DE3832087C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kugelkopfstirnfräser umfassend einen Stirnfräserkörper 10 mit einer am vorderen Endabschnitt desselben ausgebildeten Einsatzaufnahmeaussparung 16, die eine im allgemeinen bogenförmige Seitenwand 16b aufweist, die axial nach vorne und radial nach außen in bezug auf den Stirnfräserkörper gerichtet ist; einen einstellbaren Schneideinsatz 20 mit einer vorderen und einer hinteren Fläche 26 und einem Paar konvex gekrümmter Seitenflächen, der in der Einsatzaufnahmeaussparung 16 so aufgenommen ist, daß dessen hintere Fläche mit der Bodenfläche 16a der Aussparung in Eingriff steht, wobei eine der Seitenflächen 28 des Einsatzes gegen die im wesentlichen bogenförmige Seitenwand 16b der Einsatzaufnahmeaussparung anliegt; eine im Schneideinsatz zentral angeordnete Durchgangsöffnung 38, die einen Abschnitt 38a größeren Durchmessers aufweist, der benachbart zu einer vorderen Fläche 24 angeordnet ist, einen Abschnitt 38b verminderten Durchmessers, der benachbart zur hinteren Fläche 26 angeordnet ist, sowie einen kegeligen Abschnitt 38c, der den Abschnitt größeren Durchmessers und den Abschnitt kleineren Durchmessers miteinander verbindet; eine Klemmschraube 42, die durch die Öffnung des Einsatzes 20 in die Einsatzaufnahmeaussparung einschraubbar ist, um den Schneideinsatz wieder lösbar an der Einsatzaufnahmeaussparung zu befestigen, wobei die Klemmschraube so ausgebildet ist, daß ihr Kopfteil gegen den kegeligen Abschnitt 38c der Öffnung 38 gehalten wird.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein bekannter Kugelkopfstirnfräser dargestellt, der in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 62-1 07 230 beschrieben ist.

Der dargestellte Kugelkopfstirnfräser umfaßt einen im allgemeinen zylindrischen Stirnfräserkörper 10 mit einem halbkugelförmigen vorderen Endabschnitt und einem hinteren Endabschnitt, der fest an einer Maschinenspindel angebracht werden kann, so daß der Stirnfräserkörper 10 um seine Achse drehbar ist. Ein Paar diametral gegenüberliegender Spantaschen 12 und 14 sind im vorderen Endabschnitt des Stirnfräserkörpers 10 ausgebildet, und ein Einsatzaufnahmeabschnitt 16, 18 ist in der Wandfläche jeder Spantasche 12, 14 ausgebildet, die in Drehrichtung des Körpers 10 gerichtet ist. Einstellbare erste und zweite Schneideinsätze 20 und 22 sind lösbar in den Aussparungen 16 bzw. 18 befestigt.

Von diesen zwei Einsätzen ist der erste Einsatz 20 so angeordnet, daß er ein wenig nach vorne zum Fräskörper 10 gegenüber dem zweiten Einsatz 22 versetzt ist. Wie man in den Fig. 4 bis 6 sieht, umfaßt der Einsatz 20 eine Platte mit einer allgemein elliptischen Form, die durch eine vordere Fläche 24, eine hintere Fläche 26 parallel zur vorderen Fläche 24 und zwei Paare erster und zweiter Seitenflächen 28 und 30 gebildet wird, die abwechselnd angeordnet sind und zwischen der vorderen und hinteren Fläche 24 und 26 liegen, wobei jede der Seitenflächen nach innen zur Platte in Richtung von der vorderen Fläche 24 weggeneigt ist. Die zwei ersten Seitenflächen 28 als auch die zwei Seitenflächen 30 liegen einander gegenüber, so daß sie in bezug auf die Achse der Platte oder des Einsatzes symmetrisch sind. Jede erste Seitenfläche 28 ist konvex gekrümmt, um eine quadrantenähnliche Form einzunehmen, wenn man in Richtung senkrecht zur vorderen Fläche 24 sieht, während jede zweite Seitenfläche 30 eben und verglichen mit der ersten Seitenfläche 28 sehr kurz ist. Jede erste Seitenfläche und jede zweite Seitenfläche schneiden einander und bilden zwischen sich einen stumpfen Winkel aus. Der Einsatz hat ein Paar konvex gekrümmter Hauptschneidkanten 32, die durch die Schnittlinien der entsprechenden ersten Seitenflächen 28 mit der vorderen Fläche 24 gebildet werden, und weist weiter ein Paar kurzer Schneidkanten 34 auf, die jeweils durch die Schnittlinien der entsprechenden zweiten Seitenflächen 30 mit der vorderen Fläche 24 gebildet werden. Jede Hauptschneidkante 32 hat ein vorderes Ende, an dem sie eine der kurzen Schneidkanten 34 schneidet, und weist weiter ein hinteres Ende auf, an dem sie die andere kurze Schneidkante 34 schneidet, wobei der durch die kurze Schneidkante 28 und einer Tangente an die Hauptschneidkante 26 an ihrem vorderen Ende eingeschlossene Winkel stumpf ist.

Die vordere Fläche 24 dient als Spanfläche für die Schneidkanten, und ein Randflächenabschnitt 36, der benachbart zu jeder kurzen Schneidkante 34 angeordnet ist, und die benachbarten vorderen und hinteren Endabschnitte der Hauptschneidkanten 32, die die kurze Schneidkante 34 schneiden, ist bogenförmig so konvex, daß er zur hinteren Fläche 26 in Richtung der kurzen Schneidkante 34 geneigt ist, wodurch die vorderen und hinteren Endabschnitte jeder Hauptschneidkante 32 konvex gekrümmt sind, wenn man sie in einer Seitenansicht sieht. Die Einsatzplatte hat eine mittlere Öffnung 38, die durchgehend in ihr ausgebildet ist und sich von der vorderen Fläche 24 zur hinteren Fläche 26 erstreckt. Die Öffnung 38 hat einen Abschnitt 38a größeren Durchmessers, der benachbart zur vorderen Fläche 24 angeordnet ist, und einen Abschnitt 38b verminderten Durchmessers, der benachbart zur hinteren Fläche 26 angeordnet ist, und einen geneigten Abschnitt 38c, der den Abschnitt 38a größeren Durchmessers und den Abschnitt 38b kleineren Durchmessers miteinander verbindet.

Der zweite Einsatz 22 umfaßt ebenfalls ein Paar konvex gekrümmter Hauptschneidkanten 40, die jedoch nicht im einzelnen beschrieben werden. Jeder Einsatz 20, 22 wird in einer entsprechenden Aussparung 16 bzw. 18 aufgenommen und ist daran lösbar mittels einer Klemmschraube 42 so befestigt, daß eine der Hauptschneidkanten 32, 40 in einer Arbeitsstellung so eingestellt ist, daß sie sich ein wenig über den vorderen Endabschnitt des Fräskörpers 10 erstreckt.

Die Klemmschraube 42 wird durch die mittlere Öffnung 38 eingesetzt und in den Fräskörper 10 eingeschraubt, wobei ihr Kopfteil gegen den geneigten Abschnitt 38c der Öffnung 38 gehalten wird. Der Einsatz 20 wird weiter so in seiner Stellung gehalten, daß die hintere Endfläche 26 mit der Bodenfläche 16a der Aussparung 16 zusammenpaßt, wobei ein Teil der ersten Seitenfläche 28, die die andere Hauptschneidkante 32 bildet, gegen einen Teil einer bogenförmigen Seitenwand 16b der Aussparung 16 anstößt.

Bei dem bekannten oben beschriebenen Kugelkopfstirnfraser nimmt die Schneidlast beim Fräsen allmählich zu, da der vordere Endabschnit der Hauptschneidkante, gesehen in axialer Richtung des Stirnfräserkörpers 10, konvex gekrümmt ist, so daß keine große Schneidlast plötzlich auf die Schneidkante 32 ausgeübt wird. Da der von der kurzen Schneidkante 34 und der Tangente an die Hauptschneidkante 32 an ihrem vorderen Ende gebildete Winkel stumpf ist, hat die eingestellte Schneidkante 32 auch an ihrem vorderen Ende eine höhere Festigkeit. Weitere Vorteile des Kugelkopfstirnfräsers bestehen darin, daß er eine bessere Spanabführung verglichen mit üblichen Kugelkopfstirnfräsern aufweist.

Bei dem oben beschriebenen Kugelkopfstirnfräser nimmt der Teil der Seitenwand 16b der Aussparung 16 eine auf den Einsatz 20 in axialer Richtung einwirkende Schneidlast F auf, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn der Einsatz dreieckig oder vierseitig ausgebildet ist, kann eine Lagerfläche an der Seitenwand der Aussparung ausgebildet werden, auf die die Kraft F senkrecht einwirkt. Wenn der Einsatz 20 jedoch elliptisch ausgebildet ist, kann eine derartige Lagerfläche nicht vorgesehen werden. Wenn der Kugelkopfstirnfräser somit in axialer Richtung mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird, wird der Einsatz 20 axial längs der Seitenwand 16b nach hinten in bezug auf den Fräskörper gedrückt, wodurch der Teil der eingestellten Schneidkante in einer Stirnfrässtellung sich um eine Strecke b axial nach hinten in bezug auf den Körper verschiebt, während sich der Teil der eingestellten Schneidkante in einer Umfangsschneidstellung um eine Strecke a radial nach außen in bezug auf den Körper verschiebt. Hierdurch wird die Schneidgenauigkeit in nachteiliger Weise, insbesondere in der Umfangsschneidstellung, verschlechtert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kugelkopfstirnfräser der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit einfach herzustellenden Mitteln ein Schneideinsatz fest gehalten wird, so daß die Schneidgenauigkeit stark verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei einem derartigen Kugelkopfstirnfräser wirkt eine geschlossene Umfangsfläche ohne Kanten mit den entsprechenden Anlageflächen des Fräserkörpers und des Schneideinsatzes zusammen. Somit können die entsprechenden Umfangsflächen mit höchster Präzision gefertigt werden. Dadurch, daß gleichzeitig der Schneideinsatz an der bogenförmigen Seitenwand der Einsatzaufnahmeaussparung anliegt, ist eine genaue Positionierung des Schneideinsatzes sichergestellt, insbesondere da der Eingriffsvorsprung zylindrisch ausgelegt ist und somit die Position des Einsatzes nicht durch den Eingriffsvorsprung festgelegt wird. Da ferner der Eingriffsvorsprung als einsetzbares hohlzylindrisches Teil ausgebildet ist, ist die Herstellung des Eingriffsvorsprungs sehr einfach.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines bekannten Kugelkopfstirnfräsers;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils des Kugelkopfstirnfräsers gemäß Fig. 1 in Richtung der Pfeile II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Endansicht des Stirnfräsers von Fig. 1, gesehen in Richtung der Pfeile III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Aufsicht eines bei dem Stirnfräser gemäß Fig. 1 verwendeten Schneideinsatzes;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Einsatzes von Fig. 4, gesehen in Richtung der Pfeile V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Schnittansicht des Einsatzes von Fig. 4 längs der Linie VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Stirnfräsers;

Fig. 8 eine Aufsicht eines bei dem Stirnfräser gemäß Fig. 7 verwendeten Schneideinsatzes;

Fig. 9 eine Seitenansicht des Einsatzes von Fig. 8, gesehen in Richtung der Pfeile X-X in Fig. 8;

Fig. 10 eine weitere Seitenansicht des Einsatzes von Fig. 8, gesehen in Richtung der Pfeile XI-XI in Fig. 8;

Fig. 11 eine Schnittansicht des Einsatzes von Fig. 8 längs der Linie XII-XII in Fig. 8;

Fig. 12 eine Schnittansicht eines Teils des Stirnfräsers gemäß Fig. 7;

Fig. 13 eine Fig. 12 ähnliche Ansicht, die eine weitere Ausführungsform des Stirnfräsers darstellt; und

Fig. 14 eine Schnittansicht des Stirnfräsers von Fig. 13.

In den Fig. 7 bis 12 ist ein Kugelkopfstirnfräser gemäß der Erfindung dargesellt. Der Kugelkopfstirnfräser unterscheidet sich von dem bekannten in Fig. 1 bis 6 dargestellten Kugelkopfstirnfräser lediglich in der Befestigung des Einsatzes 20 am Stirnfräserkörper 10, so daß eine erneute Erläuterung des Aufbaus, die mit dem bekannten Stirnfräser gleich ist, entfallen kann, da die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Bei dieser Ausführungsform umfaßt der Einsatz 20 eine Eingriffsaussparung 50 mit kreisförmigem Querschnitt, die in der hinteren Fläche 26 ausgebildet ist, so daß sie koaxial zur Öffnung 38 angeordnet ist. Ein ringförmiges Eingriffsteil oder ein Ring 60 ist in einer Ringaufnahmeaussparung 62 befestigt, die in der Bodenfläche 16a der Einsatzaufnahmeaussparung 16 ausgebildet ist, um den Eingriffsvorsprung zu bilden, der eingriffsmäßig in die Eingriffsaussparung 50 des Einsatzes 20 eingepaßt ist. Die Ringaufnahmeaussparung 62 ist so ausgebildet, daß ihr Innendurchmesser ausreichend größer als der des Abschnitts 38b verminderten Durchmessers der Öffnung 38 ist. Andererseits ist der Ring 60 so ausgebildet, daß sein Außendurchmesser ein wenig größer ist als der Innendurchmesser der Ringaufnahmeaussparung 62, und daß seine Höhe oder seine axiale Länge größer als die Tiefe der Aussparung 62 ist. Der Ring 60 wird auf diese Weise mittels Preßsitz in die Aussparung 62 durch ein Werkzeug, wie z. B. einem Holzhammer oder ähnlichem, eingesetzt, wobei sein oberer Abschnitt nach oben von der Bodenfläche 16a der Aussparung 16 vorsteht, und der Einsatz 20 wird in der Einsatzaufnahmeaussparung 16 befestigt, wobei seine Eingriffsaussparung 50 fest im Eingriff mit dem vorstehenden oberen Abschnitt des Rings 60 steht. Der Ring 60 kann aus Stahl, wie der Fräskörper 10, bestehen, sollte jedoch vorzugsweise aus einem anderen Material, wie z. B. gehärtetem Stahl, bestehen. Wenn der Ring 60 aus gehärtetem Stahl besteht, ist der Ring härter als der Fräskörper 10 und kann somit leicht in die Aussparung 50 eingepaßt werden, auch wenn der Stirnfräser eine geringe Größe hat.

Somit ist der Einsatz 20 fest in der Einsatzaufnahmeaussparung 16 befestigt, wobei seine Eingriffsaussparung 50 mit dem Ring 60 in festem Eingriff gehalten wird. Auch wenn eine große axiale Schneidlast auf den Einsatz 20 während des Fräsens einwirkt, wird der Einsatz 20 positiv gegen ein Verschieben gehalten. Hierdurch wird, auch wenn der Stirnfräser mit einer hohen Geschwindigkeit in axialer Richtung bewegt wird, die Schneidgenauigkeit in der Umfangsfrässtellung nicht vermindert.

Entsprechend ist es mit dem oben beschriebenen Kugelkopfstirnfräser, der eine äußerst gute Schneidfestigkeit und Spanabführung wie im Fall des bekannten Stirnfräsers hat, möglich, eine hohe axiale Fräszuführung mit einer verbesserten Schneidgenauigkeit zu erreichen.

Bei dem dargestellten Beispiel weisen die Eingriffsaussparung und der Vorsprung einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser auf, der größer als der der Gewindebohrung 54 oder des Abschnitts 38b mit vermindertem Durchmesser der Öffnung 38 ist, obwohl der Querschnitt ebenfalls vieleckig oder elliptisch sein kann. Weiter ist die Achse der Öffnung 38 des Einsatzes 20 ein wenig von der Achse der Gewindebohrung 54 versetzt, so daß, wenn der Einsatz 20 in der Einsatzaufnahmeaussparung 16 befestigt ist, er gegen die Seitenwand 16b der Aussparung 16 gedrückt wird.

Der beschriebene Stirnfräser kann einfach hergestellt werden, da die Ringaufnahmeaussparung 62 einfach ausgebildet werden kann. Dies trifft dann insbesondere zu, wenn der Stirnfräser eine geringe Größe hat. Auch wenn der Ring 60 während des Wechselns des Einsatzes 20 beschädigt wird, kann der Stirnfräser erneut durch Auswechseln des Rings 60 verwendet werden, wodurch die Lebensdauer des Stirnfräsers verlängert wird.

In den Fig. 13 und 14 ist eine weitere Ausführungsform des Stirnfräsers dargestellt, die sich von der ersten Ausführungsform darin unterscheidet, daß der Ring 60 durch ein ringförmiges Teil oder einen Ring 70 mit einem größeren Innendurchmesser ersetzt ist. Dabei ist eine Ringnut 72, deren Innendurchmesser ausreichend größer als der der Gewindebohrung 54 ist und die durch innere und äußere Umfangswände 72a und 72b und einen Boden 72c begrenzt ist, wobei der Boden mit den inneren und äußeren Wänden an ihren unteren Enden in Verbindung steht, in der Bodenfläche 16a der Einsatzaufnahmeaussparung 16 ausgebildet, so daß sie allgemein koaxial zur Gewindebohrung 54 verläuft, um dazwischen einen ringförmigen Abschnitt auszubilden. Der Ring 70 hat eine radiale Dicke, die der Breite der Nut 72 gleich ist, und wird mittels Preßsitz in die Nut 72 eingesetzt, wobei seine inneren und äußeren Umfangsflächen und eine untere Endfläche mit den inneren und äußeren Umfangswänden und dem Boden der Mut 72 zusammenpassen. Wie im FaIl der vorher beschriebenen Ausführungsform hat der Ring 70 eine axiale Länge, die größer als die Tiefe der Mut 72 ist, so daß sein oberer Teil von der Nut vorsteht. Wie im Fall bei dem Ring 60 wird der Ring 70 vorzugsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt. Somit ist der Einsatz 20 fest in der Einsatzaufnahmeaussparung 16 befestigt, wobei die Eingriffsaussparung 50 in festem Eingriff mit dem oberen Abschnitt des Rings 70 steht.

Bei dieser Ausführungsform kann der Ring 70 selbst am Fräskörper 10 fester befestigt werden als bei der ersten Ausführungsform, da die drei Flächen des Rings 70 mit dem Körper 10 in Eingriff stehen. Da weiter die Ringnut 72 im Abstand von der Gewindebohrung 54 ausgebildet ist, kann die effektive Länge der Gewindebohrung 54, die in Fig. 15 mit L bezeichnet ist, ausreichend lang sein. Die durch die Klemmschraube 42 ausgeübte Klemmkraft kann somit ebenfalls groß sein.

Claims (5)

1. Kugelkopfstirnfräser, umfassend

• - einen Stirnfräserkörper (10) mit einer am vorderen Endabschnitt desselben ausgebildeten Einsatzaufnahmeaussparung (16), die eine im allgemeinen bogenförmige Seitenwand (16b) aufweist, die axial nach vorne und radial nach außen in bezug auf den Stirnfräserkörper gerichtet ist;
• - einen einstellbaren Schneideinsatz (20) mit einer vorderen und einer hinteren Fläche (26) und einem Paar konvex gekrümmter Seitenflächen, der in der Einsatzaufnahmeaussparung (16) so aufgenommen ist, daß dessen hintere Fläche mit der Bodenfläche (16a) der Aussparung in Eingriff steht, wobei eine der Seitenflächen (28) des Einsatzes gegen die im wesentlichen bogenförmige Seitenwand (16b) der Einsatzaufnahmeaussparung anliegt;
• - eine im Schneideinsatz zentral angeordnete Durchgangsöffnung (38), die einen Abschnitt (38a) größeren Durchmessers aufweist, der benachbart zu einer vorderen Fläche (24) angeordnet ist, einen Abschnitt (38b) verminderten Durchmessers, der benachbart zur hinteren Fläche (26) angeordnet ist, sowie einen kegeligen Abschnitt (38c), der den Abschnitt größeren Durchmessers und den Abschnitt kleineren Durchmessers miteinander verbindet;
• - eine Klemmschraube (42), die durch die Öffnung des Einsatzes (20) in eine Gewindebohrung (54) in der Einsatzaufnahmeaussparung einschraubbar ist, um den Schneideinsatz wieder lösbar an der Einsatzaufnahmeaussparung zu befestigen, wobei die Klemmschraube so ausgebildet ist, daß ihr Kopfteil gegen den kegeligen Abschnitt (38c) der Öffnung (38) gehalten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Fläche (26) des Einsatzes (20) eine darin ausgebildete Eingriffsaussparung (50) mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, so daß sie koaxial zur Öffnung (38) angeordnet ist, und ein Eingriffsvorsprung, welcher zu der Eingriffsaussparung (50) komplementär ist, aus einem in eine Aussparung (62, 72) der Bodenfläche (16a) der Einsatzaufnahmeaussparung (16) eingesetzten hohlzylindrischen Eingriffsteil (60, 70) besteht, das mit der Eingriffsaussparung (50) in Eingriff gebracht werden kann.

2. Kugelkopfstirnfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung eine im Querschnitt rechteckige Ansenkung (62) der Gewindebohrung (54) ist.

3. Kugelkopfstirnfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung eine im Querschnitt rechteckige Ringnut (72) ist, welche die Gewindebohrung (54) mit radialem Abstand zentrisch umgibt, und daß das hohlzylindrische Eingriffsteil (70) mit Preßsitz in diese Ringnut (72) eingesetzt ist.

4. Kugelkopfstirnfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffsteil (60, 70) aus einem Material besteht, das härter als das des Stirnfräserkörpers (10) ist.