DE2533079C2 - Fraeswerkzeug - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug mit mehreren schraubenlinienförmig verlaufenden Schneiden, die in ihrem Längsverlauf in sägezahnförmig ausgebildete Einzelschneiden mit je einer steil und einer flach gegenüber der Fräserachse geneigten Rückenfläche aufgeteilt sind, wobei jeweils die flach geneigte Rückenfläche mit der Spanfläche der Schneiden eine Schneidkante bildet. Bei einem bekannten Fräswerkzeug dieser Art (OS 23 38 297) ist die Zahnspitze eckig ausgebildet, sie liegt bei der Schneidrotation des Fräsers vor dem Zahngrund, so daß die Zahnspitze bei der Zerspanung zuerst in Eingriff kommt. Zwar sind mit einem solchen Fräswerkzeug bei hohen Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten verhältnismäßig starke Schnitte bei geringer Antriebsleistung ausführbar, aber man hat einen relativ großen Verschleiß und die Ausbildung eignet sich wegen der hohen Stoßbelastung an den Zahnspitzen nicht für den Einsatz bei Werkzeugen, die hartmetallbestückt oder aus Vollhartmetall hergestellt sind. Dazu kommt, daß bei der getroffenen Anordnung bei der Zerspanung rieben einer sogenannten Passivkraft, die das Werkzeug aus der aufnehmenden Spannzange herausziehen will, eine zusätzliche Drangkraftkomponente auftritt, die den Effekt verstärkt und die Präzision bei der Zerspanung beeinträchtigt, weil die anfängliche Einspannäänge verändert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug der genannten Art zu schaffen, das ebenfalls bei geringem Leistungsaufwand eine hohe Zerspanungsleistung bei hohem Vorschub ermöglicht, aber außerdem eine hohe Standzeit gewährleistet und insbesondere für den Einsatz von Hartmetallschneiden geeignet ist und dabei die Kräfte in Grenzen hält, die die Position des Werkzeuges zu verändern suchen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die die Schneidkanten der Einzelschneiden bildenden, flach verlaufenden Rückenflächen zu der Stirnseite des Fräswerkzeuges hingeneigt sind, an der die schraubenlinienförmig verlaufenden Schneiden beim Drehen des Fräswerkzeuges zuerst in Eingriff mit dem Werkstück kommen und daß die Schneidkanten der beiden Rückenfiächen jeder Einzelschneide in bekannter Weise gerundet ineinander übergehen.

Fräswerkzeuge mit sägezahnförmigen Schneiden, bei denen die Rückenfiächen der Zähne mit einer Abrundung ineinander übergehen sind bekannt (FR-PS 12 30 614).

Die Sägezähne bilden spitzwinklige Dreiecke mit gerundeten Spitzen, wobei die Rundung tangential in die Schneidkante am von der Fräserachse entferntesten Punkt mündet und die kurze Seite des Dreiecks abgebend bis zum Zahngrund des benachbarten Sägezahnes reicht. Auf diese Weise bildet nicht die Zahnspitze, sondern der Bereich am Zahngrund den vordersten Werkzeug-Werkstoff-Kontaktpunkt, also die stabile gerade Schneidkante, die Zahnspitze ist in Arbeitsrichtung radial um das Maß der Basislänge des spitzwinkligen Dreiecks mal dem Sinus des Drallwinkels der Drallnut entgegengesetzt zurückversetzt. Beim Zerspanungsvorgang wandert damit der Schneiden-Werkstoff-Kontaktpunkt unter kontinuierlich schälendem Schnittverlauf vom Zahngrund der Schneidkante entlang zur Zahnspitze über die Rundung hinweg und endet beim theoretisch größten Vorschub am Zahngrund der nächsten Einzelschneide. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der Radius der Rundung zwischen 0,5 und 4,5 mm beträgt, die Basis der Einzelschneide eine Länge von etwa 2 bis 20 mm hat und der Neigungswinkel der als Schneidkante dienenden langen Seite der Einzelschneide zu einer Parallelen zur Fräserachse zwischen 3° und 15° beträgt. Zweckmäßigerweise geht die Rundung am Zahngrund in eine Kerbe über, die einmal die Fertigung erleichtert, zum andern aber den herausgetrennten Span in seiner Breite begrenzt (Spanbrechereffekt). Damit bleibt die Beanspruchung der Hartmetallschneide in den zulässigen Grenzen, Stoßbelastungen beim Eingriff werden vermieden, lokale Überbelastungen ausgeschaltet, so daß die Standzeit außerordentlich erhöht wird, Ausbruch und Verschleiß der Schneidkanten werden eingedämmt.

Bei Rechtsdrall der Drallnuten ist die Zahnspitze jeder Einzelschneide auf der dem Schaft zugewandten Seite der sägezahnförmigen Einzelschneide angeordnet, die Schneidkante ist so geneigt, daß sie sich zur freien Stirnseite hin der Fräserachse nähert. Damit wird der Passivkraft, die in Richtung der Achse des Werkzeuges zur Stirnseite hin wirkt, und die insbesondere bei Fräsern mit glattem zylindrischen Schaft unter den erschwerten Bedingungen, wie es beim Schruppfräsen

der Fall ist, zu einem Herausziehen des Werkzeuges aus der Spannvorrichtung führt, eine Kraft entgegengesetzt, denn durch die Anordnung der Neigung der Einzelschneiden entsteht beim Schneidvorgang durch die vom Werkstück ausgeübte Drangkraft eine der Passivkraft entgegengesetzte resultierende Kraft Dadurch wird der Veränderung der Einspannlänge entgegengetreten, so daß präzise Fräsungen durchgeführt werden können.

Die Anordnung bringt weiterhin mit sich, daß der freie Winkel entlang der Einzelschneide sehr klein gehalten werden kann, z.B. im Bereich von 6° bis 8°. Dies führt bei einem Spanwinkel von etwa 0° bis 3° zu einem besonders stabilen Keilwinkel, der großen Belastungen standzuhalten vermag. Durch die Rundung an der Zahnspitze kann die Rauhtiefe des gefrästen Werkstückes gering gehalten werden, sie liegt etwa bei 40 μ. Als günstig hat sich die Anordnung von sechs Fräszähnen erwiesen. Haben die Drallnuten Linksdrall, so liegen die Verhältnisse gerade umgekehrt. Der Versatz der bei Schneidrotation einander nachfolgenden Einzelschneiden zur freien Stirnseite des Fräsers hin beträgt zweckmäßig die Länge der Basis geteilt durch die Anzahl der Fräszähne. Der Neigungswinkel der Schneidkante ist mit zunehmendem Fräserdurchmesser größer ausgebildet, ebenso wächst die Länge der Basis der sägezahnförmigen Einzelschneide mit größer werdendem Fräserdurchmesser.

Beim Schneidvorgang entstehen nur kleine Späne, es müssen also auch die Spanräume nur relativ klein sein, das Werkzeug kann sehr stabil ausgebildet werden. Wegen der geringen Zerspanungskräfte weist die Werkzeugmaschine wegen der geringen mechanischen Belastung eine hohe Lebensdauer bei ruhigem, schwingungsarmem Zerspanungsvorgang auf. Die Zerspanungsleistung ist hoch, es können sehr große Vorschübe gewählt werden. Die Schneidenausbildung eignet sich bevorzugt für den Einsatz von Hartmetall, aber ebenso für Schnellstähle u. dgL, mit der Schruppverzahnung lassen sich alle Stahlsorten, Nichteisenmetall-Legierungen und Gußwerkstoffe gleichermaßen bearbeiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

F i g. 1 eine Ansicht eines Fräsers von der Seite,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite in Richtung des Pfeiles 11 in Fig. 1,

F i g. 3 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles Hl in F i g. 1 in größerer Darstellung.

Der wiedergegebene Fingerfräser weist sechs Fräszähne 1 bis 6 bzw. schraubenlinienförmig verlaufende Schneiden auf, die durch Drallnutet: 7 voneinander getrennt sind. Jeder Fräszahn 1 bis 6 ist unterteilt in Einzelschneiden, die mit dem Zusatzbuchstaben a, 6 ... bezeichnet sind. Die Einzelschneiden la, 16..., 2a, 26... haben eine etwa sägezahnförmige Gestalt und bilden ein spitzwinkliges Dreieck, dessen eine Seite aus einer Rundung 8 und dessen andere Seite aus einer geraden, zur Fräserachse 9 geneigten Schneidkante 10 besteht, wobei die Schneidkante 10 durch den Schnitt der Rückenfläche 30 mit einer Spanfläche 32 gebildet ist und der Schnitt der weiteren Rückenfläche 31 mit der Spanfläche 32 die Rundung 8 abgibt Haben die Drallnuten 7, wie in F i g. 1 dargestellt, Rechtsdrall, nähert sich die Schneidkante 10 der Fräserachse 9 zur Stirnseite 11 des Fräsers hin. Die Rundung 8 geht tangential in den von der Fräserachse 9 am weitesten entfernten Punkt 12 der Schneidkante 10 in diese über, andererseits reicht sie bis zum Zahngrund 13 der nächsten Einzelschneide. Zweckmäßig ist dort eine Kerbe 14 eingeschliffen.

Durch die Anordnung der Neigung liegt die Zahnspitze !5 einer jeden Einzelschneide la, 16... um einen Betrag 16 hinter dem Zahngrund 13, der der Länge 17 der Basis des spitzwinkligen Dreieckes 18 mal dem Sinas des Drallwinkels 19 entspricht. Der Neigungswinkel 20 der Neigung der Schneidkante 10 liegt zwischen 3 und 15°.

Die einander in Umfangsrichtung nachfolgenden Einzelschneiden la,2a,3a.., 16,26,36...sind in axialer Richtung gegeneinander um einen Betrag 21 vom Schaft 22 weg zur Stirnseite 11 hin versetzt, der der Länge der Basis 17 geteilt durch die Zah! der Fräszähne 1 bis 6 entspricht. In Fig.3 sind die Einzelschneiden la und 16 gestrichelt eingezeichnet, und zwar nachdem sie in die gleiche Ebene wie die ausgezogen gezeichneten Einzelschneiden 2a, 26 gebracht sind und nach einem Vorschub 23 in Richtung des Pfeiles 24. Die Fräszähne 1 bis 6 haben einen Spanwinkel 25 von etwa 0 bis 3° positiv, die Einzelschneiden la, 16 ..., 2a, 26 ... einen Freiwinkel 26 von 6 bis 8°.

Beim Zerspanen führt der Fräser eine Schneidrotation in Richtung des Pfeiles 27 aus. Wegen des Drallwinkels 19 entsteht eine Passivkraft 28 (Kräftedreieck in F i g. 1), die den Fräser mit seinem Schaft 22 aus der Spannzange herauszuziehen trachtet. Durch die Neigung der Schneidkante 10 wird dieser Passivkraft 28 eine Wirkkraft 29 (siehe Kräftedreieck Fig.3) bzw. deren Summe aus allen sich beim Fräsvorgang im Eingriff befindlichen Einzelschneiden entgegengesetzt, die die Gefahr einer Veränderung der Einspannlänge des Werkzeugs mindert. Auf jeden Fall ist sichergestellt, daß durch die getroffene Anordnung immer zuerst die Schneidkante 10 im Bereich des Zahngrundes 13 in Eingriff mit dem Werkstück kommt und durch die Zurückversetzung um den Betrag 16 erst danach die an sich höher liegende Zahnspitze 15, so daß sich ein schälender Schnitt ergibt, der die Schneidkante 10 außerordentlich schont und jegliche Stoßbeanspruchung, insbesondere der gerundeten Zahnspitze 15 vermeidet, was dem Einsatz von Hartmetall sehr entgegenkommt. Bei Drallnuten mit Linksdrall sind die Verhältnisse umgekehrt, die Neigung der Schneidkante 10 nähert sich der Fräserachse 9 zum Schaft 22 hin, so daß auch hier der schälende Schnitt vom Zahngrund 13 /ui Zahnspitze 15 hin gegeben ist.

Hierzu 1 Blatr Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fräswerkzeug mit mehreren schraubenlinienförmig verlaufenden Schneiden, die in ihrem Längsverlauf in sägezahnförmig ausgebildete Einzelschneiden mit je einer steil und einer flach gegenüber der Fräserachse geneigten Rückenfläche aufgeteilt sind, wobei jeweils die flach geneigte Rückenfläche mit der Spanfläche der Schneiden eine Schneidkante bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schneidkanten (10) der Einzelschneiden (la, ib ..„ 2a, 26 ...) bildenden, flach verlaufenden Rückenflächen (30) zu der Stirnseite (11) des Fräswerkzeuges hingeneigt sind, an der die schraubenlinienförmig verlaufenden Schneiden beim Drehen des Fräswerkzeuges zuerst in Eingriff mit dem Werkstück kommen und daß die Schneidkanten (10) der beiden Rückenflächen (30, 31) jeder Einzelschneide (la, ib .., 2a, 2b ...) in bekannter Weise abgerundet sind.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, bei dem die Sägezähne spitzwinklige Dreiecke mit gerundeten Spitzen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundung (8) tangential in die Schneidkante (10) am von der Fräserachse (9) entferntesten Punkt (12) mündet und die kurze Seite des Dreiecks abgebend bis zum Zahngrund (13) des benachbarten Sägezahnes reicht.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Rundung (8) zwischen 0,5 und 4,5 mm beträgt und die Basis der Einzelschneide (la, \b ..., 2<i, 2b...) eine Länge (17) von etwa 2 bis 20 mm hat.

4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundung (8) am Zahngrund (13) in eine Kerbe (14) übergeht.

5. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelscbneiden (la, ib..., 2a, 2b...) einen Freiwinkel (26) von etwa 6 bis 8° und einen Spanwinkel (25) von etwa 0 bis 3° aufweisen.