Schnellrotierender Fräs- oder Bohrkopf

Die Erfindung betrifft einen schnellrotierenden Fräs¬ oder Bohrkopf mit darin verstellbar gelagertem Halter für Wendeschneidplatten, die in zwei parallelen Deckflächen mindestens je eine Spannmulde enthalten.

Fräs- oder Bohrköpfe werden in zunehmendem Maße mit Keramikwendeschneidplatten bestückt, um die hohen Schnittgeschwindigkeiten, die diese Schneidplatten ermöglichen, voll ausschöpfen zu können. Die hohen Schnittgeschwindigkeiten führen in Verbindung mit einer spezifischen Schneidenkonstruktion zu Oberflächen, die geschliffenen Oberflächen kaum nachstehen, so daß durch das Bearbeiten mit keramischen Schneidplatten, in begrenztem Rahmen auch mit Hartmetallschneidplatten, ein Arbeitsgang eingespart werden kann.

Aufgrund der hohen Drehzahlen und der sich daraus ergebenden hohen Umfangsgeschwindigkeiten werden an die Spannelemente hohe Anforderungen gestellt, da durch die auftretenden Fliehkräfte ein sicherer Sitz der Schneidplatte im Spannelement nicht mehr

gewährleistet ist. Bei Scheibenf äsern hat man daher, wie aus dem DE-GM 85 03 545 bekannt,

Lochschneidplatten der üblichen Bauart benutzt, die im Flächenzentrum ihrer Nebenfreifläche ein Durchgangsloch aufweisen, das mit einer Aussenkung versehen ist, in die Spannelemente eingreifen und einen Druck gegen die Anlageflächen des Plattensitzes am Scheibenkörper hervorbringen. Sieht man davon ab, daß die erforderliche Stabilität insbesondere bei hohen Drehzahlen und beim Anfahren an das Werkstück nicht gegeben ist, so neigen diese Lochschneidplatten in erhöhtem Maße zu einer Rißbildung. Mit dem DE-GM 85 27 924 wird daher vorgeschlagen, einseitig eine Spannmulde in eine Schneidplatte einzubringen, wobei die Spannmulde in ihrem Längsschnitt Trapezform, in ihrem Querschnitt Dreieckform, aufweist oder als kegelstumpfförmige Aussenkung angeordnet ist. Auf diese Spannmulde ist in der Nebenfläche angeordnet, die die dafür erforderliche Größe aufweist. Die Tiefe der Spannmulde entspricht dabei im wesentlichen der halben Dicke der Schneidplatte.

Aus der DE-OS 25 49 757 ist ein Kopierfräskopf bekannt, der aus mehreren Scheiben besteht, wobei die darin angeordneten Scheibenausnehmungen zur Aufnahme je einer Wendeschneidplatte und eines Klemmkörpers dienen. Die Wendeschneidplatte kann dabei als Lochschneidplatte ausgeführt sein und wird in diesem Falle durch eine Madenschraube, die in das zentrische Loch der Klemmplatte eingreift, gesichert, es können aber auch Ausnehmungen in den Deckflächen der Wendeschneidplatte eingebracht sein, in die Vorsprünge des Klemmkeiles bzw. der Scheibenausnehmung

eingreifen. Ein Justieren einer solchen Schneidplatte ist nicht möglich, da sie über keinen separaten Halter verfügt, der im Fräskopf justiert werden kann.

Bei Fräsköpfen, die zum Planen und Bohrköpfen, die zum Ausspindeln konstruiert sind, liegen gegenüber den Scheibenfräsern völlig andere Anforderungen vor, d. h., daß die Schneidplatten Nebenfreiflächen aufweisen, deren Abmessungen für ein Spannen nicht ausreichen und in die ohne die Gefahr der Beschädigung von Schneidkanten keine Mulden zur Aufnahme von Spannelementen eingebracht werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei schnellrotierenden Fräs- oder Bohrköpfen, insbesondere solchen, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von über 250 m/S arbeiten, eine Befestigung der Schneidplatten vorzusehen, die sicherstellt, daß die Schneidplatten auch während des Arbeitszyklus in der vorgegebenen Stellung verbleiben, ferner nicht durch thermische Einflüsse beschädigt oder zerstört werden.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Werkzeug durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2.

Beiden Lösungsmöglichkeiten ist gemeinsam, daß in die Deckflächen der Schneidplatten Spannmulden eingebracht werden, die eine spezifische geometrische Form eines Teils eines Rotationskörpers aufweisen. Die Erfindung macht sich das Phänomen der Selbsthemmung zu Nutze, um die Schneidplatte in der vorgeschriebenen'Lage zu

halten, zusätzlich wird durch eine bestimmte Winkelausgestaltung erreicht, daß die Schneidplatte beim Anziehen der Spannpratze zwangsläufig bis zum Anschlag gezogen wird und in dieser Lage auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten verbleibt.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen

Fräskopf, Fig. 2 als Draufsicht im Ausschnitt ein Spannelement dieses Fräskopfes, Fig. 3 die Draufsicht auf ein unter einem Winkel δ angeordnetes Spannelement, Fig. 4 in vergrößerter Darstellung die Seitenansicht einer Schneidplatte im Halter, Fig. 5 die Draufsicht auf den Halter gemäß Fig. 4, Fig. 6 die Seitenansicht der Schneidplatte gemäß Fig.

5 im Schnitt mit angedeutetem Rotationskörper, Fig. 7 die Draufsicht auf die Schneidplatte gemäß

Fig. 6, Fig. 8 die Seitenansicht einer Schneidplatte im

Schnitt mit dargestelltem Rotationskörper, Fig. 9 die Draufsicht auf die Schneidplatte gemäß

Fig. 8, Fig. 10 die Seitenansicht eines Halters nebest

Spannpratze für Schneidplatten gemäß Fig. 9, Fig. 11 eine weitere Schneidplattenform mit entsprechend dargestelltem Rotationskörper in der Seitenansicht im Schnitt und

Fig. 12 eine Draufsicht auf eine Schneidplatte gemäß Fig. 11.

Der Fräskopf besteht aus einem Trägerkörper (16), der Nuten (17) aufweist, in denen über Halteschrauben (18) die Halter (6), die die Schneidplatte (11) aufnehmen, gelagert sind. Die Halter (6) können über Justierschrauben (19) positioniert werden. Über eine Spannschraube (20) ist die Spannpratze (9) am Halter (6) befestigt, sie greift mit ihrer Nase (21) in eine Spannmulde (1) der Schneidplatte (11) ein und zieht beim Anziehen der Spannschraube (20) die Schneidplatte (11) an die rechte Anlage (22) und die linke Anlage (23). Die Schneidplatte (11) ist dadurch im wesentlichen ausgerichtet.

Die Spannmulden (1) sind, wie die Figuren zeigen, in den Deckflächen (2) der Schneidplatte (11) angeordnet und weisen die Form eines Abschnitts einer Mantelfläche (7, 7' , 7' ' , I ' ¹ ' ) eines Rotationskörpers auf. Gemäß Figur 6 ist der um die Rotationsachse (10) sich drehende Rotationskörper dabei ein Zylinder (33), durch den eine gewölbte Fläche (3) und eine ebene Fläche in Form eines Kreisabschnittes (4) gebildet wird. Die Sekante (5) des Kreisabschnittes (4) verläuft dabei unter einem Winkel (ß) zur benachbarten Umfangsflache (24), der zwischen 13 und 32 Grad liegt, und unter einem Winkel (90 Grad - ε), wobei (ε) der Winkel zwischen Bewegungsrichtung (X) und der ihr benachbarten Umfangsflache (24) ist. In Figur 6 ist ein Winkel von 16 Grad dargestellt.

Der Kreisabschnitt (4) der Spannmulde (1) ist gegenüber der Deckfläche (2) um einen Winkel α von 15 bis 45 Grad geneigt. Damit liegt ^' die Größe des Winkels Δ, den die beiden Flächen, also die Deckfläche (2) und der Kreisabschnitt (4) miteinander bilden, zwischen 135 und 165 Grad. In der Figur 8 ist dieser Winkel Δ als Winkel von 150 Grad dargestellt.

Im Falle der Ausführung gemäß Figur 8 ist die Mantelfläche (7') der Spannmulde (1) Teil eines Ellipsoiden (34), der durch Rotation der Ellipse (15) um eine Rotationsachse (10) entstreht, die unter einem Winkel -γ zur Deckfläche (2) der Schneidplatte (11) geneigt ist. Die Ellipsenachse (14) ist dabei um den Winkel (μ) gegenüber der Rotationsachse (10) geneigt, wodurch sich der Winkel (α 7T) an der Spannmulde (1') ergibt. Die Längsachse (8') der. entsprechenden Spannmulde ( 1 ' ) weist daher die -Form eines flachen Bogens ückes auf, wobei eine Verbindungslinie durch den Schnittpunkt des Bogens mit der Deckfläche (2) der Schneidplatte (11) unter dem gleichen Winkel ß verläuft wie die in Figur 6 und 7 beschriebene Sekante (5) des Kreisabschnittes (4). Zur Vereinfachung ist in der Anmeldung jedoch davon ausgegangen worden, daß dieser Bogen, also die Längsachse (8) der Spannmulde (1), eine Gerade ist, die unter dem Winkel ß verläuft.

Die Schneidplatte (11) ist, wie die Figuren 4 bis 12 zeigen, mit einer umlaufenden Fase (12) versehen, die den Übergang von den Deckflächen (2) zu den Umfangsflachen (24) bildet. Zwei dieser Umfangsflachen

(24) liegen an den Anlagen (22) bzw. (23) an, wobei das Anliegen nur im oberen Drittel erfolgt und sich in Richtung der Auflage (25) ein Freiraum (26) befindet, durch den gewährleistet wird, daß die Schneidplatte (11) ohne zu Schnäbeln auf der Auflage (25), die die Grundfläche der Ausnehmung (27) im verstellbaren Halter (6) bildet, aufliegt.

Die Figur 10, die eine Schneidplatte gemäß den Figuren 8 bzw. 9 zeigt, stellt dar, daß zwischen der Nase (21') der Spannpratze (9) und der Mantelfläche (7') des Rotationskörpers, der die Spannmulde (1') bildet, eine punktförmige Berührung besteht. Durch Anziehen der Spannschraube (20) wird die Spannpratze (9) nach unten bewegt, wodurch sie mit ihrem rückwärtigen Ende (41) auf die Abschrägung (40) am Halter (6) gedrückt wird, wodurch sie nach hinten verschoben wird und dadurch die Schneidplatte (11) mit der Umfangsflache (24) an die Anlage (23) zieht.

Eine weitere Version der Spannmuldenausgestaltung ist in den Figuren 11 und 12 dargestellt, wo der Rotationskörper, dessen Mantelfläche (7' '') die Spannmulde (1' ') bildet, aus einem Zylinder (35) mit aufgesetztem Halbkugelkopf (36) besteht, dessen Mittelpunkt (P-.) in einer Ebene parallel zur Deckfläche (2) der Schneidplatte (11) bewegt wird. Ein Teil des Zylinders (F) tritt dabei noch unter die Deckfläche (2) der Schneidplatte (11' ') ein, so daß in diesem Bereich der Spannmulde ( 1 ' ' ) eine unter dem Winkel (α' ' ) verlaufende Schräge gebildet wird.