AT17885U1

AT17885U1 - Fräswerkzeug

Info

Publication number: AT17885U1
Application number: ATGM50208/2021U
Authority: AT
Inventors: Burtscher Peter
Original assignee: Ceratizit Austria Gmbh
Priority date: 2021-10-13
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2023-06-15
Also published as: EP4415911A1; WO2023060291A1

Abstract

Es wird ein Fräswerkzeug (100) bereitgestellt, mit: einem Werkzeuggrundkörper (10), der eine Rotationsachse (Z), um die das Fräswerkzeug im Betrieb in einer vorgegebenen Rotationsrichtung (R) rotiert, und eine Mehrzahl von Sitzen (1) zur Aufnahme von Schneideinsätzen (6) aufweist. Die Sitze (1) sind über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers (10) in ungleichen Winkelabständen (, , ) zueinander angeordnet. Der Werkzeuggrundkörper (10) weist jeweils den Sitzen (1) zugeordnete Spanräume (2), bezüglich der Rotationsrichtung (R) in Umfangsrichtung hinter dem jeweiligen Sitz (1) angeordnete Außenflächen (3) und in Umfangsrichtung zwischen den Außenflächen (3) und dem Spanraum (2) des in Rotationsrichtung nachfolgenden Sitzes (1) angeordnete Zwischenflächen (4) auf. Die Zwischenflächen (4) erstrecken sich jeweils entlang der Oberfläche einer formgebenden Fläche (F). Die formgebende Fläche (F) einer Zwischenfläche (4) ist durch Rotation um vorgegebene Winkel (‘, ‘, ‘) auf einer Bahn um die Rotationsachse (R) derart zur Anlage an den jeweils 15 anderen Zwischenflächen (4) bringbar, dass sich diese entlang der Oberfläche dieser formgebenden Fläche (F) erstrecken. Die vorgegebenen Winkel (‘, ‘, ‘) sind von den Winkelabständen (, , ) verschieden.

Description

Beschreibung

FRÄSWERKZEUG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug und ein Verfahren zum Konstruieren eines Fräswerkzeugs.

[0002] Für die zerspanende Bearbeitung von z.B. metallischen Werkstoffen kommen häufig Fräswerkzeuge zum Einsatz, die einen Werkzeuggrundkörper aufweisen, der mit einer Mehrzahl von Sitzen zur Aufnahme von Schneideinsätzen versehen ist, die über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers verteilt angeordnet sind, um mehrere sogenannte Zähne für die Zerspanung bereitzustellen. Je nach Bearbeitungsoperation und Durchmesser des Fräswerkzeugs können z.B. nur zwei Sitze über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers verteilt angeordnet sein oder aber z.B. auch drei oder mehr solche Sitze vorgesehen sein. Die an den Sitzen angeordneten Schneideinsätze stehen dabei im Betrieb üblicherweise in radialer und in axialer Richtung mit Schneidkanten von dem Werkzeuggrundkörper hervor und bilden die Bereiche des Fräswerkzeugs, die mit dem zu zerspanenden Werkstoff in Eingriff gelangen, um Späne abzuheben. Die Schneideinsätze sind dabei üblicherweise zumindest teilweise aus einem harten und verschleißbeständigen Material, wie insbesondere Hartmetall, Cermet oder einem Ultrahartwerkstoff wie Schneidkeramik, cBN (cubic boron nitride, kubisches Bornitrid) oder PKD (polykristallinem Diamant) gebildet, wohingegen der Werkzeuggrundkörper typischerweise aus einem zäheren Material wie z.B. Werkzeugstahl, Densimet® oder einem zäheren Hartmetall gebildet ist.

[0003] Da die Schneiden des Fräswerkzeugs bei dem Fräsprozess wiederholt nacheinander in das zu bearbeitende Material eintreten und wieder austreten, besteht bei Fräswerkzeugen grundsätzlich die Gefahr, dass unerwünschte Schwingungen auftreten, die sich nachteilig auf die Güte der erzeugten Werkstückoberfläche auswirken können und auch zu einer Verringerung der Lebensdauer des Fräswerkzeugs bzw. der Schneideinsätze führen können. Der Neigung zu solchen unerwünschten Schwingungen kann dadurch entgegengewirkt werden, dass die Sitze zur Aufnahme von auswechselbaren Schneideinsätze nicht gleichmäßig über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers verteilt angeordnet werden (also nicht in identischen Winkelabständen von 360°/n, mit n = Anzahl der Sitze), sondern mit leicht unterschiedlichen Winkelabständen, wie z.B. 118°, 120°, 122° oder ähnlich bei einem Fräswerkzeug mit drei Zähnen, z.B. 88°, 91°, 89°, 92° oder 89°, 91°, 89°, 91° oder ähnlich bei einem Fräswerkzeug mit vier Zähnen, etc. Durch diese Maßnahmen kann zwar durch das Eintreten und Austreten der Schneiden in das Werkstück verursachten Schwingungen entgegengewirkt werden, allerdings führt die Anordnung der Sitze über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers in solchen ungleichen Winkelabständen ohne Gegenmaßnahmen aufgrund der ungleichen Massenverteilung um die Rotationsachse des Werkzeuggrundkörpers zu einer Unwucht des Fräswerkzeugs, die sich wiederum nachteilig auf den Rundlauf und somit auf die erzeugte Werkstückoberfläche und gegebenenfalls die für die Zerspanung verwendete Bearbeitungsmaschine auswirkt.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fräswerkzeug bereitzustellen, das im Betrieb schwingungsarm und mit hoher Rundlaufgenauigkeit arbeitet und dabei ein sehr gleichmäßiges optisches Erscheinungsbild bietet sowie relativ unempfindlich gegenüber Verschmutzungen und im Betrieb entstehenden Spänen ist.

[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Fräswerkzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0006] Das Fräswerkzeug hat einen Werkzeuggrundkörper, der eine Rotationsachse, um die das Fräswerkzeug im Betrieb in einer vorgegebenen Rotationsrichtung rotiert, und eine Mehrzahl von Sitzen zur Aufnahme von Schneideinsätzen aufweist. Die Sitze sind über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers in ungleichen Winkelabständen zueinander angeordnet. Der Werkzeuggrundkörper weist jeweils den Sitzen zugeordnete Spanräume, bezüglich der Rotationsrichtung in Umfangsrichtung hinter dem jeweiligen Sitz angeordnete Außenflächen und in Umfangsrichtung zwischen den Außenflächen und dem Spanraum des in Rotationsrichtung nachfolgenden Sitzes an-

geordnete Zwischenflächen auf. Die Zwischenflächen erstrecken sich jeweils entlang der Oberfläche einer formgebenden Fläche. Die formgebende Fläche einer Zwischenfläche ist durch Rotation um vorgegebene Winkel auf einer Bahn um die Rotationsachse derart zur Anlage an den jeweils anderen Zwischenflächen bringbar, dass sich diese entlang der Oberfläche dieser formgebenden Fläche erstrecken. Die vorgegebenen Winkel sind von den Winkelabständen verschieden.

[0007] Dass die Sitze in ungleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, bedeutet, dass bei n über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers verteilten Sitzen diese nicht gleichmäßig mit Winkelabständen von 360°/n angeordnet sind, sondern zumindest ein Winkelabstand größer als 360°/n ist und zumindest ein Winkelabstand kleiner als 360°/n ist. Dabei ist es z.B. insbesondere bei einer größeren Anzahl von Sitzen (z.B. n = 4, n = 5, usw.) auch möglich, dass ein Winkelabstand mehrmals vorkommt. Die Winkelabstände müssen also nicht alle voneinander verschieden sein, sondern es müssen nur zumindest zwei verschiedene Winkelabstände gegeben sein. Die formgebende Fläche einer Zwischenfläche lässt sich durch Rotation auf einer Bahn um die Rotationsachse um verschiedene vorgegebene Winkel jeweils an den anderen Zwischenflächen so in Anlage bringen, dass sich letztere entlang dieser formgebenden Fläche erstrecken. Mit anderen Worten haben die Zwischenflächen zueinander dieselbe räumliche dreidimensionale Kontur und unterscheiden sich aufgrund der Ungleichteilung nur in ihrer Größe und der Form ihrer Ränder leicht voneinander. Die vorgegebenen Winkel, um die die formgebende Fläche auf der Bahn um die Rotationsachse gedreht werden muss, damit sie an den jeweiligen anderen Zwischenflächen anliegt, sind nicht gleich zu den Winkelabständen, unter denen die Sitze an dem Werkzeuggrundkörper angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Zwischenflächen ebenfalls ungleich über Umfang des Werkzeuggrundkö6örpers verteilt angeordnet, wobei die Ungleichverteilung aber von der der Sitze verschieden ist. Da die Zwischenflächen dieselbe Kontur haben, hat das Fräswerkzeug trotz der Ungleichteilung ein sehr gleichmäßiges optisches Erscheinungsbild. Durch die von der Ungleichverteilung der Sitze verschiedene Ungleichverteilung der Zwischenflächen über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers kann der Masseschwerpunkt des Fräswerkzeug, der sich ohne Gegenmaßnahmen aufgrund der Ungleichverteilung der Sitze entfernt von der Rotationsachse befinden würde, nahe an oder auf die Rotationsachse gebracht werden, sodass durch diese Unwuchtkompensation eine hohe Rundlaufgenauigkeit erzielt ist. Im Gegensatz zu einer Unwuchtkompensation durch Einbringen von z.B. einer zusätzlichen Bohrung in den Werkzeuggrundkörper wird weder das Erscheinungsbild des Fräswerkzeugs nachteilig beeinflusst noch werden Strukturen geschaffen, in denen sich Verschmutzungen oder Späne ansammeln können.

[0008] Gemäß einer Weiterbildung weist die formgebende Fläche Flächenbereiche auf, deren Flächennormale tangentiale Richtungsanteile bezüglich der Rotationsachse aufweist. Mit anderen Worten ist die formgebende Fläche keine Teiloberfläche eines Rotationskörpers um die Rotationsachse. In diesem Fall ist über die Ausbildung der Zwischenflächen besonders effektiv eine Annäherung des Masseschwerpunkts an die Rotationsachse ermöglicht.

[0009] Gemäß einer Weiterbildung grenzen die Zwischenflächen jeweils an einen Spanraum an. In diesem Fall können die Zwischenflächen sehr einfach und kostengünstig in einer Weise ausgebildet werden, die einerseits eine gute Unwuchtkompensation ermöglicht und andererseits auch einen harmonischen optischen Eindruck bereitstellt.

[0010] Bevorzugt sind die Sitze der Mehrzahl von Sitzen zueinander gleich ausgebildet und die den jeweiligen Sitzen zugeordneten Spanräume sind zueinander gleich ausgebildet. In diesem Fall ist eine besonders einfache Fertigung ermöglicht.

[0011] Gemäß einer Weiterbildung sind die Sitze derart ausgebildet, dass an den Sitzen befestigte Schneideinsätze jeweils in radialer Richtung und in axialer Richtung von dem Werkzeuggrundkörper hervorstehen.

[0012] Gemäß einer Weiterbildung weist der Werkzeuggrundkörper zumindest drei Sitze zur Aufnahme von Schneideinsätzen auf. Der Werkzeuggrundkörper kann dabei insbesondere auch mehr oder sogar deutlich mehr als drei Sitze zur Aufnahme von Schneideinsätzen aufweisen.

[0013] Gemäß einer Weiterbildung weist das Fräswerkzeug auch eine Mehrzahl von an den Sitzen angeordneten Schneideinsätzen auf. Bevorzugt sind die Zwischenflächen derart angeordnet, dass der Schwerpunkt des Fräswerkzeugs mit daran angeordneten Schneideinsätzen der Rotationsachse angenähert ist. In diesem Fall ist eine besonders gute Unwuchtkompensation dadurch erzielt, dass auch die Masse der an dem Fräswerkzeug angeordneten Schneideinsätze bei der Ausbildung der Zwischenflächen berücksichtigt ist.

[0014] Gemäß einer Weiterbildung ist der Werkzeuggrundkörper frei von Bohrungen zur Unwuchtkompensation. In diesem Fall ist ein besonders vorteilhafter optischer Eindruck gegeben und Strukturen, an denen sich Verschmutzungen oder Späne ansammeln können, sind vermieden.

[0015] Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Konstruieren eines Fräswerkzeugs gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0016] Das Verfahren zum Konstruieren eines Fräswerkzeugs weist die Schritte auf:

* Konstruieren der Grundform eines Werkzeuggrundkörpers mit einer Rotationsachse und mit Außenflächen, die den Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers bestimmen,

* Konstruieren einer Mehrzahl von Sitzen für Schneideinsätze mit zugeordneten Spanräumen als Materialabtrag an dem Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers derart, dass diese in ungleichen Winkelabständen zueinander über den Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers verteilt angeordnet werden,

* Generieren einer formgebenden Fläche für zwischen benachbarten Sitzen auszubildende Zwischenflächen, die sich jeweils zwischen einem Spanraum und dem Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers erstrecken,

* Erzeugen von Zwischenflächen mittels der formgebenden Fläche derart, dass benachbart zu den Spanräumen jeweils mit der formgebenden Fläche bestimmt wird, wie Material von der Grundform des Werkzeuggrundkörpers zu entfernen ist, wobei die formgebende Fläche dafür jeweils zum Erzeugen der nächsten Zwischenfläche um einen Startwinkel auf einer Bahn um die Rotationsachse gedreht wird,

* Ermitteln des resultierenden Masseschwerpunkts für das Fräswerkzeug mit daran angeordneten Schneideinsätzen, und

* Individuelles Varlieren der Startwinkel auf vorgegebene Winkel zum Erzeugen der Zwischenflächen und Neuberechnen des Masseschwerpunkts des Fräswerkzeugs mit daran angeordneten Schneideinsätzen, um den Masseschwerpunkt an die Rotationsachse des Werkzeuggrundkörpers anzunähern.

[0017] Durch das Verwenden derselben formgebenden Fläche zum Erzeugen der Zwischenflächen wird ein gleichmäßiger optischer Eindruck bereitgestellt. Das individuelle Variieren der definierten Winkel zum Erzeugen der Zwischenflächen unter Berücksichtigung von an den Sitzen angeordneten Schneideinsätzen ermöglicht es, eine besonders hohe Wuchtgüte des Fräswerkzeugs bereitzustellen, da der resultierende Masseschwerpunkt sehr nahe an oder sogar genau auf die Rotationsachse gebracht werden kann.

[0018] Gemäß einer Weiterbildung wird die formgebende Fläche derart konstruiert, dass sie zumindest bereichsweise eine Flächennormale aufweist, die tangentiale Richtungsanteile bezüglich der Rotationsachse hat. Mit anderen Worten erstreckt sich die formgebende Fläche nicht entlang der Oberfläche eines Rotationskörpers um die Rotationsachse. In diesem Fall wird über die Ausbildung der Zwischenflächen besonders effektiv eine Annäherung des Masseschwerpunkts an die Rotationsachse ermöglicht.

[0019] Gemäß einer Weiterbildung erfolgt das individuelle Variieren der definierten Winkel so, dass der Masseschwerpunkt für das Fräswerkzeug mit daran angeordneten Schneideinsätzen bis auf weniger als 15 um an die Rotationsachse angenähert wird, bevorzugt bis auf weniger als 10 um, mehr bevorzugt bis auf weniger als 5 um. In diesem Fall wird ein Fräswerkzeug mit besonders hoher Wuchtgüte bereitgestellt.

[0020] Bevorzugt weist das Verfahren den Schritt auf: Fertigen des derart konstruierten Werkzeuggrundkörpers, um ein Fräswerkzeug mit hoher Wuchtgüte bereitzustellen.

[0021] Die Aufgabe wird auch durch ein Fräswerkzeug nach Anspruch 14 gelöst. Das Fräswerkzeug hat einen Werkzeuggrundkörper, der eine Rotationsachse, um die das Fräswerkzeug im Betrieb in einer vorgegebenen Rotationsrichtung rotiert, und eine Mehrzahl von Sitzen zur Aufnahme von Schneideinsätzen aufweist, und ist in dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt.

[0022] Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.

[0023] Von den Figuren zeigen

[0024] Fig. 1: eine schematische perspektivische Darstellung eines Fräswerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform mit daran angeordneten auswechselbaren Schneideinsätzen;

[0025] Fig. 2: eine schematische Stirnansicht des Fräswerkzeugs aus Fig. 1; [0026] Fig. 3: eine schematische Seitenansicht des Fräswerkzeugs aus Fig. 1;

[0027] Fig. 4: eine schematische Darstellung in Stirnansicht des Werkzeuggrundkörpers des Fräswerkzeugs aus Fig. 1, jedoch ohne an Sitzen befestigte auswechselbare Schneideinsätze; und

[0028] Fig. 5: eine schematische Darstellung von formgebenden Flächen zur Erzeugung von Zwischenflächen an dem Werkzeuggrundkörper.

[0029] Eine Ausführungsform eines Fräswerkzeugs 100 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

[0030] Wie insbesondere in den Fig. 1 bis Fig. 3 zu sehen ist, weist das Fräswerkzeug 100 einen Werkzeuggrundkörper 10 auf, der ein erstes Ende 11 zur Verbindung mit einer (nicht dargestellten) Befestigungsschnittstelle einer Bearbeitungsmaschine und ein freies zweites Ende 12 aufweist. Bei dem konkret dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Fräswerkzeug als ein sogenannter Aufsteckfräser mit einer entsprechenden Schnittstelle ausgebildet, es sind jedoch auch andere gebräuchliche Ausgestaltungen der Schnittstelle möglich. Der Werkzeuggrundkörper 10 hat eine Rotationsachse Z, um die das Fräswerkzeug 100 im Betrieb in einer vorgegebenen Rotationsrichtung R rotiert.

[0031] An dem freien zweiten Ende 12 des Werkzeuggrundkörpers 10 ist eine Mehrzahl von Sitzen 1 zur Aufnahme von auswechselbaren Schneideinsätzen 6 ausgebildet. Obwohl bei dem konkret dargestellten Ausführungsbeispiel drei solche Sitze 1 vorgesehen sind (n = 3), können auch z.B. nur zwei solche Sitze 1 (d.h. n = 2) oder mehr als drei Sitze 1 (n > 3) vorgesehen sein. Die Sitze 1 sind derart an dem Werkzeuggrundkörper 10 angeordnet, dass daran angeordnete auswechselbare Schneideinsätze 6 jeweils sowohl axial als auch radial mit einem nutzbaren Schneidenbereich von dem Werkzeuggrundkörper 10 hervorstehen. Sofern in der vorliegenden Beschreibung die Begriffe „axial“, „radial“ und „tangential“ verwendet werden, so beziehen sie sich jeweils auf die Rotationsachse Z des Werkzeuggrundkörpers 10, wenn sich nicht aus dem jeweiligen Zusammenhang etwas anderes ergibt. Obwohl bei dem konkreten Ausführungsbeispiel eine bestimmte Form der auswechselbaren Schneideinsätze 6 gezeigt ist, bei dem die Schneideinsätze 6 als Wendeschneidplatten mit zwei nacheinander durch Indexieren nutzbaren Schneidenbereichen ausgebildet sind, sind auch andere Formen von auswechselbaren Schneideinsätzen 6 möglich, die zumindest einen oder aber auch mehr als zwei durch Indexieren nacheinander nutzbare Schneidenbereiche aufweisen können, wobei die nutzbaren Schneidenbereiche z.B. auch sowohl zwischen einer Oberseite und einer umlaufenden Seitenfläche als auch zwischen einer Unterseite und einer umlaufenden Seitenfläche ausgebildet sein können, sodass der auswechselbare Schneideinsatz 6 z.B. auch als doppelseitiger Schneideinsatz ausgebildet sein kann. Wie insbesondere in den Fig. 1 und Fig. 3 zu sehen ist, sind die auswechselbaren Schneideinsätze 6 bei dem Ausführungsbeispiel über Befestigungsschrauben 7 an den jeweiligen

Sitzen 1 befestigt, es ist alternativ dazu aber auch eine andere Art der Befestigung, wie z.B. über Klemmpratzen oder Ahnliches möglich.

[0032] Die Sitze 1 sind bei der Ausführungsform jeweils zueinander zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet. Wie in Fig. 1 und insbesondere auch in der schematischen Darstellung in Stirnansicht in Fig. 4 zu sehen ist, sind die Sitze 1 über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt in Winkelabständen «, ß, y zueinander angeordnet. Die Sitze 1 sind dabei aber nicht gleichmäßig über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt angeordnet, was bei drei Sitzen (n =3) Winkelabständen von jeweils 120° (360°/n) entsprechen würde, sondern sie sind ungleichmäßig über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt angeordnet, sodass zumindest ein Winkelabstand kleiner als 360°/n ist, d.h. bei n = 3 kleiner als 120°, und zumindest ein Winkelabstand größer als 360°/n ist, d.h. bein = 3 größer als 120°. Mit anderen Worten gilt, dass die Winkelabstände «, ß, y zumindest nicht alle gleich zueinander sind.

[0033] Bezüglich der Rotationsrichtung R vor den Sitzen 1 sind jeweils Spanräume 2 ausgebildet, die dazu dienen, bei dem Betrieb des Fräswerkzeugs 100 entstehende Späne des bearbeiteten Werkstücks abzuführen. Die Spanräume 2 sind bei der Ausführungsform jeweils zueinander zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet und sind in an sich bekannter Weise als Vertiefungen an dem Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers 10 ausgebildet. Bezüglich der Rotationsrichtung R rückseitig der Sitze 1 schließen sich Außenflächen 3 an, die den Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers 10 bestimmen. Es kann sich dabei z.B. um durchgehende ebene oder gekrümmte Flächen handeln oder die Außenflächen 3 können auch aus mehreren aneinander anschließenden Teilflächen bestehen, wie es z.B. auch bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Außenflächen 3 können z.B. Teilflächen eines Rotationskörpers um die Rotationsachse R sein.

[0034] An dem Werkzeuggrundkörper 10 sind ferner Zwischenflächen 4 ausgebildet, die im Folgenden noch eingehender beschrieben werden. Die Zwischenflächen 4 können wiederum als durchgehende ebene oder gekrümmte Flächen ausgebildet sein oder z.B. durch mehrere aneinander anschließende Teilflächen gebildet sein, wie es z.B. bei dem Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Zwischenflächen 4 erstrecken sich jedoch nicht entlang eines Rotationskörpers um die Rotationsachse Z, sondern weisen zumindest Bereiche auf, in denen die Flächennormale auch tangentiale Richtungskomponenten aufweist. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, erstrecken sich die Zwischenflächen 4 jeweils entlang der Oberfläche einer formgebenden Fläche F, die die Ausrichtung und Krümmung der Zwischenflächen 4 bestimmt. Die Zwischenflächen 4 können dabei durch Rotation des Werkzeuggrundkörpers 10 um die Rotationsachse Z um vorgegebene Winkel in flächige Anlage an derselben formgebenden Fläche F gebracht werden. Mit anderen Worten sind die Zwischenflächen 4 bezüglich Ausrichtung und Krümmung insoweit zueinander gleich als dass sie bezüglich der Rotationsachse Z nur über Winkelabstände verdreht zueinander über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt angeordnet sind. Die vorgegebenen Winkel «‘, ß*, y‘, um die die Zwischenflächen 4 bezüglich der Rotationsachse Z zueinander verdreht angeordnet sind, unterscheiden sich dabei aber von den Winkelabständen «, ß, y, in denen die Sitze 1 ungleich über den Umfang des Werkzeugkörpers 10 verteilt angeordnet sind. Insbesondere gilt nicht: « = «‘, ß = ß‘ und y = y‘ gleichzeitig, wobei es aber z.B. durchaus möglich ist, dass z.B. « = a‘, BB, yYFyY oderafa‘, B=ßB',y#y odera#a‘, B# ß und y = y‘. Entsprechendes gilt für den Fall, dass z.B. nur zwei Sitze 1 über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt angeordnet sind (n= 2) oder mehr als drei Sitze 1 über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt angeordnet sind (n > 3). Aufgrund der Ungleichverteilung der Zwischenflächen 4 über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10, die von der Ungleichverteilung der Sitze 1 verschieden ist, haben die Zwischenflächen 4 untereinander nicht exakt dieselbe Außenkontur ihrer jeweiligen Ränder.

[0035] Die Zwischenflächen 4 sind dabei derart ungleich über den Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt angeordnet, dass einer durch die Ungleichverteilung der Sitze 1 verursachten Verschiebung des Masseschwerpunkts des Fräswerkzeugs 100 von den Rotationsachse Z weg entgegengewirkt wird, sodass der Masseschwerpunkt des Fräswerkzeugs 100 wieder der Rotationsachse Z angenähert ist oder sogar wieder auf dieser zu liegen kommt. In Fig. 5

ist schematisch dargestellt, wie die formgebende Fläche F jeweils räumlich orientiert ist, wenn sie flächig an den jeweiligen Zwischenflächen 4 anliegt und die vorgegebenen Winkel «,‘, ß‘ und y‘, unter denen die Zwischenflächen 4 über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers ungleich verteilt angeordnet sind, sind ebenfalls dargestellt.

[0036] Im Folgenden wir noch ein Verfahren zum Konstruieren des zuvor beschriebenen Fräswerkzeugs 100 eingehender beschrieben.

[0037] Bei dem Verfahren zum Konstruieren des Fräswerkzeugs 100 wird zunächst die Grundform des Werkzeuggrundkörpers 10 mit einer Rotationsachse Z und mit Außenflächen 3, die den Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers 10 bestimmen, konstruiert. Dabei kann diese Grundform zum Beispiel ein Rotationskörper bezüglich der Rotationsachse Z sein. Anschließend wird eine Mehrzahl von Sitzen 1 zur Aufnahme von auswechselbaren Schneideinsätzen 6 mit zugeordneten Spanräumen 2 konstruiert. Wie bereits oben beschrieben wurde, beträgt die Anzahl der Sitze 1 zumindest zwei, kann insbesondere jedoch auch drei, vier, fünf oder mehr betragen. Dies erfolgt derart, dass die Sitze 1 und die zugehörigen Spanräume 2 als Materialabtrag von der zuvor konstruierten Grundform des Werkzeuggrundkörpers 10 konstruiert werden. Die Sitze 1 mit zugeordneten Spanräumen 2 werden dabei in ungleichen Winkelabständen «a, ß, y zueinander über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt angeordnet. Die Sitze 1 und zugeordneten Spanräume 2 werden dabei bevorzugt jeweils identisch konstruiert.

[0038] Anschließend wird eine formgebende Fläche F konstruiert, die die Form, insbesondere in Bezug auf dreidimensionale Krümmung und Ausrichtung, von auszubildenden Zwischenflächen 4 an dem Werkzeuggrundkörper 10 bestimmen soll. Diese formgebende Fläche F wird dabei derart konstruiert, dass die resultierenden Zwischenflächen 4 zumindest bereichsweise Flächennormalen mit tangentialen Richtungskomponenten aufweisen. Mittels dieser formgebenden FIäche F werden Zwischenflächen 4 derart erzeugt, dass benachbart zu den Spanräumen 2 jeweils mit der formgebenden Fläche F bestimmt wird, wie Material von der Grundform des Werkzeuggrundkörpers 10 zu entfernen ist. Dabei wird die formgebende Fläche F dafür jeweils zum Erzeugen der nächsten Zwischenfläche 4 um einen Startwinkel auf einer Bahn um die Rotationsachse Z gedreht. Zum Beispiel kann dabei so vorgegangen werden, dass die Startwinkel zunächst den Winkelabständen «, ß, y entsprechen, unter denen die Sitze 1 ungleich über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers 10 verteilt sind.

[0039] In der so erzeugten Konstruktion wird nun der resultierende Masseschwerpunkt für das Fräswerkzeug mit daran angeordneten Schneideinsätzen ermittelt. Anschließend werden die Startwinkel individuell bis auf vorgegebene Winkel «‘, ß‘, y‘ zum Erzeugen der Zwischenflächen 4 variiert und der Masseschwerpunkt des Fräswerkzeugs 100 mit daran angeordneten Schneideinsätzen 6 wird neuberechnet, um den Masseschwerpunkt an die Rotationsachse Z des Werkzeuggrundkörpers 10 anzunähern. Dabei kann dieser Schritt z.B. so lange durchgeführt werden bis der Masseschwerpunkt für das Fräswerkzeug 100 mit daran angeordneten Schneideinsätzen 6 bis auf weniger als 15 um an die Rotationsachse Z angenähert ist. Bevorzugt kann dies erfolgen bis der Masseschwerpunkt bis auf weniger als 10 um, mehr bevorzugt bis auf weniger als 5 um, an die Rotationsachse Z angenähert ist.

[0040] Wenn die gewünschte Annäherung des Masseschwerpunkts an die Rotationsachse Z erreicht ist, wird der Werkzeuggrundkörper 10 entsprechend der derart erstellten Konstruktion gefertigt, sodass ein Fräswerkzeug 100 mit hoher Wuchtgüte bereitgestellt wird. Die Fertigung des Werkzeuggrundkörpers 10 kann z.B. konventionell durch spanabhebende Bearbeitung aus einem entsprechenden Ausgangswerkstoff oder durch additive Fertigung in z.B. einem 3D-Druckverfahren, wie z.B. SLM (selective laser melting, selektivem Laserschmelzen), erfolgen.

[0041] Obwohl mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel eine bevorzugte Realisierung beschrieben wurde, bei der die Schneideinsätze 6 auswechselbar sind, insbesondere z.B. jeweils mittels einer Befestigungsschraube an dem jeweiligen Sitz befestigt werden, sind jedoch z.B. auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Schneideinsätze materialschlüssig durch z.B. Löten an den Sitzen befestigt sind.

Claims

Ansprüche

1. Fräswerkzeug (100) mit: einem Werkzeuggrundkörper (10), der eine Rotationsachse (Z), um die das Fräswerkzeug im Betrieb in einer vorgegebenen Rotationsrichtung (R) rotiert, und eine Mehrzahl von Sitzen (1) zur Aufnahme von Schneideinsätzen (6) aufweist, wobei die Sitze (1) über den Umfang des Werkzeuggrundkörpers (10) in ungleichen Winkelabständen (a, ß, y) zueinander angeordnet sind, wobei der Werkzeuggrundkörper (10) jeweils den Sitzen (1) zugeordnete Spanräume (2), bezüglich der Rotationsrichtung (R) in Umfangsrichtung hinter dem jeweiligen Sitz (1) angeordnete Außenflächen (3) und in Umfangsrichtung zwischen den Außenflächen (3) und dem Spanraum (2) des in Rotationsrichtung nachfolgenden Sitzes (1) angeordnete Zwischenflächen (4) aufweist, wobei sich die Zwischenflächen (4) jeweils entlang der Oberfläche einer formgebenden FIläche (F) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebende Fläche (F) einer Zwischenfläche (4) durch Rotation um vorgegebene Winkel (a, ß‘, y‘) auf einer Bahn um die Rotationsachse (R) an den jeweils anderen Zwischenflächen (4) anliegt, sodass sich diese entlang der Oberfläche dieser formgebenden Fläche (F) erstrecken, und wobei die vorgegebenen Winkel («‘, ß‘, y‘) von den Winkelabständen (a, ß, y) verschieden sind.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, wobei die formgebende Fläche (F) Flächenbereiche aufweist, deren Flächennormale tangentiale Richtungsanteile bezüglich der Rotationsachse (Z) aufweist.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenflächen (4) jeweils an einen Spanraum (2) angrenzen.

4. Fräswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sitze (1) der Mehrzahl von Sitzen zueinander gleich ausgebildet sind und die den jeweiligen Sitzen (1) zugeordneten Spanräume (2) zueinander gleich ausgebildet sind.

5. Fräswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an den Sitzen (1) befestigte Schneideinsätze (6) jeweils in radialer Richtung und in axialer Richtung von dem Werkzeuggrundkörper (10) hervorstehen.

6. Fräswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Werkzeuggrundkörper (10) zumindest drei Sitze (1) zur Aufnahme von Schneideinsätzen (6) aufweist.

7. Fräswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Mehrzahl von an den Sitzen (1) angeordneten Schneideinsätzen (6).

8. Fräswerkzeug nach Anspruch 7, wobei durch die Anordnung der Zwischenflächen (4) der Schwerpunkt des Fräswerkzeugs (100) mit daran angeordneten Schneideinsätzen (6) der Rotationsachse (R) angenähert ist.

9. Verfahren zum Konstruieren eines Fräswerkzeugs (100) mit den Schritten:

* Konstruieren der Grundform eines Werkzeuggrundkörpers (10) mit einer Rotationsachse (Z) und mit Außenflächen (3), die den Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers (10) bestimmen,

* Konstruieren einer Mehrzahl von Sitzen (1) für Schneideinsätze (6) mit zugeordneten Spanräumen (2) als Materialabtrag an dem Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers (10) durch Anordnung dieser in ungleichen Winkelabständen (a, ß, y) zueinander über den Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers (10) verteilt,

* Generieren einer formgebenden Fläche (F) für zwischen benachbarten Sitzen (1) auszubildende Zwischenflächen (4), die sich jeweils zwischen einem Spanraum (2) und dem Außenumfang des Werkzeuggrundkörpers (10) erstrecken,

gekennzeichnet durch:

* Erzeugen von Zwischenflächen (4) mittels der formgebenden Fläche (F), wobei benachbart zu den Spanräumen (2) jeweils mit der formgebenden Fläche (F) bestimmt wird, wie Material von der Grundform des Werkzeuggrundkörpers (10) zu entfernen ist, wobei die formgebende Fläche (F) dafür jeweils zum Erzeugen der nächsten Zwischenfläche (4) um einen Startwinkel auf einer Bahn um die Rotationsachse (Z) gedreht wird,

* Ermitteln des resultierenden Masseschwerpunkts für das Fräswerkzeug (100) mit daran angeordneten Schneideinsätzen (6), und

* Individuelles Variieren der Startwinkel auf vorgegebene Winkel («‘, ß‘, y‘) zum Erzeugen der Zwischenflächen (4) und Neuberechnen des Masseschwerpunkts des Fräswerkzeugs (100) mit daran angeordneten Schneideinsätzen (6), um den Masseschwerpunkt an die Rotationsachse (Z) des Werkzeuggrundkörpers (10) anzunähern.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die formgebende Fläche (F) zumindest bereichsweise eine Flächennormale aufweist, die tangentiale Richtungsanteile bezüglich der Rotationsachse (Z) hat.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei durch das individuelle Variieren der definierten Winkel («‘, ß‘, y‘) der Masseschwerpunkt für das Fräswerkzeug (100) mit daran angeordneten Schneideinsätzen (6) bis auf weniger als 15 um an die Rotationsachse (Z) angenähert wird, bevorzugt bis auf weniger als 10 um, mehr bevorzugt bis auf weniger als 5 um.

12. Fräswerkzeug mit einem Werkzeuggrundkörper (10), der eine Rotationsachse (Z), um die das Fräswerkzeug im Betrieb in einer vorgegebenen Rotationsrichtung (R) rotiert, und eine Mehrzahl von Sitzen (1) zur Aufnahme von Schneideinsätzen (6) aufweist, hergestellt in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen