DE4405987A1 - Schaftfräser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaftfräser mit Eckenradius - auch als torischer Fräser bezeichnet - insbesondere mit Durchmes­ sern von weniger als 16 mm, bei dem zumindest der Schneidenbereich für sehr hohe Schnittgeschwindigkeiten hart ausgebildet ist.

Derartige Fräser bestehen vielfach aus Schnellschneidstahl, aus Hart­ metall auf Wolfram-Basis oder auf Titan-Basis und sind aus einem Stück geformt und geschliffen, einschl. der Schneiden; darüber hin­ aus kann der Bereich der Schneiden mit Hartmetallschneidplättchen belegt oder in einer in diesem Bereich vorgesehenen sehr flachen Nut mit einem aufgelöteten Belag aus "kubischem Bornitrit" CBN) oder aus "polykristallinem Diamant" (PKD) versehen sein. Schließlich sind auch keramische Werkstoffe als Schneidenmaterial einsetzbar. Der­ artige Fräser sind für sehr hohe Schnittgeschwindigkeiten vorgesehen und sie werden insbesondere für Schlichtarbeiten bis zu etwa 0,3 mm Materialabnahme verwendet. Die Durchmesser solcher Schaftfräser lie­ gen vorzugsweise unterhalb von 16 mm, weil bei größeren Durchmessern schon Fräser mit aufgeschraubten oder anderweitig befestigten Schneid- oder Wendeplatten verwendet werden können; sie sind demnach mit Fingerfräsern vergleichbar.

Mit derartigen Fräsern werden Werkstücke bearbeitet, die bereits eine vorgearbeitete Kontur aufweisen, wobei sie mit sehr hohen Schnittgeschwindigkeiten gefahren werden müssen. Beim Arbeiten mit derartigen Fräsern wird es immer wieder erforderlich, daß der Fräser in die am Werkstück abzuarbeitende Schicht eintaucht bis auf Schicht­ tiefe, um dann im seitlichen Vorschub zu arbeiten, beispielsweise um zu Schlichten. An ihrer Schneide darf kein Abfallen der Schnittge­ schwindigkeit auf Null erfolgen, wie etwa bei einem Kugelfräser. Das Abfallen der Schnittgeschwindigkeit auf Null hätte Störungen, etwa ein Brechen der Schneiden oder deren Beläge zur Folge.

Auf flachen Konturen wird bei Kugelfräsern grundsätzlich das Schnei­ denzentrum beansprucht, welches schnittgeschwindigkeitslos fräst. Im Gegensatz dazu darf an der Schneide derartiger Schaftfräser kein Ab­ fallen der Schnittgeschwindigkeit auf Null erfolgen, wie etwa bei einem Kugelfräser. Der Abfall der Schnittgeschwindigkeit auf Null hätte Störungen, etwa ein Brechen der harten Beläge, etwa des CBN- oder des PKD-Belages zur Folge.

Bei torischen Fingerfräsern ist ein Werkzeug geschaffen, welches beim Kontur- und Formfräsen bei einem Zeilenversatz unterhalb des Mittenversatzes des Fräsers die für CBN-PKD Fräser geforderten Schnittgeschwindigkeiten betriebssicher bewältigt. Erst diese Mög­ lichkeit gewährleistet einen betriebssicheren Einsatz von Fräswerk­ zeugen mit CBN-PKD-Belag beim Fräsen von Konturen und Freiformflä­ chen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und einen Schaftfräser zu schaffen, der geeignet ist, in Richtung der Z-Achse, also bohrend, wenn auch nur kurzzeitig bzw. in geringen Eintauchtiefen, zu arbeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schaftfräser der gattungsgemäßen Art, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung mit zwei in einer Ebene einander gegenüberliegenden Schneiden diese im mittleren Be­ reich bis zur Drehachse abfallend eingezogen sind und der Belag nur bis zum Scheitelpunkt angeordnet ist.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß es möglich ist mit einem derart ausgebildeten Schaftfräser bei kleinen hier geforderten Eintauchtie­ fen zu bohren, so daß die gesamte Bearbeitung programmierbar und oh­ ne Handeingriff gesteuert werden kann. Dabei wird offenbar beim Boh­ ren aufgrund des im Bereich der Drehachse angeordneten Schlitzes das Material teilweise verdrängt, während es im Zentrum etwa kegelförmig zunächst stehen bleibt. Da die Geschwindigkeiten im Bereich der Dreh­ achse sehr gering sind, ist in diesem Bereich auch der besonders hoch beanspruchbare auf die Schneiden aufgelötete Belag fortgelas­ sen, da er anderenfalls wegen der hier geringen und gegen Null ge­ henden Geschwindigkeiten in unzulässiger Weise beansprucht und bei­ spielsweise abplatzen würde. Offenbar wird dann bei seitlichem Vor­ schub des Fräsers auch der im Drehzentrum stehengebliebene Kegel ab­ gefräst und zwar von Scheidenbereichen die außerhalb der Drehachse liegen und damit eine ausreichende Schneidgeschwindigkeit haben. Vorteilhaft liegt die Einnehmung vom Scheitel bis zur Drehachse im Bereich von etwa 1 zu 5 bezogen auf den Gesamtdurchmesser des Frä­ sers.

Um ein praktisches Beispiel zu nennen ist bei einem Fräserdurch­ messer von 12 mm die Gesamtbreite der Einnehmung von Scheitel zu Scheitel etwa 2 mm breit, während die daran nach außen anschließen­ den abgerundeten Schneiden einen Radius von je 5 mm haben.

Die Einnehmung kann gerundete Flanken aufweisen, sie kann auch gera­ de Flanken aufweisen, so daß sie beispielsweise als Kerbe ausgebil­ det ist.

Zweckmäßig verläuft die Einnehmung in Form einer Rille oder Kerbe quer zur Ebene der Schneiden. Dadurch ist sie auch nach außen hin geöffnet und innerhalb der Einnehmung zerspantes Material kann nach außen hin abfließen.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen torischen Fräser in der Seitenansicht;

Fig. 2 einen torischen Fräser in der Seitenansicht gegenüber Fig. 1 um 90° gedreht;

Fig. 3 einen torischen Fräser nach den Fig. 1 und 2 in der Draufsicht;

Fig. 4 einen torischen Fräser in der Seitenansicht in etwas anderer Ausführungsform;

Fig. 5 einen torischen Fräser nach Fig. 3 in der Draufsicht.

Ein torischer Fräser nach den Fig. 1 bis 3 hat einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt, wobei lediglich die einander gegenüberlie­ genden Schneidkanten 1 und die dahinterliegenden Freiflächen 2 über diesen kreisförmigen Querschnitt hinausragen. An seinem Ende weist der Fräser eine Abrundung 3 mit großem Radius auf, der sich der Ver­ laufkante 2 anpaßt. Im mittleren Bereich zwischen den beiden strich­ punktierten Linien 4 beiderseits der Drehachse 5, in dem bei tori­ schen Fräsern üblicherweise eine gerade bzw. ebene Fläche angeordnet ist, befindet sich bei diesem Fräser eine Einnehmung oder Einkerbung 6 mit zwei einander gegenüberliegenden gleich großen geraden Flanken 7. Dies alles liegt im Bereich der Schneiden 3, die bis in die Flan­ ken 7 zur Drehachse 5 hin fortgeführt sind, sowie im Bereich der Freiflächen 2. Am äußeren Ende 8 der Flanken 7 ist aufgrund der Form­ rundung des Fräsers nach den Außenseiten hin Material nicht mehr vor­ handen, so daß die Kerbe oder Rille 6 hier ins Freie ausläuft.

Die in einer radialen Ebene von der Schneidkante 1 nach innen verlau­ fende Fläche 10 ist mit einem kubischen Bornitrit oder mit einem po­ lykristallinen Diamant 10 belegt. Diese Belegung kann über die gesam­ te Fläche 10 vorgenommen sein, zweckmäßig ist es jedoch, den Belag lediglich bis zu den parallel zur Drehachse 5 im Abstand verlaufen­ den Linien 4 durchzuführen, so daß innerhalb dieser Linien und damit im Bereich der Kerbe 6 ein Belag nicht vorhanden ist.

In den Fig. 1 und 3 ist die Ausbildung und Lage der Einnehmung oder Kerbe 6 deutlich zu erkennen, mit ihrem tiefsten Punkt im Bereich der Drehachse 5 bzw. ihrem Talscheitel durch die Drehachse verlau­ fend. Die Flanken 7 der Einnehmung oder Kerbe verlaufen eben und geradlinig bis zu ihrem Auslauf 8 in den Bereichen, in denen die äußere Rundung des Fräsers bis auf den Talscheitel der Kerbe abge­ sunken ist. Die Flanken steigen seitlich an bis zu den Scheitelpunk­ ten 9, an denen die Schneide 1 des Fräsers von beiden Seiten her ge­ geneinander stehend am nächsten Zusammentreff und gleichzeitig den äußersten Punkt des Fräsers in Achsrichtung erreichen. Dies ist be­ sonders gut in Fig. 2 zu erkennen. Damit wird auch verdeutlicht, daß diese äußersten Punkte der Schneiden den Bereich um die Einnehmung oder Kerbe 6 in verhältnismäßig engem Abstand um die Drehachse 5 vor­ gezogen bearbeiten bzw. beim Fräsen abarbeiten, so daß nur ein ver­ hältnismäßig geringer Materialkern im Bereich der rotierenden Kerbe 6 während des Vorschubes in der Drehachse, also in Z-Richtung, ste­ hen bleibt, der bei seitlicher Verschiebung des Fräsers dann eben­ falls abgearbeitet wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 ist der Fräser im wesentlichen gleich geformt mit gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile. Hier ist jedoch im Bereich der Schneide auf der Seite der Spanabflußfläche eine sehr flache Nute 11 angeordnet. Auf dieser fla­ chen Nute 11 ist der CBN- oder PKD-Belag aufgebracht bzw. befestigt. Diese flache Nute erstreckt sich bis zum Scheitelpunkt 9 der Rundung 3. Dieser Scheitelpunkt fällt zusammen mit dem Schnittpunkt der Schneiden 1 im abgerundeten Bereich 3 mit den im Abstand zur Drehach­ se 5 verlaufenden Abstandslinien 4. Innerhalb dieser Abstandlinien 4 befindet sich eine Einnehmung oder flache Kerbe 12, deren tiefste oder Tallinie 13 die Drehachse 5 schneidet und schräg zu den Schnei­ den 1 verläuft, wie das aus Fig. 5 in der Draufsicht zu erkennen ist. Diese Einnehmung oder Absenkung 12 läuft aufgrund der Abrundung 3 des Fräsers etwa im Bereich der Linien aus, die die Freiflächen 2 gegenüber der Schneide 1 begrenzen. Mit dem Pfeil A ist der Abrun­ dungsradius der Rundungen 3 gekennzeichnet. Der Mittelpunkt der Ab­ rundungen liegt am Schnittpunkt der Abstandslinien 4 mit der Ebene, die den geraden drehachsenparallelen Abschnitt der Schneiden 1 be­ grenzt. Die Länge des Pfeiles A verhält sich zum Abstand B der Ab­ standslinie 4 von der Drehachse 5, wie etwa 5 : 1. Demnach beträgt die Weite der Einnehmung 12 oder Kerbe 6 im Verhältnis zum Gesamtdurch­ messer ebenfalls etas 5 : 1.

Claims (5)

1. Schaftfräser mit Eckenradius - auch als torischer Fräser bezeichnet - insbesondere mit Durchmessern von weniger als 16 mm, bei dem zumindest der Schneidenbereich für sehr ho­ he Schnittgeschwindigkeiten hart ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung mit zwei in einer Ebene einander gegenüberliegenden Schneiden (1) diese im mittle­ ren Bereich bis zur Drehachse (5) abfallend einzogen sind und der Belag (10 o. 11) nur bis zum Scheitelpunkt (9) an­ geordnet ist.

2. Schaftfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Einnehmung (6 o. 12) vom Scheitel (9) zu Scheitel (9) im Bereich von etwa 5 : 1, bezogen auf den Ge­ samtdurchmesser, liegt.

3. Schaftfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einnehmung (6 o. 12) gerun­ dete Flanken aufweist.

4. Schaftfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einnehmung gerade Flanken (7) aufweist.

5. Schaftfräser nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einnehmung (6 o. 12) in Form einer Rille oder Kerbe quer zur Ebene der Schneiden (1) verläuft.