| JP58059717 | CUTTING METHOD OF CRANKSHAFT |
| JP2008044036 | CRANKSHAFT MILLER, ITS CONTROLLER, AND ITS OPERATING METHOD |
| WO/2001/094065 | SIDE-MILLING CUTTER |
SCHAUPP, Berthold (Wasenstrasse 4, Dettenhausen, 72135, DE)
Patentansprüche
1 Verfahren zur Bearbeitung von Lagerzapfen, mit einem ersten Schritt zur Grobbearbeitung und mit einem zweiten Schritt zur Feinbearbeitung, wobei in dem ersten Schritt der 5 Zapfen mit einem Kurbelwellenfraser geschruppt wird und in dem zweiten Schritt der
Zapfen mit einem Kurbelwellenfraser geschlichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Feinbearbeitung ausschließlich den zweiten Schritt aufweist, welcher die maßverandemde Bearbeitung der Lagerzapfen abschließt
10 2 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das es genau die zwei Schritte des Schruppfrasens und des Schhchfrasens aufweist
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Schritt im wesentlichen der Außenumfang der Zapfen definiert wird
15
4 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Schritt des Schhchtfrasens mit einer Schnittgeschwindigkeit von mehr als 250 m/mιn, vorzugsweise von mehr als 270 m/mιn und besonders bevorzugt von mehr als 300 m/mm gearbeitet wird
20
5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Schritt des Schhchtfrasens mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1000 mm/min bis 2000 mm/min gearbeitet wird
1.5 6 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlichtfrasen die Bearbeitung der Lagerzapfen mit einer gemittelten Rauhtiefe der Oberflache der Lagerzapfen von kleiner gleich 3,2 μm, vorzugsweise von kleiner gleich 1 ,6 μm, abschließt
30 7 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen, vorzugsweise einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle, bearbeitet werden
8 Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen der Hauptlager bearbeitet werden 5 9 Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen der Hublager bearbeitet werden
10 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fräser nach einem der Ansprüche 12 bis 19 verwendet wird
11 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wendeschneidplatte nach einem der Ansprüche 21 bis 28 verwendet wird
12 Fräser oder Frasersegment (1) , die um eine Fraserachse (30) drehbar sind, zur Schlichtbearbeitung von Lagerzapfen mit mindestens einem Schneiplattenhalter (2), wobei der Schneidplattenhalter (2) eine einen Teil des Plattensitzes bildende erste ebene Flache (4) und einen verschiebbaren Keil (9) zur Einstellung des radialen Abstandes der Schneidkante (5, 6) einer Schneidplatte (3) von der Fraserachse aufweist, wobei der Keil (9) eine im wesentlichen zu der ebenen Flache (4) senkrechte Anschlagflache (12) für eine Seitenflache der Schneidplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (9) in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der ebenen Flache (4) bewegbar ist
13 Fräser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidplattenhalter (2) zur Aufnahme trapezförmiger, vorzugsweise gleichschenklig trapezförmiger Schneideinsatze
(3) ausgestaltet ist
14 Fräser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Plattensitz eines ersten Typs aufweist, der derart ausgestaltet ist, daß er den Schneideinsatz so aufnimmt, daß eine Schneidkante der langen Basisseite des Trapezes mit dem Werkstuck in Eingriff kommt und einen Plattensitz eines zweiten Typs, der derart ausgestaltet ist, daß er den Schneideinsatz so aufnimmt, daß eine Schneidkante der kurzen, zur Basisseite parallelen Seite des Trapezes mit dem Werkstuck in Eingriff kommt
15 Fräser nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflache (12) des Keils (9) unter einem Winkel zur Drehachse des Fräsers angeordnet ist
16 Fräser nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die An- schlagflache (12) des Keils (9) unter einem Winkel von 5°-10°, vorzugsweise von 7° zur
Bewegungsrichtung des Keils (9) angeordnet ist
17. Fräser nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (9), der Keilwinkel und die Neigung der Sitzfläche (4) so bemessen sind, daß sie einen Verstellbereich der Schneidkante der Schneidplatte in radialer Richtung in Bezug auf die Fräserachse (30) von 0,05 mm ermöglichen.
18. Fräser nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (9) eine Einstellung des Rundlaufs von kleiner 0,005 mm ermöglicht.
19. Fräser nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Schneidplattenhalter (2) derart angeordnet sind, daß die darin aufnehmbaren Schneidplatten (3) einander in Drehrichtung des Fräsers betrachtet überschneiden.
20. Fräser nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die An- schlagfläche (12) des Keils (9) in einer Richtung senkrecht zu der ebenen Fläche (4) des
Plattensitzes eine Breite von 0,5 mm bis 5 mm, vorzugsweise von 1 mm bis 3 mm und besonders bevorzugt von 1,5 mm aufweist.
21. Wendeschneidplatte (3) für einen Fräser zur Schlichtbearbeitung von Lagerzapfen mit einer oberen und einer unteren Fläche sowie umlaufenden Seitenflächen, welche die oberen und unteren Flächen miteinander verbinden, wobei die Kanten zwischen der oberen bzw. unteren Fläche und den Seitenflächen die Schneidkanten (5, 6) bilden, wobei die Seitenflächen an die Schneidkanten (5, 6) anschließende Spanflächen (7) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanflächen (7) der oberen und der unteren Schneid- kanten (5, 6) durch einen Steg (8) getrennt sind, der gegenüber den Spanflächen (7) hervorspringt, wobei der Steg (8) die seitliche Anlagefläche des Schneideinsatzes bildet.
22. Wendeschneidplatte (3) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Fläche mindestens eine Ecke mit einem Winkel größer 90° aufweisen.
23. Wendeschneidplatte (3) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Fläche im wesentlichen trapezförmig und vorzugsweise gleichschenklig trapezförmig sind.
24. Wendeschneidplatte (3) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier Schneidkanten aufweist, die entlang parallelen Seiten des Schneideinsatzes verlaufen.
25. Wendeschneidplatte (3) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Steges (8) außerhalb der Ebene liegt, die von den Schneidkanten einer Seite des Schneideinsatzes aufgespannt wird.
26. Wendeschneidplatte (3) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflä- che des Steges (8) gegenüber der Ebene um 0,01 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise um
0,05 mm vorspringt.
27. Wendeschneidplatte (3) nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (5, 6) mit einer PVD-AI 2 O 3 -Beschichtung als Schneidstoff verse- hen sind.
28. Wendeschneidplatte (3) nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine konkave Spanfläche (7) zur Spanformung aufweisen.
29. Verwendung eines Fräsers nach einem der Ansprüche 12 bis 20 zur Schlichtbearbeitung von Lagerzapfen einer Kurbelwelle.
30. Verwendung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wendenschneidplatte (3) nach einem der Ansprüche 21 bis 28 verwendet wird. |
Kurbelwellenfräser
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Lagerzapfen, zur Grobbearbeitung mit einem ersten Schritt und zur Feinbearbeitung mit einem zweiten Schritt, wobei in dem ersten Schritt der Zapfen mit einem Kurbelwellenfräser geschruppt wird und in dem zweiten Schritt der Zapfen mit einem Kurbelwellenfräser geschlichtet wird.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Fräser oder ein Fräsersegment, die um eine Fräserachse drehbar sind, zur Schlichtbearbeitung von Lagerzapfen mit mindestens einem Schneidplattenhalter, wobei der Schneidplattenhaiter eine einen Teil des Plattensitzes bildende ebene Fläche und einen verschiebbaren Keil zur Einstellung des radialen Abstandes der Schneidkante einer Schneidplatte von der Drehachse des Fräswerkzeuges aufweist, wobei der Keil eine im wesentlichen zu der ebenen Fläche senkrechte Anschlagsfläche für eine Seitenfläche der Schneidplatte aufweist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Wendeschneidplatte für einen Fräser zur Schlichtbearbeitung von Lagerzapfen mit einer oberen und einer unteren Fläche sowie umlau-
fenden Seitenflächen, welche die oberen und unteren Flächen miteinander verbinden, wobei die Kanten zwischen der oberen bzw. unteren Fläche und den Seitenflächen die Schneidkanten bilden, wobei die Seitenflächen an die Schneidkanten anschließende Spanflächen bilden.
Bei der serienmäßigen Herstellung von Kurbelwellen wird meist auf geschmiedete oder gegossene Wellen zurückgegriffen. Dabei wird hier und im folgenden unter einer Kurbelwelle ganz allgemein ein Maschinenelement verstanden, das lineare Bewegungen in rotierende oder rotierende in lineare Bewegungen umwandelt. Dies sind insbesondere Kurbel- und Nockenwellen von Verbrennungsmotoren. Die moderne Motorenkonstruktion stellt immer höhere Anforderun- gen an die Leistungsfähigkeit und die Laufruhe von Kurbelwellen. Zudem sollen die Kosten bei der Herstellung gesenkt werden.
Die gegossenen oder geschmiedeten rohen Wellen müssen im Bereich der Lagerzapfen für die Haupt- und Hublager weiter bearbeitet werden, so daß diese Bereiche der Wellen die an sie gestellten Anforderungen in bezug auf Maßhaltigkeit, Rundlauf und Oberflächenbeschaffenheit erfüllen. Dazu sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 102 18 630 A1 , Verfahren zur Fräsbearbeitung von Kurbelwellen mit Außenfräsern bekannt. Dabei werden zumeist Scheibenfräser mit einem Durchmesser von zum Beispiel etwa 700 mm und mit beispielsweise bis zu 300 Wendeschneidplatten eingesetzt. Die Lagerzapfen werden im Stand der Technik fräsend in zwei Schritten bearbeitet. Zunächst erfolgt eine Grobbearbeitung durch Schruppfräsen und dann eine Feinbearbeitung durch Schlichtfräsen. Um die für die Lagerzapfen erforderliche Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen, werden im Stand der Technik nach dem Abschluß der Fräsvorgänge die Oberflächen der Lagerzapfen nachgeschliffen, so daß zur Herstellung jedes einzelnen Zapfens insgesamt drei Arbeitsschritte, das Schruppfräsen, das Schlichtfräsen sowie das Schleifen nacheinander erforderlich sind. Da diese drei Bearbeitungsschritte mit ganz unterschiedlichen Werkzeugen und Maschinen erfolgen, ist die Bearbeitung der Lagerzapfen einer Kurbelwelle zeit- und kosteπinteπsiv.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen Fräser und eine Wendeschneidplatte für diesen Fräser bereitzustellen, die es ermöglichen, Kurbelwellenzapfen schneller, preiswerter und mindestens in der gleichen Qualität wie im Stand der Technik zu bearbeiten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zur Bearbeitung von Lagerzapfen bereitgestellt, mit einem ersten Schritt zur Grobbearbeitung und mit einem zweiten Schritt zur
Feinbearbeitung, und zwar jeweils durch spanabhebende Bearbeitung mittels definierter
Schneiden in einem Frasvorgang, wobei in dem ersten Schritt der Zapfen mit einem Kurbelwel- lenfraser geschruppt wird und in dem zweiten Schritt der Zapfen mit einem Kurbelwellenfraser geschlichtet wird wobei das Verfahren zur Feinbearbeitung ausschließlich den zweiten Schritt aufweist, welcher die maßverandernde Bearbeitung der Lagerzapfen abschließt Auf diese Wei- se kann das Verfahren zur Herstellung der Lagerzapfen bzw der Außenflachen der Zapfen auf einen einzigen Schritt zur Feinbearbeitung, namhch das erwähnte Schlichtfrasen, reduziert werden
Dabei wird im Sinne dieser Anmeldung unter einer maßverandernden Bearbeitung eine Bear- beitung verstanden, bei welcher zum Erreichen eines Nenndurchmessers zielgerichtet Material mit Hilfe geometrisch definierter Schneiden, z B durch Drehen, Fräsen oder Räumen, oder mit Hilfe geometrisch Undefinierter Schneidkanten, z B durch Schleifen, abgetragen wird Unter diese maßverandernde Bearbeitung fallen nach der hier verwendeten Definition jedoch nicht solche Bearbeitungsgange, die lediglich der Veränderung der Oberflachenbeschaffenheit die- nen, beispielsweise durch Beschichten oder Strahlen Diese Bearbeitungen verandern zwar möglicherweise ebenfalls die Maße des Werkstucks, jedoch sind diese änderungen minimal und in der Regel vernachlassigbar, oder sie werden, falls erforderlich, bei der spanenden Bearbeitung mittels definierter Schneiden mit berücksichtigt Darüber hinaus ist bei diesen hier nicht als maßverandernd betrachteten Bearbeitungen die änderung des Maßes nicht Ziel der Bear- beitung Im Gegensatz dazu wird Schleifen oder Feilen als eine maßverandernde Bearbeitung angesehen, die nach dem Schlichten erfindungsgemaß entfallen soll, da deren Ziel die Herstellung eines Endmaßes durch Abtragen von Material, allerdings nicht mittels definierter Schneiden, ist
Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, wenn das erfindungsgemaße Verfahren genau zwei Schritte aufweist d h zunächst ein Schruppfrasen zur Grobearbeitung der Zapfen und dann ein abschließendes Schlichtfrasen zur Feinbearbeitung der Zapfen
In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird in dem zweiten Schritt der Schlichtbearbeitung der Lagerzapfen mit einer Schnittgeschwindigkeit von mehr als 250 m pro Minute, vorzugsweise von mehr als 270 m pro Minute, und besonders bevorzugt von mehr als 300 m pro Minute, gearbeitet
Dabei wird vorzugsweise mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 1000 mm/min bis 2000 mm/min gearbeitet, was in einer bevorzugten Ausfuhrungsform einem Vorschub von etwa 0,2 mm pro Schneide entspricht
Zur Ausführung des Verfahrens wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Scheibenfräser oder Scheibenfräsersegment, die um eine Fräserachse drehbar sind, zur Schlichtbearbeitung von Lagerzapfen mit mindestens einem Schneidplattenhalter, wobei der Schneidplattenhalter eine einen Teil des Plattensitzes bildende erste ebene Fläche und einen verschiebbaren Keil zur Einstellung des radialen Abstandes der Hauptschneidkante des Schneideinsatzes von der Fräserachse aufweist, wobei der Keil eine im wesentlichen zu der ebenen Fläche senkrechte Anschlagfläche für eine Seitenfläche der Schneidplatte aufweist, und wobei der Keil in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der ebenen Fläche bewegbar ist.
Der erfindungsgemäße Fräser bzw. das Fräsersegment, d.h. z.B. eine Kassette mit einem oder mehreren Schneidplattenhaltem, die an einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Grundkörper befestigt werden kann, ermöglicht eine Feineinstellung des radialen Abstandes der aktiven Schneidkante eines jeden Schneideinsatzes von der Drehachse des Fräswerkzeuges.
Dazu ist die ebene Fläche des Plattensitzes gegenüber einer im Bereich einer aktiven Schneidkante an einem Kreis um die Fräserachse angelegten Tangente verkippt und zwar so, daß der in Rotationsrichtung voraneilende Abschnitt dieser Fläche von der Fräserachse einen größeren Abstand hat als der nachlaufende Abschnitt dieser Fläche. Die seitliche Anschlagfläche für den Schneideinsatz wird von einem Keil gebildet, der in einer im wesentlichen zu der ebenen Fläche des Plattensitzes parallelen Richtung verschiebbar ist. In Abhängigkeit von der Position des Keils verändert sich die Lage des Schneideinsatzes in Umfangsrichtung auf der gegenüber der Tangente verkippten ebenen Fläche des Plattensitzes, so daß sich bei einer Bewegung des Keils der radiale Abstand der aktiven Schneidkante von der Drehachse des Fräswerkzeugs än- dert.
Auf diese Weise läßt sich für alle Schneideinsätze eines Fräsers oder Fräsersegments der gleiche radiale Abstand der Schneidkanten der einzelnen Schneideinsätze von der Drehachse des Fräswerkzeugs einstellen. So wird eine hohe Qualität der Oberflächenbeschaffenheit der La- gerzapfen nach dem Schlichtfräsen mit einer gemittelten Rauhtiefe der Oberfläche von kleiner gleich 3,2 μm, vorzugsweise von kleiner gleich 1 ,6 μm, gewährleistet. Dabei ist die gemittelte Rautiefe R z im Sinne der DIN 4768 definiert. Da der Keil zur Feineinstellung der Schneidplatte am Fräser in einer zu der ebenen Fläche des Plattensitzes und damit zur Fräserachse parallelen Richtung verschiebbar ist, kann jeder Schneideinsatz des Fräsers als Wendeschneidplatte mit vier oder mehr Schneidkanten ausgestaltet sein, ohne daß der Keil mit einer der Schneidkanten in Eingriff kommt und diese beschädigt. Dazu stützt sich der Schneideinsatz in einem
Bereich einer Seitenfläche zwischen den nicht aktiven oberen und unteren Schneidkanten an der Anschlagflache des Keils ab
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Anschlagflache des Keils in einer Richtung senkrecht zu der ebenen Flache des Plattensitzes und parallel zur Fraserachse eine Breite von 0,5 mm bis 5 mm, vorzugsweise von 1 mm bis 3 mm und besonders bevorzugt von 1 ,5 mm aufweist
In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist der Schneidplattenhalter zur Aufnahme trapezförmiger Schneideinsatze vorgesehen Dabei schließt in einer bevorzugten Ausfuhrungsform die Anschlagflache des Keils mit der Drehachse des Fräsers einen Winkel ein Dieser eingeschlossene Winkel betragt zweckmaßigerweise zwischen 1° und 15°, vorzugsweise 12°, und eine Seitenflache des Fräsers weist von einer Senkrechten zur Grundlinie des Trapezes vorzugsweise um den doppelten Winkel ab
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Seitenfläche des Schneideinsatzes im eingebauten Zustand nicht senkrecht auf der Drehachse steht, sondern gegenüber der zur Drehachse Senkrechten um einen Winkel zwischen 1° und 3°, vorzugsweise um 2° geneigt ist Auf diese Weise wird zwischen der Seitenfläche des Schneideinsatzes und der Werkstuckflache ein Freiwinkel gebildet
In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ermöglicht die Feineinstellung einen Verstell- bereich der Schneidkante der Schneidplatte von 0,05 mm Die Schraube zur Montage des Keils ist derart gewählt, daß der Fräser eine Einstellung des Rundlaufs des Fräsers von kleiner 0,005 mm ermöglicht
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind je zwei in Umfangsrichtung benachbarte Schneidplattensitze derart angeordnet, daß sie einander in Umfangsrichtung des Fräsers betrachtet überschneiden Auf diese Weise laßt sich eine große Schnittbreite bei hoher Qualltat der Werkstuckbearbeitung erreichen
Hinsichtlich der Wendeschneidplatte wird die vorliegende Aufgabe auch dadurch gelost, daß eine Wendeschneidplatte für einen Fräser zur Schlichtbearbeitung von Lagerzapfen mit einer oberen und einer unteren Flache sowie umlaufenden Seitenflächen, welche die oberen und unteren Flachen miteinander verbinden, bereitgestellt wird wobei die Kanten zwischen der obe- ren bzw der unteren Flache und den Seitenflächen die Schneidkanten bilden, wobei die Seiten- flachen an die Schneidkanten anschließende Spanflachen bilden, wobei die Spanflachen der
oberen und der unteren Schneidkanten durch einen Steg getrennt sind, der gegenüber den Spanflachen hervorspringt, wobei der Steg eine seitliche Anlagefläche der Wendeschneidplatte bildet.
Eine derart ausgestaltete Wendeschneidplatte kann mit vier oder mehr Schneidkanten ausgestattet sein, da sie sich im eingebauten Zustand mit dem Steg als Anlagefläche gegen die Anschlagfläche des verschiebbaren Keils des Fräsers abstützt, so daß die dieser Anschlagfläche zugewandten Schneidkanten der Wendeschneidplatte nicht mit dem Plattensitz oder dem Keil in Eingriff treten.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemaßen Wendeschneidplatte, bei welcher die obere und die untere Fläche mindestens eine Ecke mit einem Winkel großer 90° aufweisen. Entspricht dieser Winkel minus 90° dem Winkel der Anschlagflache des Keils des Fräsers gegenüber der Drehachse des Fräsers, so ist es möglich, den Schneideinsatz derart am Fräser zu befestigen, daß eine seiner Seitenflächen immer senkrecht auf der Drehachse steht.
Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, wenn die obere und die untere Fläche der Wendeschneidplatte im wesentlichen trapezförmig, vorzugsweise gleichschenklig trapezförmig, sind. Auf diese Weise läßt sich eine Wendeschneidplatte mit vier zur Verfügung stehenden Schneid- kanten bereitstellen
Dabei sind die Schneidkanten vorteilhafterweise entlang der Basisseite bzw. langen Seite und der hierzu parallelen kurzen Seite des Trapezes angeordnet Entsprechend ist es zweckmäßig, wenn der erfindungsgemäße Fräser bzw. das Fräsersegment zwei verschiedene Typen von Schneidplattenhaltern aufweisen, einen ersten, welcher für die Aufnahme einer Wendenschneidplatte vorgesehen ist, so daß eine Schneidkante der Basisseite des Trapezes aktiv mit dem Werkstück in Eingriff tritt und einen zweiten, welcher für die Aufnahme einer Wenden- schneidplatte vorgesehen ist, so daß eine Schneidkante der kurzen, zu der Basisseite parallelen Seite des Trapezes aktiv mit dem Werkstück in Eingriff tritt Auf diese Weise können die beiden langen Schneidkanten der Wendeschneidplatte nacheinander in einem Plattenhalter des ersten Typs verwendet werden, und die beiden kurzen Schneidkanten nacheinander in einem Plattenhalter des zweiten Typs
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die senkrecht zu der Basisseite und der kurzen Seite des Trape- zes verlaufenden Kanten des Schneideinsatzes Nebenschneidkanten bilden
Besonders bevorzugt ist eine Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der die Oberflache des Steges außerhalb der Ebene liegt, welche von den Schneidkanten einer Seite der Wendeschneidplatte aufgespannt wird Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Oberflache des Steges gegenüber der Ebene, in welcher die Schneidkanten einer Seite der Wendeschneidplatte hegen, zwischen 0,01 mm und 0,5 mm, vorzugsweise um 0,05 mm vorspringt
Um den erfindungsgemaßen Schneideinsatz zur Schlichtbearbeitung, welche den aus dem Stand der Technik bekannten Schleifschritt ersetzt, verwenden zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Schneidkanten der Wendeschneidplatte eine PVD-(Plasma Vapor Deposιtιon-)AI 2 O 3 - Beschichtung als Schneidstoff aufweisen
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmoglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfuhrungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich
Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Kassette mit Schneideinsatzen des erfindungsgemaßen Fräsers
Figur 2 zeigt eine Ansicht der Kassette aus Figur 1 von oben
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Kassette aus Figur 1
Figur 4 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemaßen Wendeschneidplatte von oben
Figuren 5a und 5b zeigen seitliche Ansichten der erfindungsgemaßen Wendeschneidplatte
Figur 6 zeigt eine seitliche Schnittansicht der Wendeschneidplatte aus Figuren 4 und 5a, 5b
In Figur 1 ist eine dreidimensionale Ansicht von schräg oben auf eine Kassette mit vier Schneideinsatzen für einen Kurbelwellenfraser gezeigt Eine Fraserachse 30 verlauft in einem radialen Abstand R zu einer Umfangsflache, die von allen aktiven Schneidkanten 5, 6 gemeinsam aufgespannt wird Die Kassette kann an dem Werkzeughalter des Kurbelwellenfrasers befestigt werden Deutlich sind in dem in Figur 1 dargestellten Segment des Kurbelwellenfrasers vier Aufnahmen 2 für Wendeschneidplatten 3 zu erkennen Dabei besteht jede Aufnahme 2 aus einem Plattensitz 4, welcher von einer ebenen Auflageflache gebildet wird Dabei ist der Verlauf der ebenen Flachen 4 derart, daß die Flache 4 gegenüber der Tangente des Kurbelwellenfra-
sers am Ort der aktiven Schneidkanten 5, 6 der Schneideinsätze 3 unter einem Winkel aber parallel zur Achse 30 angeordnet sind. Darüber hinaus weist jeder Schneidplattenhalter einen Keil 9 auf, der mit Hilfe einer Einstellschraube 10 am Segment 1 befestigt ist. Die Einstellschraube 10 ist in der dargestellten Ausführungsform eine Feingewindeinbusschraube.
Jeder Schneideinsatz 3 ist mit Hilfe einer Torxschraube 11 an dem Segment 1 festgeschraubt. Aus der seitlichen Ansicht in Figur 3 ist die Anordnung der Schneideinsätze 3 auf dem Segment bzw. der Kassette 1 des Fräsers besonders deutlich zu erkennen. Insbesondere ist die Neigung der ebenen Flächen der Plattensitze 4 gegenüber der Tangente des Fräsers im Punkt der akti- ven Schneidkanten 5, 6 dargestellt.
Die geometrische Form der verwendeten Wendeschneidplatten 3 ist in den Figuren 4, 5a und b sowie 6 detailliert dargestellt. In Draufsicht auf den Wendeschneideinsatz in Figur 4 ist deutlich zu erkennen, daß die Schneidplatten eine gleichschenklige trapezförmige Grundform besitzen. Dabei weist jeder der Schneideinsätze insgesamt vier Schneidkanten, zwei lange 5 und zwei kurze 6, auf. Die an die Schneidkanten 5, 6 angrenzenden Seitenflächen bilden jeweils je eine Spanfläche 7 für jede der Schneidkanten. Jede der Spanflächen 7 ist als konkave Vertiefung in den Seitenflächen vorgesehen und dient beim Einsatz der Wendeschneidplatte als Spanablauffläche und damit zur Spanformung. Zwischen zwei benachbarten Spanflächen 7, beispielsweise der langen oberen und unteren Schneidkanten 5, ist ein Steg 8 vorgesehen, der gegenüber den konkaven Vertiefungen der Spanflächen 7 eine erhabene Anlagefläche bildet. Dabei liegt die Fläche 8 des Stegs in der dargestellten Ausführungsform in einem etwas größeren Abstand vom tiefsten Punkt der Spanflächen 7 als die Ebene der Schneidkanten 5 bzw. 6.
In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Trapezwinkel des Schneideinsatzes 15°, die Länge der Basisseite beträgt 14 mm und die Breite (definiert als der Abstand zwischen der Basisseite und der kurzen Seite) beträgt 8,5 mm. Die Dicke des Schneideinsatzes beträgt 5 mm. Der Fräser weist einen Durchmesser von 700 mm auf und ist zur Aufnahme von 48 Schneideinsätzen vorgesehen.
Die Funktionsweise des Zusammenspiels zwischen den erfindungsgemäßen Plattenhaltern 2 und den Wendeschneidplatten 3 ist besonders deutlich den Figuren 2 und 3 zu entnehmen. Dabei stellt Figur 2 eine Ansicht von oben auf das in Figur 1 dargestellte Segment 1 des erfindungsgemäßen Kurbelwellenfräsers dar. Mit Hilfe der geneigten Plattensitze 4 sowie der ein- stellbaren Keile 9 läßt sich der radiale Abstand der aktiven Schneidkanten 5, 6 der Wendeschneidplatten 3 einstellen. Dabei weist die Torxschraube 11 ein ausreichendes seitliches Spiel
auf, so daß eine Feinjustierung der Schneideinsatze 3 trotz der Schraube 11 möglich ist Die Keile 9 weisen eine gegenüber ihrer Bewegungsrichtung geneigte Anschlagflache 12 auf Durch den Einschluß eines Winkels zwischen der Bewegungsrichtung der Keile 9 und der Anschlagsflache 12 wird die Lage der Anschlagsflache 12 in Umfangsnchtung durch Translation des Keils 9 verändert
Der Steg 8 jedes Schneideinsatzes 3 stutzt sich gegen die Anschlagflache 12 des entsprechenden Keils 9 ab Verändert sich nun die Position der Anschlagflache 12 in Umfangsnchtung, so ändert sich auch die Position des in dem jeweiligen Plattenhalter 2 aufgenommenen Schneid- einsatzes 3 in Umfangsnchtung Da der Plattensitz bzw dessen ebene Flache 4 gegenüber der Tangente des Fräsers am Ort der Schneidkante 5, 6 geneigt ist, fuhrt diese Verschiebung der Wendeschneidplatte 3 in Umfangsnchtung zu einer änderung des radialen Abstandes der Schneidkante 5, 6 von der Drehachse des Kurbelwellenfrasers
Die Neigung der ebenen Flache 4 betragt in der dargestellten Ausfuhrungsform 12° gegenüber der Tangente im Punkt der aktiven Schneidkante
Da die obere und die untere Flache des Schneideinsatzes spiegelbildlich und zueinander parallel ausgebildet sind, definiert die Neigung der Sitzflache 4 gegenüber einer Tangente gleichzei- tig den erforderlichen Freiwinkel
Im eingebauten Zustand ist jeweils nur eine Schneidkante 5, 6 jedes Schneideinsatzes 3 aktiv, d h sie kommt mit dem Werkstuck in Eingriff Ist die Standzeit der Schneidkante, beispielsweise der kurzen Schneidkante 6 des linken Schneideinsatzes aus Figur 2, erreicht, so kann die Wendeschneidplatte gedreht werden, so daß die zweite, zunächst unten liegende kurze Schneidkante 6, zur aktiven Schneidkante wird Ist auch die Standzeit der zweiten kurzen Schneidkante 6 erreicht, werden die trapezförmigen Wendeschneidplatten 3 des Kurbelwellenfrasers zwischen benachbarten Schneidplattenhaltern 2 des Fräsers ausgetauscht Beispielsweise werden die beiden linken Wendeschneidplatten 3 aus Figur 2 miteinander vertauscht Dadurch werden nacheinander die beiden langen Schneidkanten 5 des linken Schneideinsatzes 3 zur aktiven Schneidkante auf dem rechten Schneidplattenhalter 2, und die kurzen Schneidkanten 6 des rechten von beiden gezeigten Schneideinsatzen 3 werden zu aktiven Schneidkanten auf dem linken der beiden dargestellten Schneidplattenhaltern 2
Der Plattensitz weist im Bereich der Schneidkanten eine Vertiefung in der ebenen Flache 4 auf, so daß die Schneidkanten nicht mit dem Plattensitz in Eingriff treten
DIθ Verwendung von vier Schneidkanten an den Wendeschneidplatten 3 nacheinander ist dadurch möglich, daß sich die Wendeschneidplatten mit Hilfe der Stege 8 an den Anschlagflachen
12 der Keile abstutzen Dadurch kommen die Schneidkanten 5, 6 auch im eingebauten Zustand nicht mit dem Schneidplattenhalter 2, d h weder mit dem Keil 9 noch mit der ebenen Flache 4 in Berührung, so daß die Schneidkanten nur eine Belastung und Abnutzung erfahren, wenn sie als aktive Schneidkanten mit dem Werkstuck in Eingriff treten Die Sitzflache 4 weist daher zweckmaßigerweise im Bereich der Anschlagflache 12 des Keils 9 einen (nicht dargestellten) Freistich auf
In der dargestellten Ausfuhrungsform ermöglicht die geometrische Anordnung des Keils 9 einen Verstellbereich der Schneidkante von 0,05 mm, wodurch eine Einstellung des Rundlaufs des Fräsers von kleiner als 0,005 mm ermöglicht wird
In der dargestellten bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Schneideinsatze 3 trapezförmig, so daß bei einer Verschiebung der Schneideinsatze 3 in Umfangsrichtung eine Seitenflache stets parallel zu den Seitenflächen 13 des Fräsers (bzw der Kassette 1) bleibt Dazu ist der Winkel, welcher zwischen der Anschlagsflache 12 des Keils 9 und der Seitenfläche
13 des Fräsers eingeschlossen wird, gleich dem großen Winkel des von den oberen und unte- ren Flachen der Schneideinsatze 3 beschriebenen Trapezes
In alternativen Ausfuhrungsformen kann jedoch die Neigung der Anschlagsflachen 12 der Keile 9 derart ausgestaltet sein, daß die Seitenflachen der Schneideinsatze 3 gegenüber den zu der Drehachse senkrechten Seitenflächen 13 des Fräsers einen Freiwinkel von vorzugsweise 2° einschließen
In der dargestellten Ausfuhrungsform wird die volle Schnittbreite des Kurbelwellenfrasers durch das Zusammenwirken jeweils zweier in Umfangsrichtung benachbarter Schneideinsatze 3 erreicht Deutlich ist beispielsweise in Figur 2 zu erkennen, daß nur durch das Zusammenwirken jeweils einer kurzen Schneidkante 6 und einer langen Schneidkante 5 zweier Schneideinsatze 3 eine Schnittbreite des Fräsers erreicht wird, die in etwa der Breite der Kassette entspricht, bzw geringfügig breiter als diese ist Dazu überschneiden sich in Umfangsrichtung betrachtet jeweils eine kurze 6 und lange 5 Schneidkante benachbarter Einsatze 3 Die aktiven Schneidkanten 5, 6 der Schneideinsatze 3 sind in der dargestellten Ausfuhrungsform gegenüber der Drehachse des Fräsers geneigt, so daß die einzelnen Abschnitte einer jeden Schneidkante 5, 6 nachein-
ander mit dem Werkstuck in Eingriff treten Auf diese Weise wird die zu einem gegebenen Zeitpunkt auf jeden Schneideinsatz einwirkende Kraft reduziert
Mit dem erfindungsgemaßen Kurbelwellenfraser lassen sich auch gehartete Wellen bearbeiten
Da die Schneidkanten wegen der Neigung der Keilflachen 12 ebenfalls gegenüber der Achse 30 leicht geneigt sind, können die Schneidkanten leicht ballig ausgebildet sein, damit sie exakt in einer (gemeinsamen) Zyhndermantelflache liegen
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen Auf die umfassende explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmaiskombinationen wird hier nur der Kurze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet
Bezugszeichenliste
1 Fräser, Frasersegment, Kassette
2 Schneidplattenhalter, Aufnahme
3 Wendeschneidplatte, Schneideinsatz
4 Plattensitz, ebene Flache
5, 6 Schneidkante
7 Spanflache
8 Steg
9 Keil
10 Einstellschraube
11 Torxschraube
12 Anschlagfläche
13 Seitenfläche
30 Fräserachse