DE102011078898A1 - Milling process and milling tool - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, insbesondere zum Fräsen von Fasen, bei dem auf einem rotierenden Fräskopf (4) angeordnete Schneiden (5) unter Abtrennung von Material nacheinander durch ein Werkstück bewegt werden, und ein Fräswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens, das einen drehbaren Fräskopf (4) mit Schneiden aufweist. Erfindungsgemäß werden zumindest zwei der Schneiden (6) in verschiedenen Winkeln (α, β) zur jeweils bei ihnen verlaufenden Mantellinien (M) des Fräskopfs bewegt. Zweckmäßigerweise unterscheiden sich zumindest die Winkel (α, β) der in einer Rotationsrichtung (r) des Fräskopfs (4) gesehen jeweils hintereinander, versetzt zueinander und/oder nebeneinander angeordneten Schneiden (6) voneinander.The invention relates to a method, in particular for milling chamfers, in which cutting edges (5) arranged on a rotating milling head (4) are moved successively through a workpiece while separating material, and a milling tool for carrying out the method comprising a rotatable milling head (US Pat. 4) with cutting. According to the invention, at least two of the cutting edges (6) are moved at different angles (α, β) to the generating lines (M) of the milling head extending in each case. Expediently, at least the angles (α, β) of the cutting heads (4) seen in a direction of rotation (r) differ in each case one behind the other, offset from each other and / or juxtaposed cutting edges (6).
Description
Die Erfindung betrifft ein Fräsverfahren, insbesondere zum Fräsen von Fasen, bei dem auf einem rotierenden Fräskopf angeordnete Schneiden unter Abtrennung von Material nacheinander durch ein Werkstück bewegt werden, und ein Fräswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens, das einen drehbaren Fräskopf mit Schneiden aufweist.The invention relates to a milling method, in particular for milling chamfers, in which arranged on a rotating milling head cutting are moved sequentially through a workpiece with separation of material, and a milling tool for performing the method having a rotatable milling head with cutting.
Ein solches Verfahren ist durch Benutzung bekannt. Ein rotierender Fräskopf, auf dessen Mantelfläche in Drehrichtung gesehen hintereinander Schneidplatten angeordnet sind, wird entlang eines Werkstücks bewegt, so dass die Schneidplatten nacheinander in das Werkstück eindringen und unter Bildung von Spänen nach und nach Material von dem Werkstück abtrennen.Such a method is known by use. A rotating milling head, on the lateral surface seen in the direction of rotation successively cutting plates are arranged, is moved along a workpiece, so that the cutting plates successively penetrate into the workpiece and with the formation of chips gradually separate material from the workpiece.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Fräsverfahren und das Fräswerkzeug zu verbessern.The invention has for its object to improve the milling process and the milling tool.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest zwei der Schneiden in verschiedenen Winkeln zu jeweils bei ihnen verlaufenden Mantellinien des Fräskopfs bewegt werden bzw. angeordnet sind.According to the invention, the object is achieved in that at least two of the cutting edges are moved or arranged at different angles to respective generating lines of the milling head.
Werden die Schneiden derart bewegt bzw. sind sie derart angeordnet, dass die Winkel der in Rotationsrichtung gesehen, vorzugsweise fluchtend, hintereinander bewegten bzw. angeordneten Schneiden voneinander unterschiedlich sind, dringen die Schneiden nacheinander auf unterschiedliche Weise in das Material ein. Es wird sichergestellt, dass die Schneiden stets zuerst mit einer ihrer Seiten und nicht zugleich auf ihrer ganzen Länge in das Werkstück eindringen. Das Material wird deshalb von dem Werkstück eher abgeschält als herausgeschlagen, sodass beim Fräsen an den Schneiden eine verhältnismäßig geringe Belastung anliegt. Der Lauf des Fräskopfs wird sowohl beim Gegenlauffräsen als auch beim Gleichlauffräsen ruhiger, es können größere Schnittleistungen erreicht werden und die Lebensdauer der Schneiden wird größer. Als besonders vorteilhaft erweist sich das Fräsverfahren beim Gegenlauffräsen mit einem manuell zu führenden Fräswerkzeug.If the cutting edges are moved or arranged in such a way that the angles of the cutting edges, viewed in the direction of rotation, preferably in alignment with one another, are different, the cutting edges successively penetrate the material in different ways. It is ensured that the cutting edges always penetrate into the workpiece first with one of its sides and not at the same time along its entire length. The material is therefore peeled from the workpiece rather than knocked out, so that when milling on the cutting a relatively low load applied. The run of the milling head is quieter for both face milling and synchronous milling, greater cutting performance can be achieved and the life of the cutting edges is increased. The milling method proves to be particularly advantageous in up-cutting milling with a milling tool that is to be guided manually.
Zweckmäßigerweise weisen die Schneiden dieselbe Form auf und sind vorzugsweise gerade und sind ggf. mit abgewinkelten oder abgerundeten Ecken versehen oder weisen zumindest einen geraden Abschnitt auf. Sind sie schräg zu einer Mantellinie des Fräskopfs und auf der Mantelfläche im Verhältnis zueinander verkippt angeordnet, weisen die Schneiden beim Vergleich untereinander entlang der Schneiden unterschiedliche Abstände zur Rotationsachse des Fräskopfs auf, sodass die hintereinander angeordneten Schneiden bei der erfindungsgemäßen Anordnung Schnittbahnen unterschiedlicher Formen in das Werkstück schneiden.Conveniently, the blades have the same shape and are preferably straight and are optionally provided with angled or rounded corners or at least have a straight section. Are they inclined to a surface line of the milling head and tilted on the lateral surface in relation to each other, the cutting edges when compared with each other along the cutting different distances to the axis of rotation of the milling head, so that the successively arranged cutting in the inventive arrangement cutting paths of different shapes in the workpiece to cut.
Liegt z. B. eine der geraden Schneiden mit ihrer Mitte auf der Mantellinie eines zylindrischen Fräskopfs auf, sind ihre Enden, abhängig von dem Winkel der Schneide zur Mantellinie und von der Länge der Schneide, in einem größeren Abstand von der Rotationsachse angeordnet als ihre Mitte. Sie schneidet in das Werkstück eine konvexe Form ein. Eine andere, hinter der letztgenannten Schneide in einem anderen Winkel zur Mantellinie angeordnete Schneide schneidet eine konvexe Schnittbahn mit einer anderen Krümmung.Is z. B. one of the straight cutting with its center on the generatrix of a cylindrical milling head, their ends, depending on the angle of the cutting edge to the generatrix and the length of the cutting edge, are arranged at a greater distance from the axis of rotation than its center. It cuts a convex shape into the workpiece. Another, arranged behind the latter cutting edge at a different angle to the surface line cutter cuts a convex cutting path with a different curvature.
Analog gilt auch für einen konischen Fräskopf, dass je nach Ausrichtung der Schneiden unterschiedliche Schnittbahnen geschnitten werden.The same applies to a conical milling head that different cutting paths are cut depending on the orientation of the cutting edges.
Vorteilhaft schneiden die einzelnen Schneiden, je nach Vorschub, mit dem das Fräswerkzeug bewegt wird, das Werkstück mit verschiedenen Abschnitten und teilen sich auf diese Weise die Schnittarbeit auf. Es kann mit einer verhältnismäßig geringen Anpresskraft und mit hohem Vorschub gefräst werden.Advantageously, the individual cutting edges, depending on the feed, with which the milling tool is moved, the workpiece with different sections and share in this way the cutting work on. It can be milled with a relatively low contact force and high feed.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneiden zusätzlich zu der genannten Verkippung auf der Mantelfläche, die auch durch eine Projektion der Schneiden senkrecht auf die Rotationsachse beschrieben werden kann, oder alternativ dazu bei Projektion der Schneiden auf eine Ebene, die die Rotationsachse und die jeweilige Mantellinie des Fräskopfs einschließt, in den verschiedenen Winkeln zu den jeweiligen Mantellinien angeordnet, d. h. die Schneiden sind bezogen auf die jeweilige Mantellinien in radialer Richtung zueinander verkippt angeordnet.In one embodiment of the invention, the cutting edges in addition to the said tilting on the lateral surface, which can also be described by a projection of the cutting perpendicular to the axis of rotation, or alternatively in projection of the cutting on a plane which the axis of rotation and the respective surface line of the milling head, arranged at the various angles to the respective generatrices, d. H. the cutting edges are arranged tilted relative to each other in the radial direction relative to each other.
Während es vorstellbar wäre, die Schneiden lediglich in der letztgenannten Richtung zu verkippen, um zu erreichen, dass jede der Schneiden das Material lediglich mit einer Hälfte abtrennt, wird es durch die Kombination der Verkippung in die beiden Richtungen möglich, die Schnittbahnen der Schneiden mehr aneinander anzupassen und die resultierende Schnittfläche besser einer Gerade anzunähern.While it would be conceivable to tilt the cutters only in the latter direction, in order to achieve that each of the cutters separates the material with only one half, it becomes possible by the combination of the tilting in the two directions, the cutting paths of the cutters more together better to approximate the resulting cut surface to a straight line.
Zweckmäßigerweise sind die Schneiden im Verhältnis zu den jeweiligen Mantellinien in die selbe Richtung verkippt angeordnet, d. h. die Winkel zwischen den Schneiden und den jeweiligen Mantellinien weisen dieselben Vorzeichen auf, und/oder in unterschiedlichen Richtungen zueinander verkippt angeordnet, d. h. die Winkel weisen unterschiedliche Vorzeichen auf. Während im erstgenannten Fall zur Erreichung der genannten Wirkungen die Winkel unterschiedliche Beträge aufweisen müssen, können sie im letztgenannten Fall dieselben Beträge aufweisen.The cutting edges are expediently tilted in the same direction relative to the respective generating lines, ie the angles between the cutting edges and the respective generating lines have the same signs and / or are tilted in different directions relative to one another, ie the angles have different signs. While in the former case the angles must have different amounts in order to achieve the mentioned effects they have the same amounts in the latter case.
Zweckmäßigerweise ist zumindest eine der Schneiden in einer durch die Mantellinie und die Rotationsachse aufgespannten Ebene parallel zur Mantellinie angeordnet, sodass diese das Material in einer geraden Schnittbahn vom Werkstück trennt und insbesondere aus einem gekrümmten Bereich der konvexe Schnittbahn, die vorher durch eine im Winkel zur Mantellinie angeordneten Schneide gebildet worden ist, trennt. Diese Schneide wird dann vorzugsweise derart angeordnet, dass ihre Enden in demselben Abstand zur Drehachse angeordnet sind, wie die Enden der am weitesten von der Mantellinie verkippten Schneide.Conveniently, at least one of the cutting edges is arranged in a plane defined by the generating line and the axis of rotation plane parallel to the surface line, so that it separates the material in a straight cutting path from the workpiece and in particular from a curved portion of the convex cutting path, previously by an angle to the surface line arranged cutting edge has been formed, separates. This cutting edge is then preferably arranged such that its ends are arranged at the same distance from the axis of rotation as the ends of the cutting edge furthest from the generating line.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneiden in den jeweiligen Winkeln, insbesondere Winkeldifferenzen zwischen unmittelbar benachbarter Schneiden, in Funktion vom Vorschub des Fräswerkzeugs und somit in Funktion von einer Dicke erzeugter Späne, insbesondere vom Vorschub pro Schneide, der Länge der Schneiden und dem zu bearbeitenden Material angeordnet. Bei maschinell geführten Fräswerkzeugen können somit die Winkel, der Vorschub unter Berücksichtigung des zu fräsenden Materials aufeinander abgestimmt werden. Bei manuell geführten Fräswerkzeugen ergibt sich der optimale Vorschub beim Fräsen von selbst, da spürbar ist, ob das Fräswerkzeug ruhig läuft und sich gut führen lässt oder beispielsweise ruckelt.In a further embodiment of the invention, the cutting edges in the respective angles, in particular angular differences between immediately adjacent cutting, in function of the feed of the milling tool and thus in function of a thickness generated chips, in particular the feed per cutting edge, the length of the cutting edges and the arranged processing material. In machine-guided milling tools thus the angle, the feed can be coordinated with each other taking into account the material to be milled. With manually guided milling tools, the optimum feed during milling is self-evident, since it is noticeable whether the milling tool runs smoothly and can be guided well or, for example, jerks.
Zweckmäßigerweise sind die Schneiden, wenn sie wie oben beschrieben in dieselbe Richtung verkippt sind, in derartigen Winkeln anzuordnen, dass die maximalen Unterschiede in den Abständen der Schneiden zu der jeweiligen Mantellinie nicht mehr als das Doppelte einer Spandicke beträgt, die erreicht werden soll. Sind die Schneiden, wie oben beschrieben in entgegengesetzten Richtungen verkippt, entsprechen die maximalen Unterschiede in den Abständen maximal der zu erreichenden Spandicke. Da die beim Fräsen gebildeten Späne stets auch den größten Anteil entstehender Wärme abtransportieren, hat es sich für das Verfahren, insbesondere für die Lebensdauer der Schneiden, als vorteilhaft erwiesen, mit dem Fräswerkzeug mit einem derartigen Vorschub zu fräsen, dass die Späne eine Dicke von 0,02 mm bis 0,5 mm aufweisen. Für viele zu fräsenden Materialien wie Stahl oder Aluminium ist eine zusätzliche Kühlung dann nicht notwendig.Conveniently, the blades, when tilted in the same direction as described above, are to be arranged at angles such that the maximum differences in the distances of the blades from the respective surface line is not more than twice a chip thickness to be achieved. If the cutting edges are tilted in opposite directions as described above, the maximum differences in the distances correspond at most to the chip thickness to be achieved. Since the chips formed during milling always remove the greatest amount of heat generated, it has proved to be advantageous for the method, in particular for the life of the cutting, to mill with the milling tool with a feed such that the chips have a thickness of 0 , 02 mm to 0.5 mm. For many materials to be milled, such as steel or aluminum, additional cooling is not necessary.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Schneiden derart anzuordnen, dass sich die Winkel zwischen den Schneiden und den jeweiligen Mantellinien der unmittelbar hintereinander, ggf. fluchtend zueinander, angeordneten und somit aufeinanderfolgend in das Material eindringenden Schneiden um weniger als 4°, vorzugsweise um weniger als 2° unterscheiden. Sind die Schneiden in dieselbe Richtung verkippt angeordnet, betragen die Unterschiede maximal 2°, vorzugsweise 1,5°. Aufgrund der genannten unterschiedlichen Schnittbahnen der einzelnen Schneiden sind in einer resultierenden Schnittfläche sich ggf. ausbildende Ungeradheiten bei diesen Winkelverhältnissen vernachlässigbar gering. Dennoch bestehen die genannten Vorteile bzgl. der Handhabung, der Schnittleistung und dem Schneidenverschleiß.It has proven to be expedient to arrange the cutting edges in such a way that the angles between the cutting edges and the respective surface lines of the cutting edges arranged immediately one behind the other, possibly aligned with one another and thus penetrating the material in succession, are less than 4 °, preferably less different than 2 °. If the cutters are tilted in the same direction, the differences are at most 2 °, preferably 1.5 °. Because of the different cutting paths of the individual cutting edges, any resulting oddities in these angular relationships are negligibly small in a resulting cutting surface. Nevertheless, there are the advantages mentioned regarding handling, cutting performance and cutting wear.
Um einen möglichst gleichmäßigen Lauf des Fräskopfs zu erreichen, sind die Unterschiede zwischen den Winkeln sämtlicher der unmittelbar nebeneinander angeordneten Schneiden vorzugsweise gleich groß. Die jeweilige Ausrichtung der Schneiden ist deshalb von der Anzahl der auf dem Fräskopf vorgesehenen Schneiden abhängig. Ist eine gerade Anzahl der Schneiden über den Umfang des Fräskopfs gesehen in der Rotationsrichtung fluchtend angeordnet, können die Schneiden beispielsweise abwechselnd in denselben Winkeln zur Mantellinie angeordnet sein.In order to achieve the most uniform running of the milling head, the differences between the angles of all of the immediately adjacent cutting edges are preferably the same size. The respective orientation of the cutting edges is therefore dependent on the number of cutting edges provided on the milling head. If an even number of cutting edges are arranged aligned in the direction of rotation over the circumference of the milling head, for example, the cutting edges can be arranged alternately at the same angles to the generating line.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind auf dem Fräskopf zwei oder mehr Reihen der Schneiden angeordnet, in denen die Schneiden auf, abgesehen von geringen Abweichungen aufgrund ihrer Schrägstellungen, auf derselben Höhe der Rotationsachse angeordnet sind. Während es vorstellbar wäre, die Reihen in einem derartigen Abstand voneinander vorzusehen, dass die jeweils benachbarten Enden der Schneiden benachbarter Reihen auf derselben Höhe angeordnet sind, sind sie in einer bevorzugten Ausführungsform derart vorgesehen, dass sich die Schneiden in der Rotationsrichtung gesehen abschnittsweise überlappen. Grate in der zu bildenden Fase an der Schnittstelle zwischen den Reihen, die z. B. aufgrund von Toleranzen bei der Herstellung des Fräskopfs oder der Schneiden auftreten können, werden vermieden.In a further embodiment of the invention, two or more rows of cutting edges are arranged on the milling head, in which the cutting edges are arranged, apart from small deviations due to their inclinations, at the same height of the axis of rotation. While it would be conceivable to provide the rows at such a distance from each other that the respective adjacent ends of the blades of adjacent rows are arranged at the same height, they are provided in a preferred embodiment such that the blades overlap in sections in the direction of rotation. Burrs in the chamfer to be formed at the interface between the rows, the z. B. due to tolerances in the production of the milling head or the cutting can occur are avoided.
Während es vorstellbar wäre, dass die Schneiden an dem Fräskopf, vorzugsweise mit dem Fräskopf einteilig, gebildet sind, z. B. wenn der Fräskopf aus Hartmetall besteht, sind in der bevorzugten Ausgestaltung die Schneiden an Schneideplatten gebildet, die zur Anordnung in auf dem Fräskopf gebildeten Sitzen vorgesehen sind.While it would be conceivable that the cutting of the milling head, preferably in one piece with the milling head, are formed, for. B. when the milling head is made of hard metal, the cutting edges are formed on cutting plates, which are provided for arrangement in seats formed on the milling head in the preferred embodiment.
Zweckmäßigerweise sind dann die Sitze oder/und die Schneidplatten derart vorgesehen, dass die Schneiden in den verschiedenen Winkeln angeordnet sind. Dazu können die Sitze auf dem Fräskopf derart in unterschiedlichen Positionen angeordnet sein, dass sich die genannten Winkel bei Befestigung gleichartiger Schneidplatten auf dem Fräskopf einstellen.Conveniently, then the seats and / or the cutting plates are provided such that the cutting edges are arranged at different angles. For this purpose, the seats on the milling head can be arranged in different positions in such a way that set said angle when mounting similar inserts on the milling head.
Alternativ ist aber auch vorstellbar, die erfindungsgemäße Anordnung durch unterschiedlich geformte Schneidplatten zu erreichen. Vorteilhaft ließen sich die erfindungsgemäßen Wirkungen dann auch mit einem herkömmlichen Fräskopf erreichen. Alternatively, it is also conceivable to achieve the arrangement according to the invention by differently shaped inserts. Advantageously, the effects according to the invention could then also be achieved with a conventional milling head.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneiden derart angeordnet und weisen eine derartige Form auf, dass sie einen Keilwinkel von 40 bis 75° aufweisen und jeweils im Mittel mit einem positiven Spanwinkel von mindestens 6° und einem Freiwinkel von mindestens 6° arbeiten. Die Schneiden dringen verhältnismäßig scharf in das Werkstück ein. Als besonders vorteilhaft haben sich Keilwinkel zwischen 60° und 72° erwiesen. Die höchsten Schnittleistungen lassen sich bei einem Keilwinkel von etwa 66° und Frei- und Spanwinkeln von jeweils 12° erreichen.In a further embodiment of the invention, the cutting edges are arranged and have such a shape that they have a wedge angle of 40 to 75 ° and each work on average with a positive rake angle of at least 6 ° and a clearance angle of at least 6 °. The cutting edges penetrate relatively sharply into the workpiece. Wedge angles between 60 ° and 72 ° have proven to be particularly advantageous. The highest cutting performance can be achieved with a wedge angle of about 66 ° and free and rake angles of 12 ° each.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden die Schneiden derart bewegt bzw. sind derart angeordnet, dass sich die Winkel der in Rotationsrichtung gesehen nebeneinander und/oder versetzt zueinander bewegten bzw. angeordneten Schneiden voneinander unterscheiden. Dadurch können die Schneiden insbesondere auch bei konischen Fräsköpfen, bei denen sich geometrische Verhältnisse, mit denen die Schneiden in das Werkstück eindringen je nachdem, auf welcher Höhe des Fräskopfes die Schneiden angeordnet sind, ändern, über ihre Länge gesehen und insbesondere auch an den verschiedenen Stellen auf dem Fräskopf mit möglichst gleich großen Span-, Keil- und Freiwinkeln in das Werkstück eindringen zu lassen. Es wird eine gleichmäßige Belastung an den Schneiden erreicht und dementsprechend der Verschleiß verringert.In a further development of the invention, the cutting edges are moved or are arranged such that the angles of the cutting edges moved and arranged side by side and / or offset relative to one another differ from each other. As a result, the cutting edges, in particular also in the case of conical milling heads, in which geometrical conditions with which the cutting edges penetrate into the workpiece change, depending on the height of the milling head the cutting edges are arranged, can be seen over their length and in particular also at the various points to penetrate into the workpiece on the milling head with chip, wedge and clearance angles as equal as possible. It is achieved a uniform load on the cutting and, accordingly, reduces the wear.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Fräswerkzeug einen Antrieb für den Fräskopf, der eine das Drehmoment überfragende federnde Kupplung aufweist, wie sie beispielsweise aus der
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutet. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the accompanying drawings relating to these exemplary embodiments. Show it:
In
Die Sitze
Die für die Sitze
Die Schneidplatten
Ferner sind die Sitze
Durch geeignete gegenseitige Anpassung der jeweiligen Winkel α und β und ggf. geeignete Wahl des Abstands der Schneidkanten zur Mantellinie M können die Schneiden derart angeordnet werden, dass sie gemeinsam eine möglichst weit an eine Gerade angenäherte Schnittbahn erzeugen. In dem vorliegenden Beispiel betragen α und α' 1,5° und β und β' 0,3°.By suitable mutual adaptation of the respective angles α and β and, if appropriate, suitable selection of the distance of the cutting edges to the surface line M, the cutting edges can be arranged such that together they produce a cutting path which is as close as possible to a straight line. In the present example, α and α 'are 1.5 ° and β and β' are 0.3 °.
Mögliche Sitzanordnungen für den Fräskopf
Bei dem in
Zum Fräsen einer Fase wird der Fräskopf
Durch die Verkippung der Schneidkanten
Weitere Möglichkeiten zur Anordnung der Sitze sind in
Während die Schneidplatten
Es versteht sich, dass sich die gezeigten Anordnungen der Sitze bzw. Schneidplatten und Schneiden beliebig kombinieren lassen. Beispielsweise ließen sich auch in den in
Ferner wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schneidkanten
Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in den vorangehenden Figuren bezeichnet, wobei der betreffenden Bezugszahl der Buchstabe a, b, c bzw. d beigefügt ist.In the embodiments described below, identical or equivalent parts with the same reference number as in the preceding figures, wherein the relevant reference number is the letter a, b, c and d attached.
Auf einen in
Schematisch sind in den
Bei einem in
Mögliche Anordnungen der Sitze sind in den
Ein in
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Effective date: 20140108 |