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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug.
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Die Druckschrift
DE 199 15 536 C1 offenbart ein Bohrwerkzeug welches mit Stirn- und Flankenschneiden ausgestattet ist. Die Stirnschneidengeometrie des Bohrwerkzeugs ist im Zentrumsbereich mit Stirnschneiden belegt, welche in Form einer spiegelgleichen Ausnehmung erstellt sind, bei dem sich an jede Stirnschneide jeweils eine Hauptstirnschneide anschließt, welche sich in ihrer Längsrichtung bis zu einer Flankenschneide erstreckt. Eine der Stirnschneiden ist ausgehend vom tiefsten Punkt des Zentrumsbereichs in ihrer Eingriffslänge durch eine Ausnehmung verkürzt, während die gegenüberliegende Stirnschneide in ihrer Schneidenlänge um ein entsprechendes Maß über die Bohrerachse hinaus verlängert ist.
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Ferner ist im Stand der Technik die Methode der Minimalmengenschmierung bekannt, deren Ziel es ist möglichst wenig Kühlschmiermittel zu verbrauchen. Diese Methode kann insbesondere in der spanenden Bearbeitung verwendet werden, indem die Bearbeitungsmaschine und das verwendete Werkzeug mit innerer Kühlmittelzufuhr (IKZ) ausgerüstet sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fräswerkzeug zu schaffen, dessen Schneidengeometrie hinsichtlich eines Einsatzes mit der Minimalmengenschmierung optimiert ist.
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Das Fräswerkzeug, weist gemäß Patentanspruch 1 auf:
- – wenigstens eine Stirnhauptschneide, die sich in ihrer Längserstreckung entlang einer radialen Achse des Fräswerkzeugs erstreckt;
- – wenigstens eine im Wesentlichen in einer Stirnseite des Fräswerkzeugs angeordnete Austrittsöffnung eines Kühlschmiermittelkanals;
- – wobei die wenigstens eine Stirnhauptschneide in ihrer Längserstreckung in Richtung auf die Werkzeuglängsachse von einer innenliegenden Schneidenbegrenzung begrenzt ist, so dass um die Werkzeuglängsachse ein äußerer Radius ra definiert ist, innerhalb dessen keine Stirnhauptschneide angeordnet ist.
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Auf diese Weise wird ein Fräswerkzeug geschaffen, mit einer Stirnhauptschneide, die mit einem Kühlmittelkanal zusammenwirkt. Um die Werkzeuglängsachse ist ein freier Bereich geschaffen, in dem keine Stirnhauptschneide vorgesehen ist. Zum einen wirkt sich dies günstig auf die benötigte Schneidkraft aus, zum anderen wird dieser Bereich durch Kühlschmiermittel besser gespült, wodurch die Spanabfuhr verbessert wird.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Austrittsöffnung im Wesentlichen achszentral um die Werkzeuglängsachse angeordnet und die Größe der Austrittsöffnung durch einen inneren Radius definiert, wobei zwischen innenliegender Schneidenbegrenzung und Austrittsöffnung ein kreisringförmiger Bereich, insbesondere aufweisend eine Kreisringbreite b, definiert ist, insbesondere mit einer Kreisringbreite, wobei die Kreisringbreite = äußerer Radius – innerer Radius.
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Somit ist die Austrittsöffnung beabstandet von der Stirnhauptschneide angeordnet. In einem solchen kreisringförmigen Bereich können Späne vom Zerspanungsort abgeführt werden, zugleich gelangen keine Späne in den Bereich der Austrittsöffnung und können diese nicht verstopfen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt das Verhältnis von innerem Radius zu äußerem Radius in einem Bereich von (ri =)1:(ra =)1,4 bis (ri =)1:(ra =)3,25.
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Wird die Stirnschneidengeometrie so ausgelegt, so kann das aus der Austrittsöffnung austretende Kühlschmiermittel in günstiger Weise an den oder die Zerspanungsorte gelangen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Stirnhauptschneide eine vordere Schneidkante, welche mit der innenliegenden Schneidenbegrenzung einen inneren Freiwinkel einschließt, insbesondere einen inneren Freiwinkel von 60° bis 88°..
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Die wirkenden Schneidkräfte sowie die Reibung zwischen Schneide und Werkstück sind somit günstig eingestellt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Spantasche vorgesehen, die zwischen Stirnhauptschneide und Austrittsöffnung angeordnet ist, vorzugsweise so, dass von der Stirnhauptschneide gelöste Späne zumindest teilweise in die Spantasche geführt werden und von dort durch aus der Austrittsöffnung austretendes Kühlschmiermittel zumindest teilweise in den Bereich einer Spannut gefördert werden.
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Bei Vorsehen derartiger Spantaschen können abgelöste Späne in die Vertiefung der Spantasche abtransportiert werden und zugleich kann zwischen Span und Spantasche einerseits und Werkstückoberfläche andererseits Kühlschmiermittel in Richtung der Stirnhauptschneiden strömen. Ein Teil des Kühlschmiermittels kann dabei in Richtung der Vertiefung der Spantasche strömen, wobei die Späne aus den Spantaschen ausgespült werden und in Richtung der Spannuten abtransportiert. Die Spanabfuhr wird verbessert und zugleich der Kühlmittelfluss im Bereich der Stirnhauptschneiden optimiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind vier Stirnhauptschneiden vorgesehen, wobei sich zwei der Stirnhauptschneiden in ihrer Längserstreckung entlang einer ersten radialen Achse des Fräswerkzeugs erstrecken und wobei sich zwei der Stirnhauptschneiden in ihrer Längserstreckung entlang einer zweiten radialen Achse des Fräswerkzeugs erstrecken, insbesondere so dass erste radiale Achse und zweite radiale Achse einen Winkel von 60° bis 90°, vorzugsweise von 76°, einschließen und wobei jeder Stirnhauptschneide je eine Spantasche zugeordnet ist.
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Bei einem Fräswerkzeug mit vier Stirnhauptschneiden die wie beschrieben zueinander angeordnet sind, sind die Schneidkräfte pro Stirnhauptschneide besonders günstig ausgelegt. Wenn jeder Stirnhauptschneide eine Spantasche zugeordnet ist, so kann zu jeder Stirnhauptschneide Kühlschmiermittel befördert werden und zugleich von jeder Stirnhauptschneide Späne gut abtransportiert werden.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung
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1 eine Draufsicht auf eine Stirnschneidengeometrie eines Fräswerkzeugs;
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2 eine Detailansicht eines zentralen Bereichs der Stirnschneidengeometrie des Schaftfräsers nach 1;
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1 zeigt eine Stirnschneidengeometrie eines Fräswerkzeugs 1. Das Fräswerkzeug 1 ist ein Schaftfräser mit vier Stirnhauptschneiden 2a, 2b, 2c, 2d sowie nicht gezeigten Flankenschneiden. Die Stirnhauptschneiden 2a, 2b, 2c, 2d können zueinander jeweils rechtwinklig oder auch in einem anderen Winkel angeordnet sein.
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Beispielsweise können eine erste Stirnhauptschneide 2a und eine zweite Stirnhauptschneide 2b in ihrer Längenausdehnung entlang einer ersten radialen Achse A des Fräswerkzeugs 1 verlaufen. Mit anderen Worten sind die erste Stirnhauptschneide 2a und die zweite Stirnhauptschneide im Wesentlichen in Deckung mit der ersten radialen Achse A angeordnet. Eine dritte radiale Achse C kann rechtwinklig zu der ersten radialen Achse A definiert sein. Eine dritte Stirnhauptschneide 2c und eine vierte Stirnhauptschneide 2d können sich in ihrer Längsausdehnung entlang einer zweiten radialen Achse B erstrecken, die mit der dritten und vierten Stirnhauptschneide 2c, 2d im Wesentlichen in Deckung ist.
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Die erste Stirnhauptschneide 2a und die zweite Stirnhauptschneide 2b oder auch die erste radiale Achse A können dabei relativ zu der dritten Stirnhauptschneide 2c und der vierten Stirnhauptschneide 2d oder auch zur zweiten radialen Achse B so angeordnet sein dass beispielsweise erste Stirnhauptschneide 2a und vierte Stirnhauptschneide 2d, bzw. zweite Stirnhauptschneide 2b und dritte Stirnhauptschneide 2c einen Winkel von 76° einschließen. Allgemein kann hierfür ein Winkelbereich von 60° ≤ β ≤ 90° vorteilhaft sein.
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In einem zentralen Bereich der Stirnschneidengeometrie ist eine Austrittsöffnung 3 für Kühlschmiermittel angeordnet. Die Austrittsöffnung 3 ist mit einem Kühlschmiermittelkanal verbunden, der axial im Inneren des Schaftfräsers verläuft und die Austrittsöffnung 3 mit einem maschinenseitigen Anschluss des Kühlschmiermittelkanals verbindet. Durch die Austrittsöffnung 3 kann Kühlschmiermittel unmittelbar und gezielt in den Bereich der spanenden Stirnhauptschneiden 2 gebracht werden, wodurch Kühlschmiermittel sparsamer eingesetzt werden kann im Vergleich zu einem Einbringen durch Spülen des Zerspanungsbereichs von außen. Als Zerspanungsbereich soll derjenige Bereich verstanden werden, in dem die Stirnhauptschneiden und/oder die Flankenschneiden in Eingriff mit dem Werkstück kommen und von diesem Späne abheben.
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Ein derartiges Fräswerkzeug 1 weist also einen Kühlschmiermittelkanal mit einer Austrittsöffnung 3 für eine innere Kühlschmiermittelzufuhr (IKZ) auf. Ferner weist das Fräswerkzeug 1 Spannuten 5a, 5b, 5c, 5d auf, die zur Abfuhr von Spänen aus dem Zerspanungsbereich dienen.
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Die Spannuten 5a, 5b, 5c, 5d sind dabei in einem Bereich vorgesehen, der im Verhältnis zur Drehrichtung des Fräswerkzeugs 1 rückwärtig zu den Stirnhauptschneiden 2a, 2b, 2c, 2d liegt. Die Spannuten 5a, 5b, 5c, 5d können dabei in den Fräswerkzeuggrundkörper eingearbeitet sein.
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Die erste und zweite radiale Achse A, B an denen entlang sich die Stirnhauptschneiden 2a, 2b, 2c, 2d erstrecken, weisen einen gemeinsamen Schnittpunkt auf, der auf einer Werkzeuglängsachse W liegt. Der Schnittpunkt kann mit dem Mittelpunkt der Austrittsöffnung 3 zusammenfallen, insbesondere wenn die Austrittsöffnung 3 kreisförmig ist.
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Wie in 2 detailliert dargestellt weist das Fräswerkzeug 1 Spantaschen 4a, 4b, 4c, 4d auf. Die Spantaschen 4a, 4b, 4c, 4d sind so angeordnet, dass jede der Stirnhauptschneiden 2a, 2b, 2c, 2d an einem der Werkzeuglängsachse W zugewandten Ende ihrer Längserstreckung begrenzt ist. Auf diese Weise weist jede Stirnhauptschneide 2a, 2b, 2c, 2d eine innenliegende Schneidenbegrenzung 8 auf. Jede Stirnhauptschneide 2a, 2b, 2c, 2d bildet eine Kante oder Schnittkante 9 aus, an der sich eine vordere Schneidenkante 7 der jeweiligen Stirnhauptschneide 2a, 2b, 2c, 2d mit einer innenliegenden Schneidenbegrenzung schneidet.
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Der radiale Abstand von dieser Kante zur Werkzeuglängsachse W heißt äußerer Radius ra und ist für jede Stirnhauptschneide 2a, 2b, 2c, 2d gleich. Die Austrittsöffnung 3 weist einen inneren Radius ri auf. Auf diese Weise ist ein kreisringförmiger Bereich mit einer Kreisringbreite von b = ra – ri gebildet. Innerhalb dieses kreisringförmigen Bereichs können während des Zerspanungsvorgangs Späne abgeführt werden. Zugleich ist dieser kreisringförmige Bereich direkt benachbart zu der Austrittsöffnung 3, so dass Kühlschmiermittel unmittelbar in diesen Bereich gelangt, so dass im Zerspanungsbereich der Zerspanungsvorgang unter Kühlschmiermittelzufluss von statten geht und zudem das Kühlschmiermittel die Abfuhr von Spänen unterstützt.
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Unter einer Spantasche 4a, 4b, 4c, 4d soll insbesondere eine taschenförmige Vertiefung verstanden werden, die im Wesentlichen einen Bereich zwischen einer Stirnhauptschneide 2a, 2b, 2c, 2d und der Austrittsoffnung 3 mit einer Spannut 5a, 5b, 5c, 5d verbindet und zwar so dass von der Stirnhauptschneide 2a, 2b, 2c, 2d gelöster Span in den Bereich der Spannut 5a, 5b, 5c, 5d transportiert wird und von dort durch aus der Austrittsöffnung 3 austretendes Kühlschmiermittel in die Spannut 5a, 5b, 5c, 5d gefördert wird, durch welche der Span abtransportiert wird.
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Die vordere Schneidenkante 7 einer oder mehrerer Stirnhauptschneiden 2a, 2b, 2c, 2d kann dabei mit der jeweiligen innenliegenden Schneidenbegrenzung 8 einen inneren Freiwinkel α einschließen, der in einem Bereich von 60° bis 88° liegt.
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Das Verhältnis von innerem Radius zu äußerem Radius ri:ra kann dabei in einem Bereich von 1:1,4 bis 1:3,25 liegen und kann an einen jeweiligen Durchmesser des Fräswerkzeugs 1 angepasst sein.
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Allgemein kann das Fräswerkzeug 1 insgesamt vier Stirnhauptschneiden 2a, 2b, 2c, 2d aufweisen, wobei jeweils eine Spantasche 4a, 4b, 4c, 4d einer Stirnhauptschneide 2a, 2b, 2c, 2d zugeordnet ist. Dabei können zwei der vier Stirnhauptschneiden 2a, 2b auf der ersten radialen Achse A und die zwei weiteren der vier Stirnhauptschneiden 2c, 2d auf der zweiten radialen Achse B angeordnet sein. Dabei kann die erste radiale Achse A mit der zweiten radialen Achse B einen Stirnhauptschneidenwinkel β einschließen, wobei ein Bereich von 60° ≤ β ≤ 90° vorliegen kann, wobei β= 76° bei bestimmten Anwendungen verwendet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fräswerkzeug
- 2a
- Erste Stirnhauptschneide
- 2b
- Zweite Stirnhauptschneide
- 2c
- Dritte Stirnhauptschneide
- 2d
- Vierte Stirnhauptschneide
- 3
- Austrittsöffnung
- 4a
- Erste Spantasche
- 4b
- Zweite Spantasche
- 4c
- Dritte Spantasche
- 4d
- Vierte Spantasche
- 5a
- Erste Spannut
- 5b
- Zweite Spannut
- 5c
- Dritte Spannut
- 5d
- Vierte Spannut
- 7
- Vordere Schneidenkante
- 8
- Innenliegende Schneidenbegrenzung
- 9
- Schnittkante
- A
- Erste radiale Achse
- B
- Zweite radiale Achse
- C
- Dritte radiale Achse
- W
- Werkzeuglängsachse
- α
- Innerer Freiwinkel
- β
- Stirnhauptschneidenwinkel
- ra
- Äußerer Radius
- ri
- Innerer Radius
- b
- Kreisringbreite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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