DE112016003924T5

DE112016003924T5 - Schaftfräser und Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts

Info

Publication number: DE112016003924T5
Application number: DE112016003924.7T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kuroda
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: WO2017038763A1; US10518338B2; CN107921558A; JP6693965B2; CN107921558B; US20180250757A1; DE112016003924B4; JPWO2017038763A1

Abstract

Ein Schaftfräser weist einen stangenförmigen Körper, eine Schneidkante, einen Einschnitt, eine erste Nut und eine zweite Nut auf. Der Körper erstreckt sich entlang einer Rotationsachse ausgehend von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende. Die Schneidkante ist an einer Seite des ersten Endes des Körpers angeordnet. Der Einschnitt ist benachbart zur Schneidkante angeordnet. Die erste Nut umgibt den Einschnitt und erstreckt sich wendelförmig ausgehend vom Einschnitt in Richtung zum zweiten Ende. Die zweite Nut umgibt die erste Nut und erstreckt sich wendelförmig ausgehend von der ersten Nut in Richtung zum zweiten Ende. In einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse ist eine Tiefe der ersten Nut größer als eine Tiefe der zweiten Nut.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Schaftfräser und ein Verfahren des Herstellens eines maschinell- bzw. spanabhebend-bearbeiteten Produkts.
Technischer Hintergrund
Obwohl ein Schaftfräser beispielsweise in einem Nutbearbeitungsvorgang und in einem Schulterbearbeitungsvorgang eines Werkstücks verwendet wird, ist es notwendig Späne sanft auszugeben, welche durch das Schneiden erzeugt werden. Zu diesem Zweck ist eine Spanausgabeleistungsfähigkeit verbessert durch Formen einer Spanausgabenut zwischen einer Mehrzahl von Außenumfangsschneidkanten. Zum Beispiel, wie es in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2015-080844 (Patentdokument 1) gezeigt ist, ist ein Einschnitt zum Bilden einer unteren Schneidkante an einer vorderen Endseite der Spanausgabenut im Schaftfräser angeordnet.
Jedoch unterscheidet sich ein Spanausgabezustand des Nutbearbeitungsvorgangs von dem des Schulterbearbeitungsvorgangs. Insbesondere kann beim Nutbearbeitungsvorgang, in welchem eine große Menge von Spänen erzeugt wird, ein Spanverstopfen auftreten. Wenn die Spanausgabenut tiefer gebildet wird, nimmt eine Kerndicke eines Schaftfräserkörpers ab und wird eine Steifigkeit des Schaftfräserkörpers gesenkt. Deshalb kann beim Schulterbearbeitungsvorgang, bei welchem ein großer Widerstand in einer Richtung orthogonal zu einer Rotationsachse des Schaftfräserkörpers ausgeübt wird, der Schaftfräserkörper signifikant gebogen werden und kann eine Bearbeitungsgenauigkeit des Schaftfräsers gesenkt sein.
Kurzerläuterung
In einer Ausführungsform weist ein Schaftfräser einen Körper, eine Schneidkante, einen Einschnitt, eine erste Nut und eine zweite Nut auf. Der Körper ist ein stangenförmiger Körper, welcher sich entlang einer Rotationsachse ausgehend von einem ersten Ende in Richtung zu einem zweiten Ende erstreckt. Die Schneidkante ist an einer Seite des ersten Endes des Körpers angeordnet. Der Einschnitt ist benachbart zur Schneidkante angeordnet. Die erste Nut umgibt den Einschnitt und erstreckt sich ausgehend vom Einschnitt wendel- bzw. schraubenförmig in Richtung zum zweiten Ende. Die zweite Nut umgibt die erste Nut und erstreckt sich ausgehend von der ersten Nut wendel- bzw. schraubenförmig in Richtung zum zweiten Ende. In einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse ist eine Tiefe der ersten Nut größer als eine Tiefe der zweiten Nut.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, welche einen Schaftfräser in einer Ausführungsform zeigt,
2 ist eine vergrößerte Ansicht an einer Seite eines ersten Endes des Schaftfräsers, welcher in der 1 gezeigt ist,
3 ist eine Seitenansicht, wenn der Schaftfräser, welcher in der 2 gezeigt ist, um 90° gedreht ist,
4 ist eine schematische Darstellung, wenn der Schaftfräser, welcher in der 1 gezeigt ist, in Richtung des ersten Endes betrachtet wird,
5 ist eine Schnittansicht des Schaftfräsers, welcher in der 2 gezeigt ist, entlang einer Linie X-X,
6 ist eine Schnittansicht des Schaftfräsers, welcher in der 2 gezeigt ist, entlang einer Linie Y-Y,
7 ist eine Schnittansicht des Schaftfräsers, welcher in der 2 gezeigt ist, entlang einer Linie Z-Z,
8 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts in einer ersten Ausführungsform zeigt, und
9 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts in einer zweiten Ausführungsform zeigt.

Ausführungsformen
Ein Schaftfräser 30, welcher in der 1 gezeigt ist, ist ein Massiv-Schaftfräser und weist einen Körper 1, eine erste Schneidkante 2, einen Einschnitt 3, eine erste Nut 4a und eine zweite Nut 4b auf. Der Körper 1 ist ein stangenförmiger Körper, welcher sich entlang einer Rotationsachse O ausgehend von einem ersten Ende A zu einen zweiten Ende B erstreckt. Die erste Schneidkante 2 ist an einer Seite des ersten Endes A des Körpers 1 angeordnet. Der Einschnitt 3 ist benachbart zur ersten Schneidkante 2 angeordnet. Die erste Nut 4a umgibt den Einschnitt 3 und erstreckt sich ausgehend vom Einschnitt 3 wendel- bzw. schraubenförmig in Richtung zum zweiten Ende B des Körpers 1. Die zweite Nut 4b umgibt die erste Nut 4a und erstreckt sich ausgehend von der ersten Nut 4a in Richtung zum zweiten Ende B des Körpers 1.
Wie es in der 5 gezeigt ist, ist der Körper 1 in der vorliegenden Ausführungsform ein stangenförmiger Körper, welcher einen Durchmesser D um die Rotationsachse O herum hat und sich entlang der Rotationsachse O ausgehend vom ersten Ende A zum zweiten Ende B erstreckt. Dementsprechend ist der Körper 1 in etwa ein säulenförmiger Körper. Die Rotationsachse O ist in der 1 und dergleichen durch eine zweipunkt-strichlierte Linie dargestellt. Ein Teil des Körpers 1, an welchen zumindest die erste Schneidkante 2 angeordnet ist, besteht aus einem harten Material, wie beispielsweise Hartmetall, Cermet oder cBN.
Wie es in der 1 gezeigt ist, ist der Körper 1 aus einem Schaftteil 1a, welcher an einer Seite des zweiten Endes B angeordnet ist, einem Grundteil 1b, welcher bezüglich dem Schaftteil 1a an einer Seite des ersten Endes A angeordnet ist, und einem Schneidkantenteil 1c gebildet, welcher bezüglich des Grundteils 1b an einer Seite des ersten Endes A angeordnet ist. Kerndicken d1 bis d3 des Körpers 1 können in Richtung zu einer Seite des zweiten Endes hin zunehmen (d1<d2<d3), wie es in den 5 bis 7 gezeigt ist. Für den Körper 1 ist es weniger wahrscheinlich, gebogen zu werden, wenn diese Konfiguration erfüllt ist.
Der Schaftfräser 30 in der vorliegenden Ausführungsform weist die erste Schneidkante 2 auf. Die erste Schneidkante 2 ist ein Element, welches an einer Seite des ersten Endes A im Körper 1 angeordnet ist, und wird gewöhnlich als eine untere Schneidkante bezeichnet. Nur eine oder eine Mehrzahl von ersten Schneidkanten 2 können vorhanden sein. Der Schaftfräser 30 in der vorliegenden Ausführungsform weist vier erste Schneidkanten 2 auf, wie es in der 4 gezeigt ist.
Der Schaftfräser 30 in der vorliegenden Ausführungsform weist ebenfalls die zweite Schneidkante 5 zusätzlich zur ersten Schneidkante 2 auf. Die zweite Schneidkante 5 ist ein Element, welches an einem Außenumfang des Körpers 1 angeordnet ist, und wird gewöhnlich als eine Außenumfangsschneidkante bezeichnet. Die zweite Schneidkante 5 ist mit einem Endabschnitt an einer Außenumfangsseite der ersten Schneidkante 2 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform liegen vier erste Schneidkanten 2 vor, und dementsprechend liegen ebenfalls vier zweite Schneidkanten 5 vor.
Eine jede der zweiten Schneidkanten 5 erstreckt sich ausgehend von der ersten Schneidkante 2 in Richtung zu einer Seite des zweiten Endes B. Eine Länge der zweiten Schneidkante 5 entlang der Rotationsachse O ist in den 2 und 3 als eine Schneidkantenlänge L gekennzeichnet. Die zweite Schneidkante 5 ist mit einem Steigungswinkel a3 bezüglich der Rotationsachse O gewunden, und ist am Außenumfang des Körpers 1 wendel- bzw. schraubenförmig angeordnet. Die erste Schneidkante 2 und die zweite Schneidkante 5 können sanft zueinander benachbart sein. Eine Schneidkante ist aus der ersten Schneidkante 2 und der zweiten Schneidkante 5 gebildet.
Der Einschnitt 3 ist benachbart zu einer jeden der ersten Schneidkante 2 angeordnet. Der Einschnitt 3 ist in dem oben beschriebenen Bereich angeordnet, was zu einem Ausbilden einer Spanfläche 6 entlang der ersten Schneidkante 2 führt. Die Spanfläche 6 in der vorliegenden Ausführungsform hat eine flache Flächengestalt.
Die erste Nut 4a umgibt den Einschnitt 3 und erstreckt sich ausgehend vom Einschnitt 3 wendelförmig in Richtung zum zweiten Ende B. Hier umgibt die erste Nut 4a einen Umfang des Einschnitts 3 nicht vollständig, sondern umgibt einen Bereich mit Ausnahme eines Teils des Einschnitts 3, welcher entlang der ersten Schneidkante 2 angeordnet ist.
Die zweite Nut 4b umgibt die erste Nut 4a und erstreckt sich ausgehend von der ersten Nut 4a wendelförmig in Richtung zum zweiten Ende B. Hier umgibt die zweite Nut 4b einen Umfang der ersten Nut 4a nicht vollständig, sondern umgibt einen Bereich mit Ausnahme eines Teils des ersten Endes A, welcher an einer Seite des ersten Endes A angeordnet ist. Die zweite Nut 4b erstreckt sich ausgehend von der ersten Nut 4a in Richtung zum zweiten Ende B, und erstreckt sich deshalb weiter in Richtung zu einer Seite des zweiten Endes B als die erste Nut 4a.
Deshalb weist der Schaftfräser 30 in der vorliegenden Ausführungsform die erste Nut 4a und die zweite Nut 4b als die Nut 4 auf, welche ein Ausgeben von Spänen gestattet. Die Nut 4 in der vorliegenden Ausführungsform weist ein Element 4c, welches an einer Seite des ersten Endes A angeordnet ist und mit der ersten Nut 4a und der zweiten Nut 4b bereitgestellt ist, und ein Element 4d auf, welches an einer Seite des zweiten Endes B angeordnet ist und nur mit der zweiten Nut 4b bereitgestellt ist.
Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform in einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse O eine Tiefe t1 der ersten Nut 4a größer als eine Tiefe t2 der zweiten Nut 4b. Dies ermöglicht es, einen Schnittvorgang sowohl als Nutbearbeitungsvorgang wie auch als Schulterbearbeitungsvorgang angemessen auszuführen, welche in einem Bearbeitungszustand unterschiedlich sind.
Insbesondere ist es wahrscheinlich, dass beim Nutbearbeitungsvorgang eine große Menge von Spänen an der ersten Schneidkante 2 auftritt. Da jedoch die erste Nut 4a, welche eine relativ große Tiefe hat, an dem Element 4c existiert und deshalb die Spannkapazität steigert, ist es unwahrscheinlich, dass die Späne gestaut werden. Beim Schulterbearbeitungsvorgang ist es wahrscheinlich, dass ein Widerstand, welcher in einer Richtung orthogonal zur Rotationsachse O ausgeübt wird, gesteigert ist. Jedoch liegt die erste Nut 4a, welche die relativ große Tiefe hat, nicht am Element 4d vor, sondern liegt dort als die Nut 4 nur die zweite Nut 4b vor. Deshalb ist es für den Schaftfräser 30, welcher eine große Steifigkeit hat, weniger wahrscheinlich, einem Biegen und einem Brechen zu unterliegen.
Die wie hierin in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Tiefe der Nut 4 bezeichnet in Schnittansichten, welche in den 5 bis 7 gezeigt sind, eine Tiefe ausgehend von einem Umfangskreis des Körpers 1 zu einem Boden einer jeden der ersten Nut 4a und der zweiten Nut 4b. In den 5 bis 7 ist die Tiefe t1 der ersten Nut 4a als t1 bezeichnet und ist die Tiefe der zweiten Nut 4b als t2 bezeichnet.
Die zweite Nut 4, welche aus der ersten Nut 4a und der zweiten Nut 4b gebildet ist, ist an einem Außenumfang des Körpers 1 angeordnet. Deshalb, wenn z.B. eine Mehrzahl von ersten Schneidkanten 2 vorliegt, sind die Nuten 4 jeweilig zwischen den zweiten Schneidkanten 5 angeordnet, wie es in der 2 gezeigt ist. Die zweiten Schneidkanten 5 und die Nuten 4 sind am Außenumfang des Körpers 1 alternierend angeordnet, wie es in den 5 bis 7 gezeigt ist, welche jeweilig Querschnittansichten orthogonal zur Rotationsachse O sind. Zusätzlich zu den zweiten Schneidkanten 5 und den Nuten 4 ist eine zweite Flankenfläche bzw. Freifläche 7 am Außenumfang des Körpers 1 angeordnet. Darüber hinaus kann ein Randteil, dessen Distanz ausgehend von der Rotationsachse O identisch ist zu der der zweiten Schneidkante 5, am Körper 1 angeordnet sein.
Eine jede der Nuten 4 erstreckt sich ausgehend vom Schneidkantenteil 1c wendelförmig zum Grundteil 1b im Körper 1. Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, weist die Nut 4 einen ansteigenden Teil 8 auf, welcher am Grundteil 1b angeordnet ist. Eine Tiefe des ansteigenden Teils 8 nimmt in Richtung zu einer Seite des zweiten Endes B ab.
Wie es in der 4 gezeigt ist, wenn in Richtung zum ersten Ende A betrachtet, sind die Nuten 4 jeweilig ausgehend von den ersten Schneidkanten 2 zu einer Vorderseite in der Rotationsrichtung R des Schaftfräsers 30 angeordnet. Eine Fase 9 ist an einer Position entgegengesetzt zur zweiten Schneidkante 5 (ein äußerster Punkt der ersten Schneidkante 2) in der Nut 4 angeordnet. Mit anderen Worten sind die zweite Schneidkante 5 und die Fase 9 angeordnet, um die Nut 4 dazwischen zu haben. Hier ist mit Bezug auf die Nut 4 die zweite Schneidkante 5 an einer Rückseite in der Rotationsrichtung R angeordnet und ist die Fase 9 an einer Vorderseite in der Rotationsrichtung R angeordnet.
Eine erste Flankenfläche bzw. Freifläche 10 ist mit Bezug auf die erste Schneidkante 2 an einer Rückseite in der Rotationsrichtung R angeordnet. Ein Anschlussende der zweiten Flankenfläche 7, welches zur zweiten Schneidkante 5 entgegengesetzt ist, wobei die Nut 4 des Körpers 1 dazwischen angeordnet ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform als die Fase 9 definiert. Wie es in den 5 bis 7 in einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse O gezeigt ist, ist die Fase 9 durch einen Schnittpunkt der zweiten Flankenfläche 7 und der Nut 4 dargestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verhältnis einer Länge des Elements 4c zum Durchmesser D des Körpers 1, mit anderen Worten, ein Verhältnis einer Länge der ersten Nut 4a in einer Richtung entlang der Rotationsachse O zu dem Durchmesser D des Körpers 1, von 1 bis 1,6 festlegbar. Wenn das obige Verhältnis von 1 bis 1,6 festlegbar ist, ist es möglich, sowohl die Spanausgabeleistungsfähigkeit beim Nutbearbeitungsvorgang wie auch die Steifigkeit des Körpers 1 beim Schulterbearbeitungsvorgang zu verbessern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Tiefe t1 der ersten Nut 4a an einer Seite des zweiten Endes B geringer als an einer Seite des ersten Endes A. Wenn die erste Nut 4a die obige Konfiguration hat, kann der Schnittvorgang sowohl als der Nutbearbeitungsvorgang wie auch als der Schulterbearbeitungsvorgang angemessen ausgeführt werden. Es ist möglich, die Tiefe der ersten Nut 4a an einer Seite des ersten Endes A zu steigern, an welchen es für Späne wahrscheinlich ist, im Nutbearbeitungsvorgang festgehalten zu werden. Es ist ebenfalls möglich die Tiefe der ersten Nut 4a an der Seite des zweiten Endes B zu senken, welches beim Schulterbearbeitungsvorgang einer großen Belastung ausgesetzt ist.
Insbesondere nimmt in der vorliegenden Ausführungsform die Tiefe t1 der ersten Nut 4a ausgehend von der Seite des ersten Endes A in Richtung zur Seite des zweiten Endes B ab. Wenn die erste Nut 4a die obige Konfiguration hat, ist die Spanausgabenutleistungsfähigkeit verbessert, da es für die Späne in der ersten Nut 4a einfach ist, sanft zur Seite des zweiten Endes B zu fließen. Für die Späne ist es weniger wahrscheinlich, festgehalten zu werden, da es weniger wahrscheinlich ist, dass eine große Stufe zwischen der ersten Nut 4a und der zweiten Nut 4b an einem Endabschnitt an der Seite des zweiten Endes B in der ersten Nut 4a auftritt. Insbesondere, wenn die erste Nut 4a und die zweite Nut 4b ohne irgendeine Stufe im Endabschnitt an der Seite des zweiten Endes B in der ersten Nut 4a zueinander benachbart sind, ist eine gute Spanausgabeleistungsfähigkeit erhaltbar.
Zusätzlich zur ersten Nut 4a und zur zweiten Nut 4b kann beispielsweise ein weiterer Bereich als die Nut 4 zwischen der ersten Nut 4a und der zweiten Nut 4b angeordnet sein. In der vorliegenden Ausführungsform grenzt die erste Nut 4a zur zweiten Nut 4b an, und die Nut 4 ist aus der ersten Nut 4a und der zweiten Nut 4b gebildet. Wenn die Nut 4 wie oben beschrieben eingerichtet ist, ist es möglich, einen großen Raum für die erste Nut 4a und für die zweite Nut 4b sicherzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Tiefe der zweiten Nut 4b an einem Punkt konstant, welcher näher an einer Seite des zweiten Endes B liegt als die erste Nut 4a, mit anderen Worten, am Element 4d, oder nimmt alternativ ausgehend von einer Seite des ersten Endes A in Richtung zum zweiten Ende B ab. In Fällen, in welchem die Tiefe ausgehend von der Seite des ersten Endes A in Richtung zur Seite des zweiten Endes B abnimmt, kann die Spanausgabeleistungsfähigkeit an der ersten Schneidkante 2 und an der zweiten Schneidkante 5 weiter verbessert werden, wenn eine Neigung der Tiefe der zweiten Nut 4b sanfter ist als eine Neigung der Tiefe der ersten Nut 4a. Die Neigung der Tiefe der ersten Nut 4a ist durch einen Wert (tan Θ) bezeichnet, welcher erhalten wird durch Dividieren einer Differenz zwischen einer Tiefe an dem Endabschnitt an der Seite des ersten Endes A in der ersten Nut 4a und einer Tiefe am Endabschnitt an der Seite des zweiten Endes B in der ersten Nut 4a durch eine Länge der ersten Nut 4a. Die Neigung der Tiefe der zweiten Nut 4b ist auf eine gleiche Art erhaltbar.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Steigungswinkel α1 der ersten Nut 4a kleiner als ein Steigungswinkel α2 der zweiten Nut 4b. In Fällen, in welchen der Steigungswinkel einer jeden der ersten Nut 4a und der zweiten Nut 4b wie oben beschrieben eingerichtet ist, kann die Spanausgabeleistungsfähigkeit für Späne, welche an der ersten Schneidkante 2 erzeugt werden, ohne Beeinträchtigung der Spanausgabeleistungsfähigkeit für Späne verbessert werden, welche an der zweiten Schneidkante 5 erzeugt werden. Insbesondere, obwohl ein Bereich zwischen der zweiten Schneidkante 5 und der ersten Nut 4a als eine Spanfläche der zweiten Schneidkante 5 wirkt, kann eine Einstellung vorgenommen werden, so dass ein Zustand der Spanfläche soweit möglich zwischen einer Seite des ersten Endes A und einer Seite des zweiten Endes B nicht unterschiedlich wird, was zu einer stabilen Schnittleistung der zweiten Schneidkante 5 führt.
Hier ist der Steigungswinkel α1 der ersten Nut 4a durch einen Winkel definiert, welcher durch eine gerade Linie L1 entlang eines tiefsten Nutbodens in der ersten Nut 4a und die Rotationsachse O geformt ist. Der Steigungswinkel α2 der zweiten Nut 4b ist durch einen Winkel definiert, welcher durch eine gerade Linie L2 entlang eines tiefsten Nutbodens in der zweiten Nut 4b und die Rotationsachse O geformt ist. Der Steigungswinkel α1 der ersten Nut 4a ist 33° bis 40°, und der Steigungswinkel α2 der zweiten Nut 4b ist 30° bis 37°.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Steigungswinkel α3 der zweiten Schneidkante 5 identisch zu dem Steigungswinkel α2 der zweiten Nut 4b, d.h., 30° bis 37°. Wenn der Winkel innerhalb dieses Bereichs fällt, wird eine Kraft eines Schneidwiderstands klein, welcher in einer Richtung orthogonal zur Rotationsachse O ausgeübt wird, wodurch es ermöglicht wird, eine Last zu reduzieren, welche auf den Schaftfräser 30 aufgebracht wird. Ein Abstand (Distanz) „w“ zwischen den zweiten Schneidkanten 5 und 5, welche zueinander benachbart sind, wenn dies von einer Seite des ersten Endes aus betrachtet wird, ändert sich abhängig von der Anzahl der zweiten Schneidkanten 5. Zum Beispiel ist die Distanz „w“ der 0,25-fache bis 0,5-fache Durchmesser D des Schaftfräsers 30.
In der vorliegenden Ausführungsform nimmt in einer Seitenansicht eine Breite der ersten Nut 4 in Richtung zum zweiten Ende ab. Wenn die erste Nut 4a die obige Konfiguration hat, ist es einfach, einen Teil der zweiten Nut 4b, welcher zur zweiten Schneidkante 5 benachbart, das heißt, den Teil der zweiten Nut 4b, welcher als die Spanfläche der zweiten Schneidkante 5 fungiert, sowohl im Element 4c wie auch dem Element 4d stabil sicherzustellen. Dies führt zu einer stabilen Schnittleistung an der zweiten Schneidkante 5.
Eine Breite eines Teils der zweiten Nut 4b, welcher zwischen der zweiten Schneidkante 5 und der ersten Nut 4a angeordnet ist, ist konstant. Eine Breite eines Teils der zweiten Nut 4, welcher zwischen der zweiten Schneidkante 5 und der Fase 9 angeordnet ist, nimmt ausgehend von einer Seite des ersten Endes A in Richtung einer Seite des zweiten Endes B zu. Mit anderen Worten ist die Breite des Teils der zweiten Nut 4b, welcher an einer weiter außen gelegenen Randseite als die erste Nut 4a an einer Rückseite in der Rotationsrichtung R angeordnet ist, konstant, und nimmt die Breite des Teils der zweiten Nut 4b, welcher an einer weiter außen gelegenen Randseite als die erste Nut 4a an einer Vorderseite in der Rotationsrichtung R angeordnet ist, in der Richtung zum zweiten Ende B zu.
Wenn die zweite Nut 4b die obige Konfiguration hat, kann eine Einstellung vorgenommen werden, so dass eine Breite des Teils der zweiten Nut 4b, welcher als die Spanfläche der zweiten Schneidkante 5 wirkt, an einer Seite des ersten Endes A identisch ist zu dem an einer Seite des zweiten Endes B. Dies führt zu einer stabilen Schnittleistung der zweiten Schneidkante 5. In der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet der Ausdruck, dass die Breite des Teils der zweiten Nut 4b, welcher als die Spanfläche der zweiten Schneidkante 5 fungiert, konstant ist, dass Variationen in der Breite des Teils innerhalb von 10 % liegen.
Wie es in den 2, 3 und 7 gezeigt ist, ist die zweite Nut 4b aus zwei konkav-gekrümmten flächenförmigen Nutteilen 11 und 12 gebildet, welche in einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse O an einem Punkt aneinander grenzen, welcher zu einer Seite des zweiten Endes B näher ist als die erste Nut 4a. Wenn die zweite Nut 4b die obige Konfiguration hat, ist es einfach, einen Spanwinkel an einer Seite der zweiten Schneidkante 5 einzustellen, während eine Kapazität der Nut 4 optimiert wird. Diese zwei Nutteile 11 und 12 sind voneinander durch Bearbeitungszustände (Orientierung und Gestalt) von Bearbeitungsmarken unterscheidbar. Die zwei Nutteile 11 und 12 können sanft miteinander verbunden sein, oder alternativ kann ein Vorsprung 13 dazwischen angeordnet sein. Die Nut 4, welche aus den zwei Nutteilen 11 und 12 gebildet ist, ist formbar durch zumindest zweimaliges Ausführen eines Nutbearbeitungsvorgangs mit Bezug auf den Körper 1 in einem Herstellungsvorgang.
Der Schaftfräser 30 der vorliegenden Ausführungsform weist die vier ersten Schneidkanten 2 auf, wie es in der 4 gezeigt ist. Hier ist eine jede der vier ersten Schneidkanten 2 aus zwei ersten Schneidkanten 2 (nachfolgend als erste Elemente 2a bezeichnet), welche durch die Rotationsachse O hindurch treten und in einer rotationssymmetrischen Art gegenseitig angeordnet sind, und aus zwei ersten Schneidkanten 2 gebildet (nachfolgend als zweite Elemente 2b bezeichnet), welche von der Rotationsachse O im Abstand sind und in einer rotationssymmetrischen Art gegenseitig angeordnet sind. Das heißt, der Schaftfräser 30 der vorliegenden Ausführungsform ist gestaltet, um die vier oder mehr ersten Schneidkanten 2 aufzuweisen, welche die zwei ersten Elemente 2a und die zwei zweiten Elemente 2b aufweisen. Im Allgemeinen sind die ersten Elemente 2a Elemente, welche als lange Schneidkante bezeichnet sind, und sind die zweiten Elemente 2b Elemente, welche als kurze Schneidkante bezeichnet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform ist in dem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse O eine Tiefe t1p der ersten Nut 4a, welche sich ausgehend vom zweiten Element 2a erstreckt, größer als eine Tiefe t1c der ersten Nut 4a, welche sich ausgehend vom zweiten Element 2b erstreckt. Wenn die erste Nut 4a die obige Konfiguration hat, kann eine Spanausgabeleistungsfähigkeit am zweiten Element 2a verbessert sein, während die Steifigkeit des Körpers 1 beibehalten wird. Das erste Element 2a hat eine größere Schneidkantenlänge als das zweite Element 2b, wodurch eine größere Menge von Spänen erzeugt wird. Deshalb muss ein Teil der ersten Nut 4a, welcher ein Durchtreten von Spänen, die durch das erste Element 2a erzeugt werden, eine größere Kapazität der Nut 4 haben als ein Teil der ersten Nut 4a, welcher ein Durchtreten von Spänen erlaubt, die durch das zweite Element 2b erzeugt werden.
In Fällen, in welchen eine Mehrzahl von ersten Schneidkanten 2 vorliegt, anstatt des Anwendens der Konfiguration wie in der vorliegenden Ausführungsform, welche das erste Element 2a und das zweite Element 2b aufweist, ist es möglich, eine ungleiche Unterteilung auszuführen, so dass zumindest eine der ersten Schneidkanten 2 bezüglich einer anderen ersten Schneidkante 2 keine punktsymmetrische Gestalt hat. Wenn zumindest eine erste Schneidkante 2 eine asymmetrische Gestalt bezüglich einer anderen ersten Schneidkante 2 hat, ist es für den Schaftfräser 30 weniger wahrscheinlich, zu schwingen und während eines Schneidens Rattervibrationen zu erzeugen.
Als eine Konfiguration zum Reduzieren der Rattervibrationen, zusätzlich zur wie oben beschriebenen asymmetrischen Anordnung der ersten Schneidkanten 2, ist es möglich solch eine Konfiguration, dass einige der ersten Schneidkanten 2 und die nachfolgende zweite Schneidkante 5 nicht den gleichen Öffnungswinkel (ungleiche Unterteilung) haben, oder alternativ solch eine Konfiguration zu verwenden, dass sie nicht den gleichen Steigungswinkel a3 haben.
Obwohl abhängig von der Anzahl der ersten Schneidkanten 2, ist ein gewünschter Bereich für einen jeden Öffnungswinkel β1 und β2 der Nuten 4, wie es in der 6 gezeigt ist, 30° bis 165°. Wenn dieser Bereich zutrifft, kann ein Spanverstopfen in den Nuten 4 nicht auftreten und ist es für die Späne weniger wahrscheinlich heraus zu fliegen, ohne durch die Nuten 4 geringelt zu werden.
Die Öffnungswinkel β1 und β2 der Nuten 4 sind in der 6 durch eine gerade Linie, welche die zweite Schneidkante 5 und die Rotationsachse O verbindet, und eine gerade Linie definiert, welche die Fase 9 und die Rotationsachse O verbindet. In den 5 bis 7 ist der Öffnungswinkel β1 bezüglich der zweiten Schneidkante 5, welche mit dem ersten Element 2a kontinuierlich ist, vom Öffnungswinkel β2 bezüglich der zweiten Schneidkante 5 verschieden, welche mit dem zweiten Element 2b kontinuierlich ist.
Der Schaftfräser 30 der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht es, die Schneidkanten durch Nachschleifen wiederherzustellen. Insbesondere können die erste Schneidkante 2 und die zweite Schneidkante 5 durch einen Nachschleifvorgang an den Nuten 4 und einen Nachschleifvorgang am Einschnitt 3 der Spanflächen 6 wieder hergestellt werden. Bei dieser Gelegenheit werden fallabhängig die Nuten 4 bevorzugt optimiert durch ebenfalls Nachbearbeiten der ersten Nut 4a.
Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts.
Ein Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts in der vorliegenden Ausführungsform ist nachfolgend mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben.
Die 8 ist eine schematische Darstellung, welche als eine erste Ausführungsform ein Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts zeigt, das dazu gedacht ist, einen Schulterbearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Schaftfräsers in der 1 zu zeigen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Schaftfräser 30 nahe an das Werkstück 100 heran gebracht durch Bewegen des Schaftfräsers 30 in einer Pfeilrichtung B, während der Schaftfräser 30 in einer Pfeilrichtung A bezüglich der Rotationsachse O rotiert wird, wie es in der 8A gezeigt ist.
Nachfolgend wird der Schaftfräser 30, welcher rotiert wird, mit dem Werkstück 100 in Kontakt gebracht, wie es in der 8B gezeigt ist. Insbesondere werden die erste Schneidkante und die zweite Schneidkante mit einer Oberfläche des Werkstücks 100 in Kontakt gebracht durch Bewegen des Schaftfräsers 30, welcher rotiert wird, in einer Pfeilrichtung C, welche eine Richtung vertikal zur Rotationsachse O ist. Eine Schnittoberfläche des Werkstücks 100, welche geschnitten ist durch In-Kontakt-Bringen mit der zweiten Schneidkante, wird nach dem Schneiden eine seitliche Schnittoberfläche 101. Eine Schnittoberfläche des Werkstücks 101, nach dem Schneiden durch die erste Schneidkante, wird eine untere Schnittoberfläche 102.
Wie es in der 8C gezeigt ist, ist ein gewünschtes maschinellbearbeitetes Produkt 110 erhaltbar durch Bewegen des Schaftfräsers 30 wie er ist in einer Pfeilrichtung C, um den Schaftfräser 30 vom Werkstück 100 weg zu bewegen, wenn der Schnittvorgang beendet ist. Das maschinell-bearbeitete Produkt 110 mit einer exzellenten maschinell-bearbeiteten Oberflächengenauigkeit ist erhaltbar, da der Schaftfräser 30 die exzellente Schnittleistung im Schulterbearbeitungsvorgang aufgrund der oben beschriebenen Gründe hat.
Wenn der Schnittvorgang fortgesetzt wird, ist es erforderlich, den Schritt des In-Kontakt-Bringens der Schneidkante des Schaftfräsers 30 mit verschiedenen Abschnitten des Werkstücks 100 zu wiederholen, während der Schaftfräser 30 weiter rotiert wird. Obwohl der Schaftfräser 30 in der vorliegenden Ausführungsform nahe an das Werkstück 100 heran gebracht wird, müssen der Schaftfräser 30 und das Werkstück 100 relativ nahe zueinander gebracht werden. Beispielsweise kann das Werkstück 100 näher an den Schaftfräser 30 heran gebracht werden. Dies ist ebenfalls für den Schritt des Bewegens des Schaftfräsers 30 vom Werkstück 100 weg der Fall.
Die 9 ist eine schematische Darstellung, welche als eine zweite Ausführungsform ein Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts zeigt, das dazu gedacht ist, einen Nutbearbeitungsvorgang an einem Werkstück unter Verwendung des Schaftfräsers in der 1 auszuführen. Wie es in der 9A gezeigt ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform der Schaftfräser 30 nahe an das Werkstück 100 wie im Fall der 8A heran gebracht.
Nachfolgend wird der Schaftfräser 30, welcher rotiert wird, mit einer Oberfläche des Werkstücks 100 in Kontakt gebracht, wie es in den 9B und 9C gezeigt ist. Insbesondere, wie es in der 9B gezeigt ist, werden die erste Schneidkante und die zweite Schneidkante mit der Oberfläche des Werkstücks 100 in Kontakt gebracht durch Bewegen des Schaftfräsers 30, welcher rotiert wird, in einer Pfeilrichtung B, welche eine Richtung parallel zu Rotationsachse O ist. Dann werden die erste Schneidkante und die zweite Schneidkante mit der Oberfläche des Werkstücks 100 in Kontakt gebracht durch Bewegen des Schaftfräsers 30 in einer Pfeilrichtung C, welche eine Richtung vertikal zur Rotationsachse O ist. Folglich wird eine Schnittoberfläche des Werkstücks 100 nach dem Schneiden durch In-Kontakt-Bringen mit der ersten Schneidkante eine untere Schnittoberfläche 103. Eine Schnittoberfläche des Werkstücks 100 nach dem Schneiden durch die zweite Schneidkante wird eine seitliche Schnittoberfläche 104.
Wie es in der 9D gezeigt ist, ist ein gewünschtes maschinellbearbeitetes Produkt 111 erhaltbar durch Bewegen des Schaftfräsers 30 in der Richtung D entgegengesetzt zur Pfeilrichtung B, um den Schaftfräser 30 vom Werkstück 100 weg zu bewegen, wenn der Schnittvorgang beendet ist. Das maschinell-bearbeitete Produkt 111 mit exzellenter maschinell-bearbeiteter Oberflächengenauigkeit ist erhaltbar, da der Schaftfräser 30 ebenfalls die exzellente Schnittleistungsfähigkeit im Nutbearbeitungsvorgang aufgrund der oben beschriebenen Gründe hat. Es ist ebenfalls möglich einen Schnittvorgang mit einer Kombination des Schulterbearbeitungsvorgangs und des Nutbearbeitungsvorgangs auszuführen.
Obwohl der Schaftfräser in der Ausführungsform und das Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts unter Verwendung des Schaftfräsers oben beschrieben und dargestellt wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt. Es ist natürlich möglich, irgendwelche Beliebigen auszuführen, insofern diese nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen.
Bezugszeichenliste

30		Schaftfräser
1		Körper
	1a	Schaftteil
	1b	Grundteil
	1c	Schneidkantenteil
2		erste Schneidkante
	2a	erstes Element
	2b	zweites Element
3		Einschnitt
4		Nut
	4a	erste Nut
	4b	zweite Nut
5		zweite Schneidkante
6		Spanfläche
7		zweite Flankenfläche
8		ansteigender Teil
9		Fase
10		erste Flankenfläche
11, 12		Nutteil
13		Vorsprung
O		Rotationsachse
D		Durchmesser des Schaftfräsers
α		Steigungswinkel
β		Öffnungswinkel
d		Kerndicke

Claims

Ein Schaftfräser, aufweisend: einen stangenförmigen Körper, welcher sich entlang einer Rotationsachse ausgehend von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt, eine Schneidkante, welche an einer Seite des ersten Endes des Körpers angeordnet ist, einen Einschnitt, welcher benachbart zur Schneidkante angeordnet ist, eine erste Nut, welche den Einschnitt umgibt und sich ausgehend vom Einschnitt in Richtung zum zweiten Ende wendelförmig erstreckt, und eine zweite Nut, welche die erste Nut umgibt und sich ausgehend von der ersten Nut in Richtung zum zweiten Ende wendelförmig erstreckt, wobei in einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse eine Tiefe der ersten Nut größer ist als eine Tiefe der zweiten Nut.
Der Schaftfräser gemäß Anspruch 1, wobei ein Verhältnis einer Länge der ersten Nut in einer Richtung entlang der Rotationsachse zu einem Durchmesser des Körpers von 1 bis 1,6 ist.
Der Schaftfräser gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Nut zwei benachbarte Nutteile aufweist, welche in einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse eine Gestalt einer konkav-gekrümmten Fläche an einem Punkt haben, welcher näher an einer Seite des zweiten Endes ist als die erste Nut.
Der Schaftfräser gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Tiefe der ersten Nut an einer Seite des zweiten Endes geringer ist als an einer Seite des ersten Endes.
Der Schaftfräser gemäß Anspruch 4, wobei die Tiefe der ersten Nut ausgehend von der Seite des ersten Endes in Richtung zur Seite des zweiten Endes abnimmt.
Der Schaftfräser gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Tiefe der zweiten Nut an einem Punkt näher an einer Seite des zweiten Endes als die erste Nut ausgehend von einer Seite des ersten Endes in Richtung zu einer Seite des zweiten Endes konstant ist oder abnimmt.
Der Schaftfräser gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Steigungswinkel der ersten Nut geringer ist als ein Steigungswinkel der zweiten Nut.
Der Schaftfräser gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in einer Seitenansicht eine Breite der ersten Nut in Richtung zum zweiten Ende abnimmt.
Der Schaftfräser gemäß Anspruch 8, wobei eine Breite eines Teils der zweiten Nut konstant ist, welcher an einer Rückseite in einer Rotationsrichtung an einer weiter außen gelegenen Randseite als die erste Nut angeordnet ist, und eine Breite eines Teils der zweiten Nut, welcher an einer Vorderseite in der Rotationsrichtung an einer weiter außen gelegenen Randseite als die erste Nut angeordnet ist, in Richtung zum zweiten Ende zunimmt.
Der Schaftfräser gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Schneidkante vier oder mehr Elemente aufweist, welche, in einer Endflächenansicht ausgehend von der Seite des ersten Endes betrachtet, zwei erste Elemente, die durch die Rotationsachse hindurchtreten und in einer rotationssymmetrischen Art gegenseitig angeordnet sind, und zwei zweite Elemente aufweist, die von der Rotationsachse im Abstand sind und in einer rotationssymmetrischen Art gegenseitig angeordnet sind, und, in einem Querschnitt orthogonal zur Rotationsachse, eine Tiefe der ersten Nut, welche sich ausgehend vom ersten Element erstreckt, größer ist als eine Tiefe der ersten Nut, welche sich ausgehend vom zweiten Element erstreckt.
Ein Verfahren des Herstellens eines maschinell-bearbeiteten Produkts, aufweisend: Rotieren eines Schaftfräsers gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, In-Kontakt-bringen des Schaftfräsers, welcher rotiert wird, mit einem Werkstück, und Bewegen des Schaftfräsers vom Werkstück weg.