DE102005043841A1

DE102005043841A1 - Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, mit Querschneide und/oder Abflachung

Info

Publication number: DE102005043841A1
Application number: DE102005043841A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Glimpel; Hans-Jörg Licha; Andreas Bremstahler
Original assignee: Franken and Co KG Fabrik fur Prazisionswerkzeuge GmbH; Franken GmbH and Co KG Fabrik fur Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Franken and Co KG Fabrik fur Prazisionswerkzeuge GmbH; Franken GmbH and Co KG Fabrik fur Praezisionswerkzeuge
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: JP2007075993A; DE102005043841B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radiusfräser, insbesondere Kugelfräser (2) oder Torusfräser. DOLLAR A Vorgeschlagen wird ein Radiusfräser, DOLLAR A a) umfassend wenigstens einen um eine Werkzeuglängsachse (A) drehbaren oder drehenden, an einer Stirnseite (3) des Fräsers (2) ausgebildeten Arbeitsbereich (4), an dem Arbeitsschneiden (5, 5a, 5b) ausgebildet sind, insbesondere in einer Arbeitsdrehrichtung (D) wirksame Schrupp- und/oder Schlichtschneiden, DOLLAR A b) wobei jede Arbeitsschneide (5, 5a, 5b) in Arbeitsdrehrichtung (D) der Arbeitsschneide (5, 5a, 5b) nachfolgend einen Schneidenrücken (11) aufweist, DOLLAR A c) wobei die Werkzeuglängsachse (A) durch Schneidenrücken (11a) mindestens einer Arbeitsschneide (5a), insbesondere von zwei Arbeitsschneiden (5a), hindurch verläuft, wobei diese Schneidenrücken als erste Schneidenrücken (11a) bezeichnet werden, und DOLLAR A d) wobei die ersten Schneidenrücken (11a) an und/oder nahe an einer Werkzeugspitze und/oder einem Werkzeugscheitel mindestens eine Querschneide (13) aufweisen. DOLLAR A Ferner wird vorgeschlagen ein Radiusfräser, DOLLAR A a) umfassend wenigstens einen um eine Werkzeuglängsachse (A) drehbaren oder drehenden, an einer Stirnseite (3) des Fräsers (2) ausgebildeten Arbeitsbereich (4), an dem Arbeitsschneiden (5, 5a, 5b) ausgebildet sind, insbesondere in einer Arbeitsdrehrichtung (D) wirksame Schrupp- und/oder Schlichtschneiden, DOLLAR A b) wobei wenigstens eine, insbesondere mehrere Arbeitsschneiden (5b) an der Stirnseite (4) des Fräsers (2) eine Abflachung (14) ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Radiusfräser, insbesondere einen Kugel- oder Torusfräser.
Radiusfräser bzw. Kugel- und Torusfräser sind Schaftfräser, das heißt sie umfassen einen langgestreckten, zylindrischen Körper. Ein Ende dieses Körpers ist als Schaft ausgebildet, der zum Einspannen in eine Werkzeugmaschine bestimmt ist. An einem gegenüberliegendes Ende des Körpers, auch Stirnseite genannt, ist der Arbeitsbereich des Fräsers angeordnet. Der Arbeitsbereich umfasst Schneiden zur Werkstückbearbeitung.
Der Arbeitsbereich ist um eine Werkzeuglängsachse, insbesondere eine Hauptsträgheitsachse des Werkzeugs, drehend oder drehbar ausgebildet.
Kugel- und Torusfräser können als Monoblockwerkzeuge, das heißt einteilige Werkzeuge, oder als Werkzeuge mit Schneidplatten, insbesondere Wendeschneidplatten, ausgebildet sein, das heißt das Werkzeug umfasst einen Trägerkörper und eigene, von dem Trägerkörper abnehmbare und damit austauschbare Schneidkörper. Eine weitere Variante sind Werkzeuge mit eingelöteten Schneiden.
Monoblock-Werkzeuge werden üblicherweise aus HSS (Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl) oder aus HM (Hartmetall) gefertigt.
Kugel- und Torusfräser unterscheiden sich in ihrer Schneidenform. Kugelfräser weisen eine halbkugelförmige Stirn auf, die Schneiden von Kugelfräsern werden dementsprechend auch als Radiusschneiden bezeichnet. Der Radius entspricht dabei dem halben maximalen Durchmesser des Arbeitsbereichs (maximaler Schneidendurchmesser). Torusfräser weisen eine torische Stirn auf, das heißt die Stirnecken der Schneiden sind mit einem Eckenradius ausgebildet. Dieser Radius ist kleiner als der halbe maximale Durchmesser des Arbeitsbereichs (maximaler Schneidendurchmesser).
Der maximaler Durchmesser des Arbeitsbereichs (maximaler Schneidendurchmesser) liegt bei Kugel- und Torusfräser üblicherweise bei maximal 20 mm, zumeinst bei maximal 16 mm. Als Untergrenze sind durchaus Durchmesser im Bereich von 0,1 mm möglich.
Die Schneiden eines Radiusfräsers (Kugel- oder Torusfräsers) sind insbesondere am oder nahe dem Scheitelbereich des Werkzeugs (d.h. bei Kugelfräsern an oder nahe einer Werkzeugspitze) hohen Belastungen und damit einem starken (Reib-)Verschleiß ausgesetzt. Dadurch kann zum einen die Arbeitsqualität des Werkzeugs mit steigender Nutzungszeit beeinträchtigt sein, zum anderen wird dadurch die Standzeit des Werkzeugs begrenzt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, anzugeben, bei dem der am oder nahe dem Werkzeugscheitel oder an oder nahe der Werkzeugspitze auftretende Verschleiß der Schneiden deutlich reduziert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Vorgeschlagen wird ein Radiusfräser, insbesondere Kugelfräser oder Torusfräser,

a) umfassend wenigstens einen um eine Werkzeuglängsachse, die insbesondere eine Hauptträgheitsachse des Werkzeugs bildet, drehbaren oder drehenden, an einer Stirnseite des Fräsers ausgebildeten Arbeitsbereich, an dem Arbeitsschneiden ausgebildet sind, insbesondere in einer Arbeitsdrehrichtung (Schnittrichtung) wirksame Schrupp- und/oder Schlichtschneiden,
b) wobei jede Arbeitsschneide in Arbeitsdrehrichtung der Arbeitsschneide nachfolgend einen Schneidenrücken aufweist,
c) wobei die Werkzeuglängsachse durch Schneidenrücken mindestens einer Arbeitsschneide, insbesondere von zwei Arbeitsschneiden, hindurch verläuft, wobei diese Schneidenrücken als erste Schneidenrücken bezeichnet werden, und
d) wobei die ersten Schneidenrücken an und/oder nahe an einer Werkzeugspitze und/oder einem Werkzeugscheitel mindestens eine Querschneide aufweisen.

Bei zwei oder mehreren ersten Schneidenrücken ist dies so zu verstehen, dass die Schneidenrücken ineinander übergehen, d.h. ein Übergangsbereich ist gleichzeitig Teilbereich der Schneidenrücken von zwei oder mehreren Arbeitsschneiden.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass sich durch das Vorsehen von einer oder mehreren Querschneiden an oder nahe an Werkzeugspitze bzw. Werkzeugscheitel der ansonsten in diesem Bereich auftretende starke Reibverschleiß deutlich reduzieren lässt. Dadurch steigt die Arbeitsqualität, insbesondere nach längerer Werkzeugnutzung. Ferner wird dadurch insgesamt die Standzeit des Werkzeugs erhöht.

Dies ergibt sich unter anderem daraus, dass bei bekannten Werkzeugen an oder nahe der Werkzeugspitze bzw. des Werkzeugscheitels aufgrund hier nicht mehr wirksamer Arbeitsschneiden lediglich Materialverformungen am zu bearbeitenden Werkstück erzielt werden. Diese Verformungen (Niederquetschen von Material) gehen einher mit einem hohen Reibverschleiß des Werkzeugs in diesem Bereich. Im Gegensatz hierzu wirkt die Querschneide als zusätzliche Schneidkante gerade im Problembereich an bzw. nahe an Werkzeugspitze bzw. Werkzeugscheitel. Die Querschneide trägt Material ab, Reibverschleiß wird dadurch zumindest weitestgehend vermieden. Es kann daher in Abgrenzung zum Stand der Technik auch von einer aktiven Querschneide gesprochen werden.

Bei einer vorteilhaften, bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Querschneide die Werkzeuglängsachse schneidet.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsvariante ist die Querschneide zweiteilig aufgebaut, wobei beide Teile vorzugsweise im Wesentlichen punktsymmetrisch zur Werkzeuglängsachse ausgebildet sind.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass in Arbeitsdrehrichtung der Querschneide vorgelagert mindestens eine Nut in den ersten Schneidenrücken ausgebildet ist.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Radiusfräsers nach der Erfindung ist vorgesehen, dass

a) mindestens eine, insbesondere zwei, vorzugsweise zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegende erste Arbeitsschneiden über die Werkzeugmitte hinweg ausgebildet sind (mit anderen Worten: diese Schneiden sind über die Mitte des Kugel- oder Torusfräsers ausgebildet bzw. geschliffen) und die übrigen Arbeitsschneiden (auch: Nebenschneiden) als zweite Arbeitsschneiden nicht über die Werkzeugmitte hinweg ausgebildet sind,
b) die Schneidenrücken der ersten Arbeitsschneiden erste Schneidenrücken sind, und
c) die Schneidenrücken der ersten Arbeitsschneiden ineinander übergehen und einen durchgehenden Steg bilden.

Dies bedeutet, dass neben den ersten Arbeitsschneiden auch die dazugehörigen ersten Schneidenrücken über die Werkzeugmitte hinweg ausgebildet sind. Dabei ist der Übergangsbereich der ersten Schneidenrücken ein Teilbereich beider Schneidenrücken.

Die Werkzeugmitte ist dabei eine die Werkzeuglängsachse enthaltende Ebene, die senkrecht zur im Bezug zur Werkzeugachse radialen Orientierung der jeweiligen Arbeitsschneide ausgerichtet ist. Diese Werkzeugmitte-Ebenen unterscheiden sich somit von Arbeitsschneide zu Arbeitsschneide bzw. von Schneidenrücken zu Schneidenrücken.

Ergänzend hierzu erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Steg im Übergangsbereich der ersten Schneidenrücken die Querschneide(n) aufweist.

Bevorzugt ist die Querschneide bzw. sind die Querschneiden als Verbindungsschneiden zwischen den ersten Arbeitsschneiden ausgebildet, das heißt sie verlaufen ausgehend von einer der ersten Arbeitsschneiden zur anderen ersten Arbeitsschneide, wobei sie vorzugsweise die Werkzeuglängsachse schneidet und/oder punktsymmetrisch zur Werkzeuglängsachse ausgebildet ist. Als vorteilhaft hat sich eine gekrümmte Ausbildung der Querschneide erwiesen, insbesondere mit einem Wendepunkt beim Schnittpunkt mit der Werkzeuglängsachse. In diesem Fall kann die Querschneide in einem ersten Teil senkrecht oder nahezu senkrecht (beispielsweise mit einem Winkel zwischen 60° und 90°, insbesondere zwischen 80° und 90°) von einer der ersten Arbeitsschneiden ausgehen, verläuft dann gekrümmt bis zur Werkzeuglängsachse, wobei der Winkel zur Ausgangs-Arbeitsschneide sich verringert auf Werte im Bereich von 20° bis 50°, insbesondere von 30° bis 40°, geht am Schnittpunkt mit der Werkzeuglängsachse über in einen zweiten Teil, wobei die Krümmung hier umgekehrt ausgebildet ist, das heißt der Winkel zur Ausgangs-Arbeitsschneide nimmt nun wieder zu, und damit entsprechend auch der Winkel zu einer weiteren ersten Arbeitsschneide (Ziel-Arbeitsschneide), wobei der Winkel zur Ziel-Arbeitsschneide bei Erreichen der Ziel-Arbeitsschneide bevorzugt dem Ausgangswinkel der Querschneide zur Aus gangs-Arbeitsschneide entspricht, beispielsweise auch zwischen 60° und 90°, insbesondere zwischen 80° und 90° liegt.

Bei vergleichbaren Werkzeugen des Standes der Technik ist bekannt, im Übergangsbereich der ersten Schneidenrücken eine Verbindungsfase, beispielsweise eine 45°-Verbindungsfase, zwischen den ersten Arbeitsschneiden auszubilden. Dies führt jedoch lediglich zum Niederquetschen von Material auf dem zu bearbeitenden Werkstück (Materialverformung), was wiederum hohen Reibverschleiß im Bereich um die Verbindungsfase mit sich bringt. Im Gegensatz hierzu wirkt die Querschneide als zusätzliche Schneidkante gerade im Problembereich an Werkzeugspitze bzw. Werkzeugscheitel. Die Querschneide trägt Material ab, Reibverschleiß wird dadurch zumindest weitestgehend vermieden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst mit den Merkmalen nach Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Vorgeschlagen wird hierbei ein Radiusfräser, insbesondere Kugelfräser oder Torus fräser,

a) umfassend wenigstens einen um eine Werkzeuglängsachse, die insbesondere eine Hauptträgheitsachse des Werkzeugs bildet, drehbaren oder drehenden, an einer Stirnseite des Fräsers ausgebildeten Arbeitsbereich, an dem Arbeitsschneiden ausgebildet sind, insbesondere in einer Arbeitsdrehrichtung (Schnittrichtung) wirksame Schrupp- und/oder Schlichtschneiden,
b) wobei wenigstens eine, insbesondere mehrere Arbeitsschneiden an der Stirnseite des Fräsers (zur Werkzeugspitze bzw. Werkzeugmitte bzw. Werkzeuglängsachse hin) eine Abflachung aufweisen.

Bevorzugt ist dieser Radiusfräser (Kugel- oder Torusfräser) entsprechend den obenstehenden Ausführungen, insbesondere hinsichtlich der Querschneide, ausgebildet.

Die Vorteile dieser Lösung liegen darin, dass eine derartige Abflachung die jeweiligen Arbeitsschneiden stabilisiert. Erfolgt keine Abflachung, so ist die Schneide in ihrem Bereich an oder nahe der Werkzeugspitze bzw. der Werkzeugmitte bzw. der Werkzeuglängsachse bzw. des Werkzeugscheitels stark anfällig für Materialausbrüche und damit für Werkzeugverschleiß. Die Abflachung von Arbeitsschneiden reduziert den in dem genannten Schneidenbereich auftretenden Verschleiß deutlich. Dadurch steigt die Arbeitsqualität, insbesondere nach längerer Werkzeugnutzung. Ferner wird dadurch insgesamt die Standzeit des Werkzeugs erhöht.

Zweckmäßigerweise weisen die Arbeitsschneiden auch hier Schneidenrücken auf, und die Abflachung betrifft in diesem Fall auch den abgeflachten Arbeitsschneiden zugeordnete Teilbereiche der Schneidenrücken. Insgesamt entsteht dadurch eine flächige Abflachung bzw. eine Abflachungsfläche.

Gemäß einer Ausführungsvariante definiert die Abflachung einen Abflachungswinkel zwischen der Abflachung auf der einen Seite und der Werkzeugmittelachse und/oder einer Parallelen zur Werkzeugmittelachse durch die Abflachung auf der anderen Seite, der zwischen 60° und 88°, insbesondere zwischen 75° und 85°, vorzugsweise bei etwa 80° liegt.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass

a) mindestens eine, insbesondere zwei, vorzugsweise zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegende erste Arbeitsschneiden über die Werkzeugmitte hinweg ausgebildet sind (mit anderen Worten: diese Schneiden sind über die Mitte des Kugel- oder Torusfräsers ausgebildet bzw. geschliffen) und die übrigen Arbeitsschneiden als zweite Arbeitsschneiden (auch: Nebenschneiden) nicht über die Werkzeugmitte hinweg ausgebildet sind,
b) wobei wenigstens eine, insbesondere mehrere oder alle zweiten Arbeitsschneiden an der Stirnseite des Fräsers die Abflachung aufweisen.

Zweckmäßigerweise weisen die ersten Arbeitsschneiden hierbei keine Abflachung auf.

Bei allen vorstehenden Varianten ist üblicherweise vorgesehen, dass die Arbeitsschneiden durch Nuten voneinander getrennt sind. Zweckmäßig ist dann, dass jede Arbeitsschneide in Arbeitsdrehrichtung (Schnittrichtung) nachfolgend einen Schneidenrücken aufweist und an ihrer dem Schneidenrücken gegenüberliegenden Seite eine Arbeitsflanke aufweist, wobei die Arbeitsflanke eine Seitenfläche der an die Arbeitsschneide angrenzenden Nut bildet und/oder in die Seitenfläche der Nut übergeht.

Hinsichtlich der Werkzeugherstellung bedeutet dies, dass die Arbeitsschneiden vor allem durch Einschleifen der Nuten in das Werkzeug gebildet werden.

Die fräsenden Bearbeitung einer Werkstückoberfläche mit einem Radiusfräser nach der Erfindung erfolgt zweckmäßigerweise derart, dass ein als Winkel zwischen der Werkzeuglängsachse und einer Senkrechten zur Werkstückoberfläche an der zu bearbeitenden Stelle definierter Neigungswinkel des Werkzeugs bei mindestens 5°, insbesondere bei mindestens 10°, vorzugsweise bei mindestens 20° liegt, und/oder zwischen 5° und 40° liegt, insbesondere zwischen 10° und 30°, vorzugsweise bei etwa 20°. Dies bedeutet, der Fräsers ist bei der Bearbeitung schräg gestellt, vorzugsweise um etwa 20° gegenüber der Senkrechten. Selbstverständlich ist mit den Kugel- und Torusfräsern nach der Erfindung aber auch eine klassische Werkstückbearbeitung in senkrechter Stellung zur Werkstückoberfläche (Neigungswinkel = 0°) möglich. Die schräge Werkstückbearbeitung hat jedoch den Vorteil, dass im Vergleich zur senkrechten Bearbeitung mehr Schneiden, bevorzugt sogar alle Schneiden zum Einsatz kommen, wohingegen bei senkrechter oder nahezu senkrechter Werkzeugausrichtung zur Werkstückoberfläche nur wenige Schneiden, beispielsweise nur zwei Schneiden, zum Arbeitseinsatz am Werkstück gelangen.

Insgesamt lassen sich aufgrund der Schneidengeometrie bei Radiusfräsern, insbesondere Kugel- und Torusfräsern, nur zwei über Mitte bzw. bis zur Mitte schneidende Arbeitsschneiden ausbilden. Hinzu kommt gegebenenfalls, dass durch die Abflachung der zweiten Arbeitsschneiden (auch: Nebenschneiden) planare Flächen auf dem Werkzeugscheitel, beispielsweise zwei planare Flächen, entstehen. Bei senkrechter Werkzeugstellung und in der Regel sogar bei einer Werkzeugneigung bis hin zu 20° kommen nur die beiden ersten Arbeitsschneiden zum Arbeitseinsatz am Werkstück, was zu einem übermäßigen lokalen Verschleiß führt. Dadurch ist die Lebensdauer des Werkzeugs insgesamt erheblich reduziert. Der Radiusfräser (Torus- oder Kugelfräser) sollte daher mit mindestens 20° Neigungswinkel eingesetzt werden. Ab dieser Schrägstellung kommen dann alle Arbeitsschneiden zum Einsatz, was eine Verteilung der Fräsarbeit und eine entsprechende Erhöhung der Lebensdauer des Werkzeugs mit sich bringt.

Ergänzend sei angemerkt, dass die Arbeitsschneiden des Werkzeugs gemäß der Erfindung eine gleiche oder ungleiche Teilung (d.h. gleichen oder ungleichen Teilungswinkel) aufweisen können. Die ungleiche Teilung hat den Vorteil, dass ein gegebenenfalls bei gleicher Teilung mögliches Rattern des Werkzeugs vermieden wird. Auch der Spanwinkel der Arbeitsschneiden kann für alle Schneiden gleich oder auch unterschiedlich gewählt werden.

Üblicherweise ist der Radiusfräser (Kugel- oder Torusfräser) rechtsschneidend ausgebildet, es ist aber auch eine linksschneidende Ausbildung möglich.

Bei dem Radiusfräser (Kugel- oder Torusfräser) nach der Erfindung handelt es sich bevorzugt um ein Monoblockwerkzeug. In diesem Fall sind die Arbeitsschneiden einstückig zumindest mit dem Arbeitsbereich bzw. mit dem gesamten Werkzeug ausgebildet. Bei der Werkzeugherstellung ist es zweckmäßig, die Schneiden durch Materialabtrag, beispielsweise durch Schleifen, zu erzeugen.

Denkbar ist aber auch ein Werkzeug mit Schneidplatten, insbesondere Wendeschneidplatten, oder mit eingelöteten Schneiden.

Der Radiusfräser (Kugel- oder Torusfräser) gemäß der Erfindung ist zweckmäßigerweise aus HM (Hartmetall) und/oder aus HSS (Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl) und/oder Cermet gefertigt. Beispielsweise kann es sich um ein VHM-Werkzeug (Vollhartmetall) handeln.

Zumindest die Schneiden können eine Hartstoff- und/oder Verschleißschutzbeschichtung aufweisen, beispielsweise aus TiAlN.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

1 schematisch eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kugelfräsers nach der Erfindung,

2 schematisch eine Draufsicht auf die Stirnseite eines Ausführungsbeispiels eines Kugelfräsers nach der Erfindung,

3 eine vergrößerte Darstellung des Mittelbereichs aus 2,

4 eine schematisch Darstellung einer Abflachung der zweiten Arbeitsschneiden (Nebenschneiden) bei einem Ausführungsbeispiel eines Kugelfräsers nach der Erfindung,

5 schematisch eine Seitenansicht des Arbeitsbereichs eines Ausführungsbeispiels eines Kugelfräsers nach der Erfindung,

6 schematisch eine Seitenansicht des Kugelfräsers nach 5, im Vergleich zu 5 um die Werkzeuglängsachse gedreht, und

7 eine vergrößerte Darstellung des Steges im Übergangsbereich der ersten Arbeitsscheiden bei einem Ausführungsbeispiels eines Kugelfräsers nach der Erfindung, und
Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 7 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kugelfräsers 2 nach der Erfindung. Bei dem Fräser 2 handelt es sich um ein Schaftwerkzeug bzw. einen Schaftfräser, d.h. der Kugelfräser ist länglich ausgebildet und weist eine Werkzeuglängsachse A auf. An einer der Längsseiten des Kugelfräsers 2 ist ein Schaft 6 vorgesehen, über den der Kugelfräser 2 an eine Werkzeugmaschine anbringbar ist. Der Kugelfräser wird bei Arbeitsbetrieb von der Werkzeugmaschine um seine Werkzeuglängsachse A gedreht. Die Werkzeuglängsachse A ist zur Gewährleistung eines guten Rundlaufs eine Hauptträgheitsachse des Kugelfräsers 2. Das in 1 dargestellte Werkzeug 2 ist rechtsdrehend, symbolisch dargestellt durch die Arbeitsdrehrichtung D.
Der Unterschied des dargestellten Kugelfräsers 2 zu einem Torusfräser zeigt sich dabei vor allem in der Formgebung der Arbeitsschneiden. Diese sind beim Torusfräser lediglich in Randbereichen abgerundet, beim Kugelfräser hingegen – wie aus 1 ersichtlich – sind die Arbeitsschneiden 5 als Radialschneiden ausgebildet, sie zeichnen im Wesentlichen eine Halbkugel nach.
An einer dem Schaft 6 gegenüberliegenden Stirnseite 3 des Kugelfräsers 2 ist ein Arbeitsbereich 4 ausgebildet. Der Arbeitsbereich 4 ist ebenfalls, üblicherweise zusammen mit dem gesamten Werkzeug 2, um die Werkzeuglängsachse A drehbar. An dem Arbeitsbereich 4 sind Arbeitsschneiden 5 ausgebil det. Die Arbeitsschneiden 5 sind durch Nuten 7 im Arbeitsbereich 4 des Kugelfräsers 2 voneinander getrennt.
Ein Teil des Arbeitsbereichs 4 ist in 1 aufgeschnitten dargestellt. Dadurch wird der Blick auf die Nut 7 ermöglicht, durch die der Teilschnitt verläuft. Die Nut 7 weist einen geradlinig ausgebildeten Nutboden 8 auf, d.h. die Nut 7 ist insbesondere nicht um die Werkzeuglängsachse A gedrallt (Drallwinkel = 0°). Der geradlinige Nutboden 8 definiert eine Nutbodengerade 9. Die Neigung dieser Nutbodengeraden 9 aus einer zur Werkzeuglängsachse A vertikalen Ebene E (in 1 ist der rechte Winkel durch das entsprechende geometrische Zeichen hierfür verdeutlicht) definiert einen Stirnlückenwinkel λ der Nut 7, der hier bei etwa 45° liegt. Die in 1 zu erkennende Nut 7 ist über die Werkzeugmitte hinweggeschliffen, es handelt sich somit um eine erste Nut 7a (siehe hierzu die Erläuterungen zu 2).
2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Stirnseite 3 eines Ausführungsbeispiels eines Kugelfräsers 2 nach der Erfindung. Zu erkennen sind acht gleichmäßig verteilte Arbeitsschneiden 5 und ebenfalls acht Nuten 7, durch die die Arbeitsschneiden 5 voneinander getrennt sind. Durch die Mitte des Werkzeugs 2, angedeutet durch die Hilfslinien H₁, H₂, geht die Werkzeuglängsachse A hindurch, und zwar senkrecht zur Zeichenebene.
Aus 2 ist ersichtlich, dass das Werkzeug 2 zwei verschiedene Arten von Arbeitsschneiden 5 aufweist, zwei erste Arbeitsschneiden 5a und sechs zweite Arbeitsschneiden 5b. Die beiden ersten Arbeitsschneiden 5a liegen einander gegenüber und sind jeweils über die Werkzeugmitte, die aus ihrer Richtung durch die Hilfslinie H₁ symbolisiert ist, hinweg ausgebildet. Da die Ausbildung der Arbeitsschneiden 5 durch Einschleifen der Nuten 7 erfolgt, sind entsprechend auch die den ersten Arbeitsschneiden 5a in Arbeitsdrehrichtung D vorgelagerten Nuten 7 über die Werkzeugmitte H₁ hinweg ausgebildet (oder: geschliffen). Diese Nuten bilden somit eine erste Art von Nuten 7a (erste Nuten 7a). Die Arbeitsschneiden 7 weisen an ihrer in Arbeits drehrichtung D nachfolgenden Seite einen Schneidenrücken 11 auf, wobei die zu den ersten Arbeitsschneiden 5a gehörenden Schneidenrücken mit dem Bezugszeichen 11a bezeichnet sind. Die ersten Schneidenrücken 11a der beiden ersten Arbeitsschneiden 5a gehen dabei ineinander über und bilden einen durchgehenden Steg 12.
Die sechs den zweiten Arbeitsschneiden 5b in Arbeitsdrehrichtung D vorgelagerten Nuten 7 bilden eine zweite Art von Nuten 7b (zweite Nuten 7b). Die zweiten Arbeitsschneiden 5b und die zweiten Nuten 7b sind nicht über die Werkzeugmitte geschliffen.
Da die über die Werkzeugmitte hinweg ausgebildeten ersten Nuten 7a tiefer in das Werkzeug 2 eingeschliffen werden müssen als die zweiten Nuten 7b, wird zur Vermeidung eines zu starken, die Stabilität der Arbeitsschneiden 5 schwächenden Materialabtrags der Stirnlückenwinkel λ der ersten Nuten 7a kleiner als der Stirnlückenwinkel λ der zweiten Nuten 7b gewählt. Es gibt somit auch zwei Arten von Stirnlückenwinkeln λ beim Kugelfräser 2 nach 2 (d.h. die Stirnlückenwinkel λ weisen zwei verschiedene Werte auf), einen ersten Stirnlückenwinkel λ₁ bei den ersten Nuten 7a und einen zweiten Stirnlückenwinkel λ₂ bei den zweiten Nuten 7b, wobei der erste Stirnlückenwinkel λ₁ kleiner gewählt ist als der zweite Stirnlückenwinkel λ₂. Beispielsweise kann beim Kugelfräser 2 nach 2 der erste Stirnlückenwinkel λ₁ bei etwa 45° liegen und der zweite Stirnlückenwinkel λ₂ bei etwa 55°.
In 2 ist ein Bereich X in der Mitte der Stirnseite 3 des Kugelfräsers 2 markiert. Dieser Bereich X ist in 3 vergrößert dargestellt. Durch die Werkzeugmitte, senkrecht zur Zeichenebene, verläuft die Werkzeuglängsachse A. Zu erkennen sind die beiden ersten Arbeitsschneiden 5a mit ihren ersten Schneidenrücken 11a, die im Bereich um die Werkzeuglängsachse A ineinander übergehen und dabei den Steg 12 bilden. Aus 3 ist ferner die Ausbildung der ersten Nuten 7a über die Werkzeugmitte (dargestellt durch die Hilfslinie H₁) hinweg ersichtlich. Entsprechend sind auch die ersten Arbeitsschneiden 5a über die Werkzeugmitte H₁ hinweg ausgebildet.
Weiter sind in 3 die der Werkzeuglängsachse A zugewandten Seiten der zweiten Nuten 7b, der zweiten Arbeitsschneiden 5b sowie deren Schneidenrücken 11 dargestellt. Einige der zweiten Arbeitsschneiden 5b und der dazugehörigen Schneidenrücken 11 weisen zur Werkzeuglängsachse A hin eine Abflachung 14 auf, d.h. einen Bereich, in dem sie angeschliffen sind. Dies bedeutet, dass ihre Außenhöhe im Bereich der Abflachung 14 nicht mehr der Halbkugelform des Kugelfräsers 2 folgt, sondern gegenüber dieser Halbkugel reduziert ist.
In 2 und 3 ist ferner schematisch eine Querschneide 13 dargestellt. Nähere Ausführungen zu Querschneiden erfolgen untenstehend anhand von 7.
Diese Abflachung 14 ist in 4 schematisch in einer Längsschnittdarstellung durch die Stirnseite 3 des Kugelfräsers 2 verdeutlicht. Die zweite Arbeitsschneide 5b verläuft zur Werkzeuglängsachse A hin zunächst auf der Kugellinie des Kugelfräsers 2. Dann folgt ein Innenknick und die Arbeitsschneide 5b geht in die Abflachung 14 über. Durch die Abflachung 14 wird die zweite Arbeitsschneide 5b stabilisiert. Aus 3 ist ersichtlich, dass der Schneidenrücken 11 zur Werkzeuglängsachse A hin immer dünner wird. Dementsprechend wäre die zweite Arbeitsschneide 5a bei vollständiger Ausbildung im Bereich nahe der Werkzeugspitze stark anfällig für Materialausbrüche und Verschleiß. Dies wird durch die Abflachung 14 der zweiten Arbeitsschneide 5b verhindert. Die zweite Arbeitsschneide 5b kommt dadurch im kritischen Bereich nicht oder zumindest nicht mehr so stark belastet in Arbeitseingriff an einem zu bearbeitenden Werkstück, die Lebensdauer des gesamten Werkzeugs ist durch die Abflachung 14 somit erhöht.
In 4 ist weiter ersichtlich, dass die Abflachung 14 zumindest weitestgehend eben ausgebildet ist und einen Abflachungswinkel α zwischen der Ab flachung 14 und der Werkzeugmittelachse A definiert. Dieser Abflachungswinkel α liegt in 4 bei etwa 80°. Eine derartige Abflachung kann auch bei Torusfräsern vorgesehen sein.
5 und 6 zeigen schematisch eine Seitenansicht des Arbeitsbereichs 4 eines Ausführungsbeispiels eines Kugelfräsers 2 nach der Erfindung, wobei der Kugelfräser 2 in 6 gegenüber 5 um seine Werkzeuglängsachse A gedreht ist. Der Kugelfräser 2 in 5 und 6 entspricht zumindest im Wesentlichen dem Kugelfräser 2 aus 2, insbesondere sind jeweils acht Arbeitsschneiden 5, 5a, 5b vorgesehen und entsprechend acht Nuten 7, 7a, 7b. Vom Aufbau her entsprechen die Kugelfräser 2 nach 2 bis 6 zumindest prinzipiell dem Kugelfräser 2 nach 1.
Dem Betrachter zugewandt ist in 5 eine erste Arbeitsschneide 5a mit dazugehöriger erster Nut 7a. Diese erste Nut 7a weist einen ersten Stirnlückenwinkel λ₁ auf. In 6 ist dem Betrachter eine zweite Arbeitsschneide 5b und eine zweite Nut 7b zugewandt, mit dazugehörigem Stirnlückenwinkel λ₂. Der erste Stirnlückenwinkel λ₁ ist kleiner gewählt als der zweiten Stirnlückenwinkel λ₂ (beispielsweise wiederum 45° und 55°), dennoch ist zu erkennen, dass die erste Nut aufgrund ihres Schliffes über die Werkzeugmitte hinweg deutlich tiefer in das Werkzeug 2 eindringt als die zweite Nut 7b.
In 5 und 6 ist weiter dargestellt, dass jede Arbeitsschneide 5, 5a, 5b in Arbeitsdrehrichtung D vorangestellt eine Arbeitsflanke 10 aufweist, die gleichzeitig eine Seitenwand der jeweils zugeordneten (vorangestellten) Nut 7, 7a, 7b bildet bzw. zumindest in diese Seitenwand übergeht. Auf der entgegengesetzten Seite jeder Arbeitsschneide 5, 5a, 5b ist jeweils der Schneidenrücken 11 ausgebildet.
7 zeigt schematisch eine vergrößerte Darstellung des Steges 12 im Übergangsbereich der ersten Schneidenrücken 11a der ersten Arbeitsscheiden 5a bei einem Ausführungsbeispiels eines Kugelfräsers 2 nach der Erfindung (Blickrichtung auf die Stirnseite 3 eines Kugelfräsers 2). Zu erkennen ist, dass der Steg 12 eine Querschneide 13 aufweist, die durch die Werkzeuglängsachse A, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft, hindurchgeht. Die Querschneide 13 ist zweiteilig aufgebaut aus einem ersten Teil 13a und einem zweiten Teil 13b, wobei die Teile 13a und 13b im Wesentlichen punktsymmetrisch zur Werkzeuglängsachse A gebildet sind. Zur Ausformung der Querschneidenteile 13a, 13b sind in Arbeitsdrehrichtung D dem jeweiligen Teil 13a, 13b vorgelagert Nuten 15a, 15b eingeschliffen bzw. ausgebildet. Die Querschneidenteile 13a, 13b sind somit jeweils in Arbeitsdrehrichtung D wirksam. Durch die Querschneide 13 lässt sich der Reibverschleiß im Bereich der Werkzeugspitze deutlich verringern und damit die Lebensdauer des Werkzeugs erhöhen. Derartige Querschneiden 13, 13a, 13b können auch bei einem Torusfräser vorgesehen sein.

2: Radiusfräser, Kugel- oder Torusfräser, Werkzeug
3: Stirnseite
4: Arbeitsbereich
5: Arbeitsschneide
5a: erste Arbeitsschneide
5b: zweite Arbeitsschneide
6: Schaft
7: Nut
7a: erste Nut
7b: zweite Nut
8: Nutboden
9: Nutbodengerade
10: Arbeitsflanke
11: Schneidenrücken
11a: erster Schneidenrücken
12: Steg
13: Querschneide
13a, b: Teile der Querschneide
14: Abflachung
15a, b: Nuten
α: Abflachungswinkel
λ: Stirnlückenwinkel
λ₁: erster Stirnlückenwinkel
λ₂: zweiter Stirnlückenwinkel
A: Werkzeuglängsachse
D: Arbeitsdrehrichtung
E: zur Werkzeuglängsachse vertikale Ebene
H₁, H₂: Hilfslinien zur Darstellung der Werkzeugmitte
X: Ausschnitt

Claims

Radiusfräser, insbesondere Kugelfräser (2) oder Torusfräser, a) umfassend wenigstens einen um eine Werkzeuglängsachse (A), die insbesondere eine Hauptträgheitsachse des Werkzeugs (2) bildet, drehbaren oder drehenden, an einer Stirnseite (3) des Fräsers (2) ausgebildeten Arbeitsbereich (4), an dem Arbeitsschneiden (5, 5a, 5b) ausgebildet sind, insbesondere in einer Arbeitsdrehrichtung (D) wirksame Schrupp- und/oder Schlichtschneiden, b) wobei jede Arbeitsschneide (5, 5a, 5b) in Arbeitsdrehrichtung (D) der Arbeitsschneide (5, 5a, 5b) nachfolgend einen Schneidenrücken (11) aufweist, c) wobei die Werkzeuglängsachse (A) durch Schneidenrücken (11a) mindestens einer Arbeitsschneide (5a), insbesondere von zwei Arbeitsschneiden (5a), hindurch verläuft, wobei diese Schneidenrücken als erste Schneidenrücken (11a) bezeichnet werden, und d) wobei die ersten Schneidenrücken (11a) an und/oder nahe an einer Werkzeugspitze und/oder einem Werkzeugscheitel mindestens eine Querschneide (13) aufweisen.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneide (13) die Werkzeuglängsachse (A) schneidet.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschneide (13) zweiteilig aufgebaut ist (13a, 13b), wobei beide Teile (13a, 13b) vorzugsweise im Wesentlichen punktsymmetrisch zur Werkzeuglängsachse (A) ausgebildet sind.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Arbeitsdrehrichtung (D) der Querschneide (13, 13a, 13b) vorgelagert mindestens eine Nut (15a, 15b) in den ersten Schneidenrücken (11a) ausgebildet ist.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) mindestens eine, insbesondere zwei, vorzugsweise zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegende erste Arbeitsschneiden (5a) über die Werkzeugmitte (H₁) hinweg ausgebildet sind und die übrigen Arbeitsschneiden als zweite Arbeitsschneiden (5b) nicht über die Werkzeugmitte hinweg ausgebildet sind, b) die Schneidenrücken (11a) der ersten Arbeitsschneiden (5a) erste Schneidenrücken (11a) sind, und c) die Schneidenrücken (11a) der ersten Arbeitsschneiden (5a) ineinander übergehen und einen durchgehenden Steg (12) bilden.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser (2), nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (12) im Übergangsbereich der ersten Schneidenrücken (11a) die Querschneide(n) aufweist
Radiusfräser, insbesondere Kugelfräser (2) oder Torusfräser, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, a) umfassend wenigstens einen um eine Werkzeuglängsachse (A), die insbesondere eine Hauptträgheitsachse des Werkzeugs (2) bildet, drehbaren oder drehenden, an einer Stirnseite (3) des Fräsers (2) ausgebildeten Arbeitsbereich (4), an dem Arbeitsschneiden (5, 5a, 5b) ausgebildet sind, insbesondere in einer Arbeitsdrehrichtung (D) wirksame Schrupp- und/oder Schlichtschneiden, b) wobei wenigstens eine, insbesondere mehrere Arbeitsschneiden (5b) an der Stirnseite (4) des Fräsers (2) eine Abflachung (14) aufweisen.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachung (14) einen Abflachungswinkel (α) zwischen der Abflachung (14) auf der einen Seite und der Werkzeugmittelachse (A) und/oder einer Parallelen zur Werkzeugmittelachse (A) durch die Abflachung (14) auf der anderen Seite definiert, der zwischen 60° und 88°, insbesondere zwischen 75° und 85°, vorzugsweise bei etwa 80° liegt.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass a) mindestens eine, insbesondere zwei, vorzugsweise zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegende erste Arbeitsschneiden (5a) über die Werkzeugmitte (H₁) hinweg ausgebildet sind und die übrigen Arbeitsschneiden als zweite Arbeitsschneiden (5b) nicht über die Werkzeugmitte hinweg ausgebildet sind, b) wobei wenigstens eine, insbesondere mehrere oder alle zweiten Arbeitsschneiden (5b) an der Stirnseite (4) des Fräsers (2) die Abflachung (14) aufweisen.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschneiden (5, 5a, 5b) durch Nuten (7, 7a, 7b) voneinander getrennt sind.
Radiusfräser, insbesondere Kugel- oder Torusfräser, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Arbeitsschneide (5, 5a, 5b) an ihrer dem Schneidenrücken (11, 11a) gegenüberliegenden Seite eine Arbeitsflanke (10) aufweist, wobei die Arbeitsflanke (10) eine Seitenfläche der an die Arbeitsschneide (5, 5a, 5b) angrenzenden Nut (7, 7a, 7b) bildet und/oder in die Seitenfläche der Nut (7, 7a, 7b) übergeht.