung versteht die Erfindung dabei auch eine achsparallele Abflachung des Werkzeugs auf der der Schneide abgewandten Seite, also eine „Abschrägung” unter einem Winkel von 0°.Instead of a bevel, for example, a cylindrical recess, a recess or the like may be provided. Under bevel, the invention also means an axially parallel flattening of the tool on the side facing away from the cutting edge, ie a "bevel" at an angle of 0 °.

Durch die so hergestellte Ausnehmung in Form der Ebene 140 wird das Fräswerkzeug in keiner Weise destabilisiert oder geschwächt. Aufgrund Finite-Elemente-Berechnungen lässt sich nämlich zeigen, dass die Anbringung einer solchen Ebene 140 zwar jegliche Unwuchten weitestgehend beseitigt, das Fräswerkzeug jedoch nicht schwächt.Through the recess thus produced in the form of the plane 140 the milling tool is in no way destabilized or weakened. Because of finite element calculations, it can be shown that the attachment of such a plane 140 Although it largely eliminates any imbalance, it does not weaken the milling tool.

Claims

Cutting-milling tool with a substantially cylindrical body ( 100 ), at whose front end the cutting edge ( 110 ), characterized in that the cylindrical body ( 100 ) is shaped so that the center of gravity of the milling tool lies in its axis of rotation.

Cutting-milling tool according to claim 1, characterized in that the cylindrical body ( 100 ) arranged at an angle to the axis of rotation (M) bevel ( 140 ), which on the cutting edge ( 110 ) facing away from the side.

Cutting-milling tool according to claim 2, characterized in that the chamfer a flat surface ( 140 ).

Cutting-milling tool according to claim 3, characterized in that the flat surface ( 140 ) with the rotation axis (M) forms an angle between 0 and 8 °, ie parallel to the axis of rotation (M) or at an acute angle to the axis of rotation (M) is arranged.

Cutting-milling tool according to claim 4, characterized in that the flat surface is arranged at an angle to the axis of rotation (M) in such a way that the milling tool is directed to the cutting edge (FIG. 110 ) tapers.

Method for producing a balanced incising milling tool with a cylindrical body ( 100 ), at one end of which the cutting edge ( 110 ) is arranged, characterized in that the cylindrical body carrying the cutting edge is formed so that the center of mass (S) in the axis of rotation (M) comes to rest.

A method according to claim 6, characterized in that the cylindrical body is designed so that it is substantially on the cutting edge ( 110 ) opposite side arranged at an angle between 0 ° and 8 ° to the rotation axis (M), substantially flat surface ( 140 ) having.

Method according to claim 7, characterized in that the flat surface ( 140 ) forms an acute angle with the axis of rotation (M) of the milling tool.

Method according to claim 7 or 8, characterized in that the flat surface ( 140 ) is formed in the front region of the milling tool.

Method according to claim 9, characterized in that the flat surface ( 140 ) is arranged so that the milling tool to the cutting edge ( 110 ) tapers.

Method according to one of claims 6 to 10, characterized in that the cylindrical body is produced by material removal and / or urgeformte production.

A method according to claim 11, characterized in that the material removal is carried out by grinding and / or milling.

A method according to claim 11, characterized in that the urgeformte production by sintering and / or casting and / or forging takes place.