DE10015492A1

DE10015492A1 - Schaftfräser

Info

Publication number: DE10015492A1
Application number: DE2000115492
Authority: DE
Inventors: Takeshi Hirose; Yoshihiko Kimura
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2000-10-12
Also published as: JP2000288829A

Abstract

Um eine gute Spanabführfähigkeit ohne Verringerung der Werkzeugfestigkeit herzustellen, wird ein Schaftfräser geschaffen, in dem eine Schneidkante (16), die um eine axiale Linie (O) gedreht ist, an einem außenumfangsseitigen Kantenabschnitt an einer Spanfläche (14) ausgebildet ist, die zu einer Werkzeugdrehrichtungs-T-Seite einer Spanabführnut (13) gerichtet ist, die in einem Außenumfang eines Werkzeugkörpers (11) ausgebildet ist, der sich um die axiale Linie (O) dreht. Ein geradliniger Abschnitt (20) ist an einer Bodenfläche (19) der Spanabführnut (13) ausgebildet, die neben der Spanfläche (14) an der Schneidkante (16) ausgebildet ist, und zwar in einem Schnitt, der durch einen Punkt (Q) an der Schneidkante (16) tritt, der senkrecht zu einer Ebene (S) ist, die den Punkt (Q) und die axiale Linie (O) enthält, und der sich entlang einer geneigten Ebene (P) erstreckt, die von einer Ebene senkrecht zu der axialen Linie (O) um einen Neigungswinkel (delta) geneigt ist, der durch Formel 1 bestimmt wird, der geradlinige Abschnitt (20) ist in einem Bereich innerhalb einer Breite (W¶1¶) enthalten, die 0,1-mal einen Schaftfräser-Radius R beträgt, oder vorzugsweise in einem Bereich innerhalb einer Breite (W¶2¶), die 0,05-mal den Schaftfräser-Radius R beträgt, die sich von der axialen Linie (O) zu der Schneidkante (16) erstreckt. Der geradlinige Abschnitt (20) ist auf eine Länge (L) gleich oder größer 0,7 R ausgebildet. DOLLAR F1 wobei r¶r¶ der Seitenspanwinkel (der Spanwinkel) ist; eta der ...

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaftfräser, bei dem eine Schneidkante, die spiralförmig um eine axiale Linie gedreht ist, an einem außenumfangsseitigen Kantenabschnitt einer Spanabführnut ausgebildet ist, die in einem Außenumfang eines Werkzeugkörpers ausgebildet ist, der um die axiale Linie gedreht wird.

Stand der Technik

Bei einem Nutbearbeitungsvorgang oder einem Absatzschneidevorgang unter Verwendung eines derartigen Schaftfräsers kann ein durch eine Schneidkante zu schneidender Abschnitt eine Wandfläche an der Rückseite einer Nut sein, die in einem Werkstück ausgebildet ist. Die rückseitige Wandfläche wird durch Seitenwandflächen der Nut umgeben und wird somit behindert. Deshalb wird es bei dem Erreichen eines effizienten Schneidens wichtig, wie glatt die Späne, die erzeugt werden, wenn mit einer Schneidkante geschnitten wird, von der Spanabführnut entfernt werden können. In dem Werk "Chip-processing Basics and Applications", veröffentlicht durch Nikkan Kogyo Shinbun-sha am 20. Dezember 1999, beschreibt Minoru Arai die Spanverarbeitung in dem Fall, dass eine spiralförmige, geneigte Schneidkante, wie z. B. die oben beschriebene, verwendet wird. Hier werden die Späne nicht in einer Richtung senkrecht zu der Schneidkante abgeführt, sondern schräg an einer Seite der um einen vorbestimmten Abführwinkel η von der senkrechten Richtung geneigten Schneidkante. Der Abführwinkel η = k × i (mit k als eine Konstante, die gemäß Stabler, 1,0 beträgt, und die gemäß Spaans 0,6 bis 0,7 beträgt, wenn das Werkstück beispielsweise aus Kohlenstoffstahl (S45C) ausgebildet ist; und wobei i der Neigungswinkel der Schneidkante ist, der, wenn die Schneidkante wie bei dem oben beschriebenen Schaftfräser gedreht ist, der Drehwinkel der Schneidkante von der axialen Linie des Werkzeugkörpers ist).

Fig. 5 zeigt einen herkömmlichen Vierkanten-Schaftfräser mit vier Spanabführnuten 2, die in einem Außenumfang eines im Wesentlichen zylindrischen Werkzeugkörpers 1 mit gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung desselben derart ausgebildet sind, dass sie um eine axial Linie O des Werkzeugkörpers 1 gedreht sind; Schneidkanten 4, die an außenumfangsseitigen Randabschnitten von Wandflächen ausgebildet sind, die als Spanflächen 3 definiert sind, die neben den Spanabführnuten 2 ausgebildet sind und in eine Werkzeugdrehrichtungs-T-Seite gerichtet sind, so dass sie mit ihrer Erstreckung in Richtung eines Werkzeugendes (oder der unteren Seite gemäß Fig. 5) spiralförmig um die beschriebene axiale Linie O in der Werkzeugdrehrichtung T ausgebildet sind.

Fig. 5 zeigt eine der Schneidkanten 4, die Spanfläche 3, die neben dieser dargestellten Schneidkante 4 ausgebildet ist, und eine Nutenbodenfläche 5, welche die gezeigte Spanabführnut 2 definiert, die neben der dargestellten Spanfläche 3 ausgebildet ist. Gemäß Fig. 5 bezeichnet das Symbol P eine geneigte Ebene, die durch einen Punkt Q an der dargestellten Schneidkante 4 tritt und senkrecht zu einer Ebene S einschließlich des Punktes Q und der axialen Linie O ist, und die eine gerade Linie einschließt, die durch den Punkt Q an einer zu dem Q-Punkt tangentialen Ebene zu der dargestellten Spanfläche 3 tritt und sich in einer Richtung neigt, die durch den Abführwinkel η definiert ist, der von einer Richtung senkrecht zu der Kantenlinie der dargestellten Schneidkante 4 gemessen ist. Deshalb bewegen sich die Späne, die an dem Punkt Q an der Schneidkante 4 erzeugt werden, entlang der geneigten Ebene P von der dargestellten Spanfläche 3 zu der Nutenbodenfläche 5, um abgeführt zu werden.

Hierbei wird ein Neigungswinkel δ der geneigten Ebene P, gemessen von einer Ebene senkrecht zu der axialen Linie O anhand Formel 2 erhalten:

wobei r_r der Seitenspanwinkel in einem Schnitt senkrecht zu der Schneidkante 4 ist, und der Spanwinkel der Schneidkante 4 ist, wenn ein quadratischer Schaftfräser verwendet wird; η ist der oben genannte Abführwinkel und ist gleich zu k × i; und i ist der Drehwinkel der Schneidkante 4 von der axialen Linie O. In Anbetracht von Werkstücken, die andere sind als diejenigen, die aus Kohlenstoffstahl ausgebildet sind, beträgt k 0,5 bis 1,0.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Werkzeugkörpers 1 des oben beschriebenen herkömmlichen Vierkanten-Schaftfräsers entlang der geneigten Ebene P. Bei dem herkömmlichen Schaftfräser gemäß Fig. 6 ist jedoch die Nutenbodenfläche 5, welche die Spanabführnut 2 definiert, die neben der Schneidkante durch die Spanfläche 3 ausgebildet ist, in eine konvexe Fläche ausgebildet, die sich in Richtung der äußeren Umfangsseite des Werkzeugs in einem Schnitt entlang der geneigten Ebene P ausbaucht, entlang welcher sich die abzuführenden Späne bewegen. Deshalb stoßen die Späne, die sich entlang der Nutenbodenfläche 5 bewegt haben, mit dem ausgebauchten Abschnitt der Nutenbodenfläche 5 zusammen, so dass ein Zusammenklumpen dazu neigt, aufzutreten. Im Ergebnis können sie nicht glatt abgeführt werden. Zusätzlich wird, wenn, um eine gute Spanabfuhr sicherzustellen, der Querschnittsbereich der Spanabführnut 2 mehr als erforderlich vergrößert wird, der Querschnittsbereich und das Schnitt-Trägheitsmoment des Werkzeugkörpers 1 klein, wodurch das Werkzeug weniger fest ausgeführt wird, so dass der Werkzeugkörper 1 dazu neigt, während eines Schneidvorgangs zu schwingen. Dies kann die Schneidgenauigkeit und die Werkzeuglebensdauer erheblich reduzieren.

Darstellung der Erfindung

Angesichts der beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schaftfräser zu schaffen, der eine gute Spanabführfähigkeit sicherstellen kann, ohne die Werkzeugfestigkeit zu verschlechtern.

Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schaftfräser geschaffen, in dem eine Spanabführnut in einem Außenumfang eines im Wesentlichen zylindrischen Werkzeugkörpers ausgebildet ist, der um eine axiale Linie gedreht wird, und in dem eine Schneidkante, die um die axiale Linie gedreht ist, in einem außenumfangsseitigen Kantenabschnitt einer Nutenwandfläche ausgebildet ist, die als eine Spanfläche definiert ist, die zu einer Werkzeugdrehrichtungsseite der Spanabführnut gerichtet ist, wobei eine Bodenfläche der Spanabführnut, die neben der Spanfläche an der Schneidkante ausgebildet ist, einen geradlinigen Abschnitt aufweist, der derart ausgebildet ist, dass der geradlinige Abschnitt, der in einem Bereich innerhalb einer Breite enthalten ist, die 0,1-mal ein Schaftfräser-Radius R ist, der sich von der axialen Linie zu der Schneidkante erstreckt, zu einer Länge gleich oder größer als 0,7R ausgebildet ist, und zwar in einem Schnitt, der durch einen Punkt an der Schneidkante tritt, der senkrecht zu einer Ebene ist, die den einen Punkt und die axiale Linie enthält, und der sich entlang einer geneigten Ebene erstreckt, die von einer Ebene senkrecht zu der axialen Linie um einen Neigungswinkel δ geneigt ist, der durch Formel 3 bestimmt ist:

wobei r_r der Seitenspanwinkel (der Spanwinkel) ist; η der Abführwinkel ist (k × i); i der Drehwinkel der Schneidkante ist; und k eine Konstante in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 ist.

Demzufolge ist bei dem Schaftfräser mit der beschriebenen Gestalt ein linearer Abschnitt, der in einem Bereich innerhalb einer Breite gleich 0,1-mal dem Radius R des Schaftfräsers enthalten ist, an der Bodenfläche der Spanabführnut mit einer Länge gleich oder größer als 0,7R in dem Querschnitt des Werkzeugkörpers entlang einer geneigten Ebene ausgebildet, die sich in einer Richtung erstreckt, die durch den Abführwinkel η definiert ist, an dem sich die abzuführenden Späne bewegen. Deshalb ist es möglich, eine glatte Abfuhr der Späne ohne das Auftreten von Span- Zusammenklumpen zu unterstützen, und zu verhindern, dass sich die Querschnittsfläche und das Schnitt-Trägheitsmoment des . Werkzeugkörpers mehr als erforderlich verringern, wodurch es ermöglicht wird, eine hinreichende Werkzeugfestigkeit zu schaffen.

Wenn in dem Schnitt entlang der geneigten Ebene die Länge des geradlinigen Abschnitts geringer als 0,7R ist, d. h., wenn bei dem beschriebenen Schnitt der Abschnitt der Nutenbodenfläche, der auf eine Länge im Bereich von 0,7R ausgebildet ist, so rau ist, dass er nicht in dem Bereich innerhalb der Breite 0,1R enthalten werden kann, können Späne ein Zusammenklumpen an einem konvexen Abschnitt an der Bodenfläche verursachen, oder die Werkzeugfestigkeit kann an einem konkaven Abschnitt der Bodenfläche verringert werden. Die unterste Grenze der Breite des linearen Abschnitts kann Null sein, d. h. der lineare Abschnitt kann exakt in einer geraden Linie ausgebildet sein. Andererseits beträgt die obere Grenze der Länge des linearen Abschnitts wenigstens 0,7R, in welchem Fall es besser ist, je mehr der Wert größer als 0,7R ist. Jedoch muss in der tatsächlichen Praxis die Flanke oder Freifläche einer folgenden Schneidkante mit einem vorbestimmten Freiwinkel an der Werkzeugdrehrichtungsseite der Nutenbodenfläche ausgebildet sein. Deshalb beträgt beispielsweise bei dem oben beschriebenen Schaftfräser mit vier Kanten die obere Grenze für die Länge des linearen Abschnitts etwa 1,5R. Um den linearen Abschnitt so sanft wie möglich an der geneigten Ebene auszuführen, um eine bessere Spanabführeigenschaft und eine hinreichende Werkzeugfestigkeit zu erreichen, ist es erwünscht, dass der lineare Abschnitt, der in dem Bereich innerhalb von 0,05-mal dem Radius R des Schaftfräsers enthalten ist, zu einer Länge von wenigstens 0,7R ausgebildet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 eine Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, gesehen von einer Endseite eines Werkzeugs.

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Schneidkante, einer Bodenfläche einer Spanabführnut und einer Spanfläche, die neben einer Schneidkante ausgebildet ist, und eine geneigte Ebene, die durch einen Punkt an einer Schneidkante tritt.

Fig. 4 eine Schnittansicht (entlang der Linie Z-Z von Fig. 1) des Werkzeugkörpers entlang der geneigten Ebene bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Schaftfräsers mit vier Kanten zur Darstellung einer Schneidkante, einer Bodenfläche einer Spanabführnut und einer Spanfläche, die neben einer Schneidkante ausgebildet ist, und einer geneigten Ebene, die durch einen Punkt an einer Schneidkante tritt.

Fig. 6 eine Schnittansicht des herkömmlichen Schaftfräsers gemäß Fig. 5 zur Darstellung des Werkzeugkörpers entlang der geneigten Ebene.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein Werkzeugkörper 11 aus einem superharten Legierungsmaterial oder anderen Arten von harten Materialien ausgebildet. Seine äußere Form ist im Wesentlichen zylindrisch, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Der hintere Endabschnitt des Werkzeugkörpers 11 ist als ein Schaft 12 ausgebildet. Vier Spanabführnuten 13 sind in einem Außenumfang des vorderen Endabschnitts des Werkzeugkörpers 11 bei gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Werkzeugkörpers 11 derart ausgebildet, dass sie in einer Werkzeugdrehrichtung T von dem vorderen Endabschnitt zu dem hinteren Endabschnitt des Werkzeugkörpers 11 gedreht sind, wobei eine axiale Linie O des Werkzeugkörpers 11 als eine Mitte wirkt.

Jede Wandfläche, die zu der Werkzeugdrehrichtungs-T-Seite ihrer entsprechenden Spanabführnut 13 gerichtet ist, ist als eine Spanfläche 14 definiert. Eine Schneidkante 16 ist derart ausgebildet, dass sie spiralförmig um die axiale Linie O an jedem außenumfangsseitigen Kantenabschnitt einer jeden Wandfläche oder an jedem Kantenabschnitt ausgebildet ist, wo jede Spanfläche 14 und jede Freifläche oder Flanke 15, die neben der entsprechenden Spanfläche 14 ausgebildet ist, einander schneiden. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind Bodenkanten 18 an Kantenabschnitten ausgebildet, an denen sich die Spanflächen 14 und die Freiflächen oder Flanken 17 an einem Ende des Werkzeugkörpers 11 schneiden, und zwar an Endabschnitten der Spanabführnuten 13. Die Flanken 17 sind neben ihren entsprechenden Spanflächen 14 ausgebildet. Die Bodenkanten 18 sind derart ausgebildet, dass sie sich in Richtung des Außenumfangs des Werkzeugs entlang einer diametralen Richtung desselben von der axialen Linie O erstrecken. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bildet jede Bodenkante 18 eine quadratische Ecke mit jeder Schneidkante 16, so dass der Schaftfräser dieser Ausführungsform eine Gestalt aufweist, die als ein quadratischer Schaftfräser bekannt ist.

Fig. 3 zeigt eine der Schneidkanten 16, die an ihren jeweiligen vier Spanabführnuten 13 ausgebildet sind, die Spanfläche 14, die neben der dargestellten Schneidkante 16 ausgebildet ist, und die Nutenbodenfläche 19, welche die dargestellte Spanabführnut 13 definiert, die neben der Werkzeugdrehrichtungs-T-Seite der dargestellten Spanfläche 14 ausgebildet ist. Gemäß Fig. 3 bezeichnet das Symbol P eine geneigte Ebene, die durch einen Punkt Q an der dargestellten Schneidkante 16 tritt, die senkrecht zu einer Ebene S ist, welche den Punkt Q und die axiale Linie O einschließt, und die eine ebene Linie einschließt, die durch den Punkt Q an einer Tangentialebene durch den Punkt Q zu der dargestellten Spanfläche 14 tritt, und in einer Richtung geneigt ist, die durch den Abführwinkel η definiert ist, der von einer Richtung senkrecht zu einer Kantenlinie der dargestellten Schneidkante 16 gemessen ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die geneigte Ebene P von einer Ebene senkrecht zu der axialen Linie O um einen Neigungswinkel δ geneigt, der durch Formel 4 erhalten wird:

wobei r_r der Seitenspanwinkel in einem Schnitt senkrecht zu der Schneidkante 16 ist und auch der Spanwinkel der Schneidkante 16 ist, wenn ein quadratischer Schaftfräser verwendet wird; η der Abführwinkel ist, der gleich k × i ist; und i der Drehwinkel der Schneidkante 16 von der axialen Linie O ist. Die Konstante k liegt innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 1,0. Beispielsweise beträgt, wenn der Seitenspanwinkel r_r 8 Grad beträgt, der Drehwinkel i 45 Grad beträgt, die Konstante k 0,6 beträgt, und der Abführwinkel 27 Grad beträgt, der Neigungswinkel δ etwa 16,3 Grad. Wenn der Spanwinkel r_r -10 Grad bis +15 Grad beträgt, der Drehwinkel i 20 Grad bis 70 Grad beträgt, und die Konstante k 0,5 bis 1,0, liegt der Neigungswinkel δ im Bereich von 4,8 Grad bis 45 Grad. Tabelle 1 fasst die Werte des Abführwinkels η und die Werte des Neigungswinkels δ zusammen, wenn der Seitenspanwinkel 8 Grad bzw. 0 Grad beträgt, die Werte des Drehwinkels i 30 Grad und 45 Grad betragen, und der Wert der Konstante k 0,5 bis 1,0 beträgt.

TABELLE 1

Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Werkzeugkörpers 11 entlang der geneigten Ebene P, die um den Neigungswinkel δ geneigt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform jede Bodenfläche 19, welche jede Spanabführnut 13 definiert, die neben der Spanfläche 14 an jeder Schneidkante 16 ausgebildet ist, derart ausgebildet, dass sie sich im Wesentlichen linear von jeder Spanfläche 14 erstreckt. Mit anderen Worten weisen die Schnitte der Nutenbodenfläche 19 entlang der geneigten Ebene P geradlinige Abschnitte 20 auf. Hierbei ist jeder geradlinige Abschnitt 20 als ein Abschnitt definiert, der innerhalb eines Streifens mit einer Breite W₁ der entsprechenden Nutenbodenfläche 19 enthalten ist, oder vorzugsweise innerhalb eines Streifens mit einer Breite W₂ der entsprechenden Nutenbodenfläche 19, in dem Schnitt entlang der geneigten Ebene P. Die Breite W₁ ist gleich 0,1-mal und die Breite W₂ 0,05-mal der Abstand von der axialen Linie O der entsprechenden Schneidkante 16, d. h. eines Schaftfräser-Radius R in einem Schnitt senkrecht zu der axialen Linie O. Bei der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der geradlinige Abschnitt 20 an einer Schneidkante 16 von einem inneren Umfangsende der Spanfläche 14, die neben dieser Schneidkante 16 ausgebildet ist, zu einem Schnittabschnitt der Nutenbodenfläche 19, wo der geradlinige Abschnitt 20 ausgebildet ist, und der Flanke 15 an der Schneidkante 16, die zu der eine Schneidkante 16 in der Werkzeugdrehrichtung T benachbart ist. Mit anderen Worten erstreckt sich der geradlinige Abschnitt 20 einer Schneidkante 16 gemäß Fig. 4 zu einem Fersenabschnitt 21 und weist eine Länge L auf, die gleich oder größer als 0,7R mit den Breiten W₁ und W₂ ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist bei der gezeigten Ausführungsform jede Spanfläche 14 konkav, und ein positiver Seitenspanwinkel r_r ist an den Schneidkanten 16 ausgebildet. Das Referenzzeichen C in Fig. 4 bezeichnet eine zylindrische Oberfläche mit einem Radius gleich dem Radius R des Schaftfräsers, wobei die axiale Linie O als deren Mitte dient. Mit anderen Worten bezeichnet sie einen Schnitt entlang der Drehbahn um die axiale Linie O der Schneidkanten 16 entlang der geneigten Ebene P. Dieser Schnitt ist elliptisch, wobei einer seiner Schnittpunkte mit der Hauptachse, der in der Ebene S liegt, als Q definiert ist, der an einer der Schneidkanten 16 angeordnet ist. Der Radius des elliptischen Schnittes in der Nebenachsenrichtung ist gleich dem Radius R des Schaftfräsers, wobei die axiale Linie O als eine Mitte dient.

Gemäß dem Schaftfräser mit der beschriebenen Gestalt weist jeder geradlinige Abschnitt 20, der in dem Bereich innerhalb der Breite W₁ enthalten ist, die 0,1-mal den Radius R des Schaftfräsers beträgt, eine Länge L auf, die wenigstens 0,7R beträgt, und zwar in dem Schnitt entlang der geneigten Ebene P, die sich in einer Richtung erstreckt, die durch den Abführwinkel η definiert ist, mit dem Späne zu jeder Nutenbodenfläche 19 abgeführt werden, welche jede Spanabführnut 13 definiert, die neben jeder Spanfläche 14 ausgebildet ist, die neben jeder Schneidkante 16 ausgebildet ist. Deshalb ist es möglich, die Späne entlang des geradlinigen Abschnitts 20 sanft abzuführen, wodurch die Probleme eines Span-Zusammenklumpens, was einen erhöhten Schneidwiderstand, ein Kratzen der fertigen Oberfläche eines Werkstücks und ähnliches verursacht, ausgeschaltet werden, so dass eine effiziente Schneidwirkung erhalten werden kann. Zusätzlich werden die Schnitt-Trägheitsmomente und die Querschnittsfläche des Werkzeugkörpers 11 nicht mehr als erforderlich verringert, wodurch es ermöglicht wird, verlässlich eine hinreichende Werkzeugsteifigkeit zu erhalten, während eine gute Abführeigenschaft, wie oben beschrieben, geschaffen wird, und eine außerordentliche Schneidgenauigkeit und eine stabile Werkzeuglebensdauer als ein Ergebnis der Einschränkung von Schwingungen während eines Schneidvorganges erhalten werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist in dem Querschnitt entlang der geneigten Ebene P jeder geradlinige Abschnitt 20 der entsprechenden Nutenbodenfläche 19, der in einem Bereich innerhalb der Breite W₁ enthalten ist, die 0,1-mal den Radius R des Schaftfräsers beträgt, zu einer Länge L ausgebildet, die größer oder gleich 0,7R ist. Der Grund dafür liegt daran, dass, wenn das Ausmaß an Rauheit so groß ist, dass die Breite W₁ größer als 0,1R ist, jeder geradlinige Abschnitt 20 nicht länger als geradlinig angesehen werden kann. Einerseits kann, wenn jeder geradlinige Abschnitt 20 konvex wird, ein Span- Zusammenklumpen an einem konvexen Abschnitt auftreten. Andererseits kann, wenn jeder geradlinige Abschnitt 20 konkav wird, eine verringerte Werkzeugfestigkeit an einem konkaven Abschnitt auftreten. Auch wenn jeder geradlinige Abschnitt 20 in dem Bereich innerhalb der Breite W₁ eingeschlossen ist, kann eine gute Spanabführeigenschaft nicht sichergestellt werden, wenn die Länge L eines jeden geradlinigen Abschnitts geringer als 0,7R ist.

Die beschriebene W₁, die jeden geradlinigen Abschnitt 20 definiert, ist wünschenswerterweise Null, was der ideale Wert ist. D. h., es ist wünschenswert, dass sich jeder geradlinige Abschnitt 20 an der geneigten Ebene P in einer geraden Linie erstreckt, ohne gekrümmt zu sein. Da jedoch eine Krümmung innerhalb von 0,1R nur sehr geringfügig die Spanabführeigenschaft und die Werkzeugfestigkeit beeinflusst, ist W₁ auf den genannten Wert eingestellt. Da bevorzugt wird, dass jeder geradlinige Abschnitt 20 so geradlinig wie möglich ist, ist es wünschenswert, dass die Breite W₂ innerhalb 0,05- mal des Radius R des Schaftfräsers liegt. Was die Länge L eines jeden geradlinigen Abschnitts 20 angeht, ist es, wenn nur die Spanabführfähigkeit in Betracht gezogen wird, wünschenswert, dass der Idealzustand des gesamten Querschnitts der Spanabführnut 13 entlang der geneigten Ebene P als die geradlinigen Abschnitte 20 ausgebildet ist. Jedoch ist es in der tatsächlichen Praxis erforderlich, dass eine Spanfläche 14, die neben der Schneidkante 16, welche dieser entspricht, ausgebildet ist, einen vorbestimmten Seitenspanwinkel r_r aufweist, und dass die Flanke 15 an der Schneidkante 16 benachbart zu der Schneidkante 16, neben welcher die Spanfläche 14 in der Werkzeugdrehrichtung T ausgebildet ist, einen vorbestimmten Freiwinkel aufweist. Deshalb beträgt, wenn, wie bei dieser Ausführungsform ein Schaftfräser mit vier Kanten verwendet wird, der obere Grenzwert etwa 1,5R.

In dem Schaftfräser mit vier Kanten gemäß dieser Ausführungsform weist der Querschnitt einer jeden Nutenbodenfläche 19 ihrer entsprechenden Spanabführnut 13 entlang der geneigten Ebene P einen geradlinigen Abschnitt 20 auf, der innerhalb der Breite W₁, die gleich 0,1R ist, enthalten ist. Ein jeder geradlinige Abschnitt 20 ist zu einer Länge L ausgebildet, die größer oder gleich 0,7R ist. In diesem Fall ist die Bodenfläche 19 einer jeden Spanabführnut 13 in eine konvexe Fläche ausgebildet, die in Richtung einer äußeren Umfangsseite des Werkzeugs, wie gezeigt in Fig. 4, ausgebaucht ist. Eine jede Nutenbodenfläche 19 ist hinter einem Punkt Q angeordnet, durch den die Ebene P tritt, und zwar in Richtung der Rückseite der entsprechenden Schneidkante 16 in der Werkzeugdrehrichtung T. An dem Punkt Q bewegen sich die Späne, die durch das Schneiden mit den Schneidkanten 16 erzeugt werden, entlang der geneigten Ebene P, um abgeführt zu werden. Deshalb wirkt der Widerstand, der auf den Werkzeugkörper 11 als Ergebnis der Späne wirkt, die in Gleitberührung mit jeder Spanfläche 14 kommen, die neben ihrer entsprechenden Schneidkante 16 ausgebildet ist, ebenso entlang der geneigten Ebene P. Bei der gezeigten Ausführungsform kann in dem Querschnitt entlang der geneigten Ebene P eine große Wanddicke an der Rückseite jeder Spanfläche 14 in der Werkzeugdrehrichtung T sichergestellt werden, was es ermöglicht, eine Werkzeugfestigkeit durch die geradlinigen Abschnitte 20 sicherzustellen, und Schwingungen des Werkzeugkörpers 11 während eines Schneidvorgangs verlässlicher zu verhindern.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Querschnitt entlang der geneigten Ebene, die sich in einer Richtung erstreckt, die durch den Spanabführwinkel definiert ist, ein jeder geradlinige Abschnitt, der sich im Wesentlichen in einer geraden Linie erstreckt, wenigstens zu einer vorbestimmten Länge an der Bodenfläche einer jeden Spanabführnut ausgebildet, die neben der Spanfläche jeder Schneidkante ausgebildet ist, durch welche Späne erzeugt werden. Dies macht es möglich, die Späne sanft abzuführen, ohne die Werkzeugfestigkeit zu verringern, wodurch ein effizientes Schneiden unterstützt wird, während verlässlich beispielsweise Schwingungen des Werkzeugkörpers während eines Schneidvorgangs verhindert werden.

Bezugszeichenliste

11

Werkzeugkörper

13

Spanabführnut

14

Spanfläche

15

Flanke

16

Schneidkante

19

Bodenfläche der Spanabführnut

13

20

geradliniger Abschnitt der Nutenbodenfläche

19

O Mittel-Axiallinie des Werkzeugkörpers

11

T Werkzeugdrehrichtung
Q ein Punkt an der Schneidkante

16

S Ebene mit dem Punkt Q und der axialen Linie O
P geneigte Ebene
R Schaftfräser-Radius
W₁

Breite in einem Bereich, die 0,1-mal ein Schaftfräser-Radius ist
W₂

Breite in einem Bereich, die 0,05-mal ein Schaftfräser-Radius ist
L Länge des geradlinigen Abschnitts

20

δ Neigungswinkel δer geneigten Ebene P gemessen von einer Ebene senkrecht zu der axialen Linie O

Claims

1. Schaftfräser, in dem eine Spanabführnut (13) in einem Außenumfang eines im Wesentlichen zylindrischen Werkzeugkörpers (11) ausgebildet ist, der um eine axiale Linie (O) gedreht wird, und in dem eine Schneidkante (16), die um die axiale Linie (O) gedreht ist, in einem außenumfangsseitigen Kantenabschnitt einer Nutenwandfläche ausgebildet ist, die als eine Spanfläche (14) definiert ist, die zu einer Werkzeugdrehrichtungsseite (T) der Spanabführnut (13) gerichtet ist,
wobei eine Bodenfläche (19) der Spanabführnut (13), die neben der Spanfläche (14) an der Schneidkante (16) ausgebildet ist, einen geradlinigen Abschnitt (20) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass der geradlinige Abschnitt, der in einem Bereich innerhalb einer Breite (W₁) enthalten ist, die 0,1-mal ein Schaftfräser-Radius R ist, der sich von der axialen Linie (O) zu der Schneidkante (16) erstreckt, zu einer Länge (L) gleich oder größer als 0,7R ausgebildet ist, und zwar in einem Schnitt, der durch einen Punkt (Q) an der Schneidkante (16) tritt, der senkrecht zu einer Ebene (S) ist, die den einen Punkt (Q) und die axiale Linie (O) enthält, und der sich entlang einer geneigten Ebene erstreckt, die von einer Ebene senkrecht zu der axialen Linie (O) um einen Neigungswinkel δ geneigt ist, der durch Formel 1 bestimmt ist:
wobei r_r der Seitenspanwinkel (der Spanwinkel) ist; η der Abführwinkel ist (k × 1); i der Drehwinkel der Schneidkante (16) ist; und k eine Konstante in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 ist.

2. Schaftfräser nach Anspruch 1, wobei der geradlinige Abschnitt (20) derart ausgebildet ist, dass der geradlinige Abschnitt (20), der in einem Bereich von 0,05-mal dem Schaftfräser-Radius R enthalten ist, zu einer Länge gleich oder größer als 0,7R ausgebildet ist.