Walzenförmiger Fräser Gegenstand der Erfindung ist ein walzen förmiger Fräser mit in der Mantelfläche des Fräserkörpers gebildeten, längs mindestens einer Schraubenlinie hintereinander angeord neten Schneidzähnen, deren aussen von je einer Schneidekante begrenzte Brustflächen die hintere Flanke quer zur genannten Schrau benlinie laufender schraubenlinienförm ger Nuten der genannten Mantelfläche bilden.
Der walzenförmige Fräser kann ein soge nannter Schaftfräser sein, d. h. einen walzen förmigen Fräserkörper aufweisen, der aus einem Stück mit einem zu seiner Befestigung und seinem Antrieb bestimmten Schaft. be steht. oder mit ihm zusammengeschweisst ist, oder ein sogenannter Walzenfräser, d. h. nur einen walzenförmigen Fräserkörper mit zur Aufnahme eines Fräsdornes bestimmter Axial bohrung besitzen. Ein solcher Walzenfräser kann als sogenannter Walzenstirnfräser aus gebildet sein, d. h. an seinem Stirnende einen Kranz von besonders geformten Schneidzähnen mit Schneidkanten aufweisen, die in einer zur Fräserachse senkrechten Ebene liegen; bei den üblichen Schaftfräsern ist ein solcher Kranz von Stirnschneidzähnen stets vorhan den.
Die eingangs erwähnte bekannte Anord nung der Schneidzähne längs mindestens einer Schraubenlinie bewirkt., dass die Schneidkante jedes Schneidzahnes gegenüber derjenigen dies vor diesem angeordneten Schneidzahnes in axialer Richtung versetzt isst und die Sehneid- zähne somit beim Umlaufen des Fräsers nach einander an in Richtung der Fräserachse ge geneinander versetzten Stellen des Werkstük- kes je einen Span abheben.
Da zudem die Brustflächen der in Querrichtung nebenein ander angeordneten Schneidzähne durch die Schraubenlinienform .der genannten Nuten in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, greifen die Schnittkanten dieser Zähne nach einander am Werkstück an. Infolgedessen schwankt das zum Antrieb des Fräsers not wendige Drehmoment 'im Verlaufe jeder Um ,drehung um viel kleinere Beträge, als wenn sieh die Zähne über die ganze Arbeitsbreite des Fräsers erstreckten oder jeweils gleich zeitig über diese ganze Breite zum Angriff kämen.
Die Eigenschwinguilgen des Werkzeu- ges werden dadurch erheblich vermindert.
Es sind walzenförmige Fräser der erwähn teil Art bekannt, bei denen das Schnittprofil jedes Schneidzahnes, d. h. das Profil, das die ser Zahn. beim Umlaufen des Fräsers in einer durch die Fräserachse gehenden feststehenden Ebene umreisst, trapezförmig ist. Der Umriss dieses Schnittprofils weist also einen geraden Scheitelabschnitt und zwei mit diesem einen stumpfen Winkel bildende gerade Seitenab schnitte auf. Die Schneidkante selbst hat, da sie nicht in einer durch die Fräserachse gehen den Ebene liegt, eine vom Umriss des Schnitt profils :etwas abweichende Form.
Jeder Schneidzahn schneidet dann beim Auftreffen seiner Schneidkante auf die Oberfläche des Werkstückes mit dem ganzen Teil des Sehei telabschnittes dieser Schneidkante, der nicht in die von einem vor ihm angeordneten Zahn geschnittene Riefe fällt, in das Werkstück ein, so dass der Schnittwiderstand sehr rasch an steigt Lind Schwankungen des zum Antrieb er forderlichen Drehmomentes verursacht.
Dieses Ansteigen des Schnittwiderstandes wird nur dadurch etwas verzögert, dass die einzelnen Prunkte des Scheitelabschnittes der Schneid kante wegen des schraubenlinienförmigen Ver- laufes der genannten Nuten nacheinander auf die Oberfläche des Werkstückes treffen.
Die Breite des Scheitelab chnittes des Schnittpro filumrisses lässt sich bei gegebener Steigung der genannten Schraubenlinie und bei. gege bener Zahl von Schneidzähnen je Gang der selben nicht unter ein gewisses Mass vermin dern, weil die aufeinanderfolgenden Schneid zähne in der Oberfläche des Werkstückes Rie fen erzengen müssen, deren von den Scheitel abschnitten erzeugte Grundflächen sich seit lich überdecken;
bei geringerer Breite dieser Scheitelabschnitte würden von den Riefenflan ken begrenzte Kämme von. erheblicher Höhe zurückbleiben, da auch der stumpfe Winkel zwischen Scheitel- und Seitenabschnitten des Schnittprofilumrisses nicht beliebig gross ge wählt werden kann. Vor allem aber haben solche Fräsen von trapezförmigem Schnittprofil den Nachteil, dass sie sich an den Ecken der Schnittkanten, in denen deren Scheitel- und Seitenabschnitte aneinanderstossen, im Betrieb stark erwärmen und- rasch abnützen, wodurch ihre. Leistungs fähigkeit beschränkt wird.
Die Erfindung bezweckt demgegenüber die Schaffung eines Fräsers, der eine grosse. Wi- derstandsfähigkeit gegen Abnützung aufweist, ,dessen Antriebsdrehmoment eine hohe Gleich förmigkeit besitzt., und der ,somit bei be schränktem Antriebsmoment tiefe Fräsungen erlaubt..
Der erfindungsgemässe Fräsen der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidekante jedes Zahnes in ihrer Scheitelpartie bogenförmig ist. In der Zeichnung sind zwei Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt.
Es zeigt-: Fig.1 einen Schaftfräser in perspektivi scher Ansicht., Fig. \? denselben Schaftfräser teils in Sei tenanssieht- und: teils im Axialschnitt, Fig.3 eine Stirnansicht dieses Schaftfrä sers, Fig. 4a. bis 4f je einen Schnitt durch den in Bearbeitung begriffenen Teil der Ober- fläehe eines Werkstückes, in einer durch die Drehachse das Schaftfräsers nach Fig.1 biss 3 gehenden Ebene, Fig. 5 einen Walzenstirnfräser in perspek- tivscher Ansieht, Fig. 6 denselben Walzentirnfräser teils in Seitenansicht. und teils im Axialschnitt, Fig. 7 eine Stirnansicht dieses Walzenstirn fräsers.
Der in Fig. 1 bis 4- dargestellte Schaft fräsen besitzt einen konischen Schaft 1., mittels dessen er in einem entsprechenden Futter einer Fräsmaschine befestigt werden kann. Der mit dem Schaft ans einem Stück beste hende walzenförmige Arbeitsteil \? des Fräsers weist. eine grosse Zahl von Schneidzähnen 3 auf, die alle aus einem nach einer Schrauben linie um den Kern des Fräserkörpers laufen den, in dessen Mantelfläche gebildeten Wulst von im Querschnitt halbkreisförmigen Profil gearbeitet sind.
Die Nuten, welche die ein ander benachbarten Gänge dies es Wulstes von einander trennen, haben gleiche Breite wie der Wulst. selbst und ebenfalls halbkreisförmiges Profil. Die Mantelfläche des Fräserkörpers weist also zunächst ein sogenanntes Rund- oder Kordelgewinde auf.
Gegenläufig zu diesem Gewinde .sind in die Mantelfläche des Fräserkörpers eine Anzahl- in vorliegendem Beispiel sechs - sehrau ben- linienförmige Nuten 4 mit. einem Steigungs winkel von ungefähr 25 geschliffen. Diese Nuten 4 haben, im Schnitt senkrecht zur Frä- seraehse betrachtet, ein etwa U-förmiges, sieh nach aussen erweiterndes Profil.
Die in Dreh- riehtung des Fräsers. hintere Flanke jeder Nute läuft vorteilhaft in ihrem äussersten Teil genau radial oder die Flanke ist, wie Fig. 3 zeigt, in bezug auf .die Radialrichtung um wenige Winkelgrade (Ansatzwinkel) nach au ssen vorgeneigt. Diese Nuten 4 sind tiefer als die Nuten des in der Mantelfläche des Fräser körpers _-gebildeten Rundgewindes, so dass sie dieses unterbrechen und jeden Gang des Ge windewulstes im vorliegenden Beispiel in sechs über den Fräserumfang verteilte Vorsprünge unterteilen, deren jeder einem Schneidzahn des Fräsers entspricht.
Die Kante, in welcher die Gewindefläche des Fräsermantels von der erwähnten hintern Flanke jeder Nute 4 ge schnitten wird, bildet. die Schneidkanten einer Reihe von Schneidzähnen und die Flanke so mit die Brustfläche dieser Zähne. Die in Fig. 4n bis 4f dargestellten Schnittprofile stel len je ein Stück der sechs Linien dar, in denen die Schneidkanten jeder der sechs Reihen von Schneidzähnen beim Umlaufen des Fräsers eine feste durch die Fräserachse gehende Ebene durchschneiden.
Die Schneidzähne sind in er üblichen Weise hinterdreht oder hinterschliffen, d. h. ihre Höhe nimmt von der Schneidkante nach hinten ab, doch entspricht ihr Profil im Axial- sehnitt an jeder Stelle dem Schnittprofil.
An '[fand von Fig. 4a bis 4 f soll nunmehr die Arbeitsweise des beschriebenen Fräsers er läutert werden. Jede dieser Figuren stellt einen Schnitt durch den in Bearbeitung be griffenen Teil eines Werkstückes dar; dieser Schnitt ist längs einer durch die Drehachse des Fräsers gehenden Ebene geführt, wobei zur Vereinfachung angenommen ist, dass das Werkstück in bezug .auf die Drehachse des Fräsers stillsteht, also keinen Vorschub er fährt.
Fig. 4a zeigt die Gestalt, welche die Ober- fläclre des Werkstückes hätte, wenn die Schneid ,zähne einer einzigen der sechs durch die Nuten 4 von einander getrennten Reihen durch die Zeichnungsebene hindurchgegangen wären und (las Werksstück angeschnitten hät ten.
In Wirklichkeit würde nicht genau dieser Zustand der Werkstückoberfläche erreicht, weil während des Vorschiebens des Werk stückes gegen den Fräser schon eine oder meh- rere solche Reihen von Schneidzähnen durch die Zeichnungsebene hindurchgegangen wären und das Werkstück mit einem kleineren Teil ihrer Höhe angeschnitten hätten, bevor die Schneidzähne der betrachteten Reihe zum Schneiden kommen. Diese vorher durch die Zeichnungsebene hindurchgegangenen Schneid zähne sind wie der Vorschub hier ausser Be tracht gelassen.
In Fig.4a bezeichnet, die aus Halbkreis bogen zusammengesetzte Linie 5 das Schnitt profil der Zähne der betrachteten Reihe. Mit 6 ist das durch diese Zähne weggeschnittene, mit. 7 das von ihnen am Werkstück stehan gelassene Material des letzteren bezeichnet.
Das Wegschneiden des Materials 6 geschieht in der Weise, dass die Schneidkante jedes Zah nes zunächst an einem Punkt ihrer Scheitel partie auf die Oberfläche des Werksstückes trifft und dann in dieses eindringt, wobei ein sich von diesem. Punkt, nach beiden Seiten all mählich verbreitender Teil dieser Schneid kante das Werkstück durchschneidet.
Der so erzeugte Schnitt mündet auf beiden Seiten .stets in der Oberfläche des Werkstückes aus, so dass er zusammen mit dieser einen Span begrenzt, dessen Querschnitt - wenn die Oberfläche des Werkstückes eben ist - die Form eines Kreissegmentes hat, dessen Quer- schnittafläche stetig von 0 bis auf den vollen Querschnittdes Schnittprofils 6 zunimmt;
da her tritt auch nur eine stetige Zunahme des Schnittwiderstandes ein. Nachdem die Schneid kante des betrachteten Zahnes die Zeichnung & - ebene durchlaufen hat, nimmt die Breite und Tiefe des Schnittes sowie die Querschnitts- fläche des erzeugten Spans wieder stetig ab, bis die Schneidkante des Zahnes ganz aus dem Material herausgetreten ist, worauf der Span abfällt.
Da die Schrreidkanten der betrachteten Zahnreihe bzw. die Schneidkan te jedes Zahnaas der Reihe wegen des schraubenlinienförmigen Verlaufes der Nut 4, deren hintere Flanke von den Sehneidkanten begrenzt wird, nicht in einer durch die Drehachse des Fräsers gehen den Ebene liegen,
ist der zuerst auf die Ober fläche des 'Werkstückes treffende Punkt der Schneidkante jedes Zahnes nicht genau deren Scheitelpunkt, d. h. deren am weitesten von der Fräserdrehachse entfernter Punkt, son dern ein in der Umlaufrichtung des Schneid zahnes etwas weiter vorn, in bezug auf Fig. 4a der Zeichnung z. B. etwas weiter links als die ser Scheitelpunkt., liegender Punkt. Ausserdem schneiden die den einzelnen Zähnen zugehöri gen Schneidkantenpartien der Zahnreihe nach einander von links nach rechts fortschreitend in, das Werkstück ein.
Dies kommt in der Zeichnung nicht zum Ausdruck, weil in ihr die Schneidkante nur durch den Umriss des Schnittprofils der Zähne vertreten ist..
Hinter der betrachteten Reihe von Schneid zähnen schneiden nun in analoger Weise die Schneidkanten einer zweiten Reihe gleicher Schneidzähne. Dass Schnittprofil 8 dieser zwei ten Reihe ist, wie in Fig. 4b eingezeichnet, in folge der Steigung dies Gewindes, aus welchem die hintereinander angeordneten Schneidzähne gearbeitet sind, gegenüber dem Schnittprofil 5 der ersten Reihe um einen Sechstel dieser Steigung nach links versetzt. Infolgedessen werden aus dem beim Durchgang der ersten Reihe von Schneidzähnen stehengebliebenen Material 7 (Fig.
4a) Späne 9 herausgeschnit ten, während der Rest 10 dieses Materials wei ter stehenbleibt.
Hinter der zweiten Reihe von Schneidzäh nen schneidet eine dritte, gegenüber der zwei ten wieder nach links versetzte Zahnreihe mit dem Schnittprofil 11 (Fig.4c) aus dem Ma terialrest 10 eine weitere Reihe von Spänen 12, und analog schneiden die vierte, fünfte und sechste Reihe von Schneidzähnen mit den Schnittprofilen 13 (Fig. 4d), 15 (Fig. 4e) und 17 (Fig. 4f) aus dem jeweils stehengebliebenen Material Späne 14 (Fig. 4d), 16 (Fig. 4e) und 18 (Fig. 4f).
Die Oberfläche des Materials 19 (Fig.4f) weist nun nebeneinanderliegende flache Rie- fen von kreisbogenförmigem Profil auf. Diese Riefen haben im Verhältnis zu ihrer Breite sehr geringe Tiefe.
Da beim ganzen Fräsvorgang die einzelnen Schneidkanten des Fräsers nacheinander und nur in einzelnen Punkten in das Werkstück einschneiden und. hierauf Späne abheben, deren Querschnitt nur allmählich zunimmt, bleiben die periodischen Schwankungen des erforderlichen Antriebsdrehmomentes äusserst klein, wodurch lästige, die Arbeitsleistung be grenzende Schwingungen des Werkzeuges ver mieden werden können. Es hat. sieh gezeigt, dass mit dem beschriebenen Fräser in einem Arbeitsgang sehr grosse Materialdicken weg gefräst werden können.
Der in Fig.5 bis 7 dargestellte Walzen stirnfräser unterscheidet sieh vom Schaftfrä ser nach Fig.1 bis 4 dadurch, dass statt, eines mit dem Arbeitsteil aus einem Stück bestehen den Schaftes sein Körper eine Axialbohrung 20 zum. Aufstecken des Fräsers auf einen an der Fräsmaschine vorhandenen Fräsdorn be sitzt.
An seiner Stirnseite weist der Fräser nach Fig.5 bis 7 einen Kranz 21 von Stirnfräs- zähnen auf, die in herkömmlicher Weise ge staltet. sind und mit den in der Mantelfläche gebildeten Schneidzähnen nichts zu tun haben.