DE19817018A1

DE19817018A1 - Gewindefräs-Werkzeug für größere Gewindelängen

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Publication number: DE19817018A1
Application number: DE19817018A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: EP0950458A1; DE19817018B4; JPH11320256A; DE59909555D1; EP0950458B1

Abstract

Es gibt ein Gewindefräs-Werkzeug, das über eine Profillänge hin steigungsfreie Gewindefräszähne 6 zur Erzeugung von Gewindegängen aufweist, wobei die Gewindefräszähne 6 hintereinander in Reihen 5 angeordnet sind, die durch Spannuten 4 getrennt sind. Dabei ist es erwünscht, wenn das von den wirksamen Gewindefräszähnen verursachte Biegemoment an dem Gewindefräs-Werkzeug vermindert ist. Dies ist erreicht, indem eine Zahnaussparung 7 - in Achsrichtung und/oder in Umfangsrichtung gesehen - zwischen zwei vollen Gewindefräszähnen 6 angeordnet ist. Bei dem Gewindefräs-Werkzeug ist aufgrund der Zahnaussparung der jeweilige Angriff vom Gewindefräszahn am Werkstück vermindert und somit das von den wirksamen Gewindefräszähnen verursachte Biegemoment vermindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gewindefräs-Werkzeug für größere Gewindelängen, das über eine Profillänge hin steigungsfreie Gewindefräszähne zur Erzeugung von Ge windegängen aufweist, wobei die Gewindefräszähne hintereinander in Reihen ange ordnet sind, die durch Spannuten getrennt sind, das zu der Gewindegänge-Erzeu gung nur einmal positioniert wird, indem es in Achsrichtung eingestellt und nach außen zugestellt wird, und das die Gewindegänge-Erzeugung unter Rotation, Vor schub und Zirkularbewegung durchführt.

Ein durch die Praxis bekanntes Gewindefräs-Werkzeug dieser Art ist ein üblicher Gewindefräser, der in jeder Reihe gleichmäßig verteilt nur volle Gewindefräszähne aufweist. Die Profillänge entspricht der größeren Gewindelänge der im Werkstück zu erzeugenden Gewindegänge und ist entsprechend groß. Es sind die vollen Ge windefräszähne im Abstand der Teilung P des zu erzeugenden Gewindes angeord net. Es wird der Gewindefräser über die gesamte Profillänge bzw. zu erzeugende Gewindelänge in Eingriff gebracht, so daß das Gewinde nach nur einer Zirkularbe wegung erzeugt ist. Dabei wird ein ganz erhebliches Biegemoment auf das Gewin defräs-Werkzeug ausgeübt, das zu einem Biegebruch des Werkzeugs führen kann.

Es ist durch die Praxis auch ein als Gewindefräser ausgebildetes Gewindefräs-Werk zeug bekannt, das für größere Gewindelängen im Werkstück bestimmt ist und das eine gegenüber der Gewindelänge verkürzte Profillänge aufweist, wobei in jeder Reihe gleichmäßig verteilt nur volle Gewindefräszähne vorgesehen sind. Dieser be kannte, verkürzte Profillänge aufweisende Gewindebohrer wird, wenn er eine Zir kularbewegung durchgeführt und einen Teil der Gewindegänge erzeugt hat, erneut positioniert und führt dann anschließend an die erneute Positionierung zusätzliche Zirkularbewegung bei Rotation und Vorschub durch, um einen weiteren Teil der Gewindegänge zu erzeugen. Jedoch erfordert diese erneute Positionierung erneut Positionierungszeit, die Nebenzeit genannt wird. Diese zusätzlichen Nebenzeiten sind ein Nachteil der bekannten Gewindefräser mit den zusätzlichen Positionie rungen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gewindefräs-Werkzeug der eingangs genannten Art, das also nur einmal positioniert wird, zu schaffen, bei dem das von den wirksamen Gewindefräszähnen verursachte Biegemoment an dem Gewindefräs- Werkzeug vermindert ist. Das erfindungsgemäße Gewindefräs-Werkzeug ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zahnaussparung - in Achsrich tung und/oder in Umfangsrichtung gesehen - zwischen zwei vollen Gewindefräs zähnen angeordnet ist und daß anschließend an die der nur einen Positionierung folgende Zirkularbewegung entsprechend der Zahnaussparung ohne zusätzliche Po sitionierung zusätzliche Zirkularbewegung bei Rotation und Vorschub durchge führt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Gewindefräs-Werkzeug ist aufgrund der Zahnausspa rung der jeweilige Angriff von Gewindefräszahn am Werkstück vermindert und so mit das von den wirksamen Gewindefräszähnen verursachte Biegemoment vermin dert, ohne daß eine zusätzliche Nebenzeit anfällt. Dazu wird in Kauf genommen, daß der der Zahnaussparung folgende Gewindefräszahn nicht nur bei der Erzeu gung eines ersten Teils der Gewindegänge mitzuwirken hat, sondern auch bei der Erzeugung eines zweiten Teils der Gewindegänge mitzuwirken hat. Während bei dem ersten Teil der Gewindegänge-Erzeugung von zwei einander unmittelbar fol genden Gewindefräszähnen beide gleichmäßig belastet sind, ist bei dem zusätz lichen Teil der Gewindegänge-Erzeugung von den zwei einander unmittelbar fol genden Gewindefräszähnen nur der belastet, der der Zahnaussparung - in Vorschub richtung oder in Zirkularbewegungsrichtung gesehen - folgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Gewindefräs-Werkzeug fällt trotz mehrerer Zirkular bewegungen nur eine Nebenzeit an, was mit kürzerer Fertigungszeit und entspre chend geringeren Herstellungskosten verbunden ist. Unterstützt wird der Einspar effekt zusätzlich durch den Umstand, daß üblicherweise für das seitliche Eintau chen des Gewindefräs-Werkzeugs in das Werkstück auf Gewindeprofiltiefe eine tan gentiale Einfahrschleife und für sauberen Übergang der gefrästen Gewinderillen eine Ausfahrschleife benötigt wird. Diese Ein- und Ausfahrschleifen sind mit ver längerten Hauptzeiten verbunden.

Das erfindungsgemäße Gewindefräs-Werkzeug ist in der Regel ein Gewindefräser, der also nur Gewinde fräst. Es ist aber auch möglich, das erfindungsgemäße Gewin defräs-Werkzeug als Gewindefräsbohr-Werkzeug, das am vorderen Ende Bohr schneiden aufweist, auszubilden. Dabei ist es möglich, das Gewindefräs-Werkzeug unter Bohren der Kernbohrung axial zu positionieren oder vorzusehen, daß zu der Gewindegänge-Erzeugung in einer vorgebohrten Kernbohrung positioniert wird. In der Regel ist jede Reihe von Gewindefräszähnen mit Zahnaussparung versehen. Mit Zahnaussparung ist gemeint, daß zwischen zwei Gewindefräszähnen eine Lücke ist, die so groß ist, daß darin ein voller Gewindefräszahn Platz hätte.

Bei dem erfindungsgemäßen Gewindefräs-Werkzeug sind die Spannuten z. B. gerad linig achsparallel. In der Regel verlaufen die Spannuten jedoch gedrallt bzw. wen delförmig, da dies in Verbindung mit der Zahnaussparung die Wirksamkeit der ge drallten Spannuten verbessert. Die Anzahl der Spannuten bzw. der Reihen von Ge windefräszähnen ist im Rahmen der Erfindung an sich beliebig.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn in jeder Reihe von Gewinde fräszähnen Zahnaussparung an der gleichen axialen Stelle bzw. Höhe vorgesehen ist. Diese Gestaltung ist davon unabhängig, ob die Anzahl von Gewindefräszahn- Reihen gerade oder ungerade ist, und ist vereinfacht herzustellen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn jeweils die Zahnausspa rung der einen Reihe von Gewindefräszähnen gegenüber der Zahnaussparung der benachbarten Reihe von Gewindefräszähnen in Achsrichtung versetzt ist. Wenn die Zahnaussparung jeweils nur einen Gewindefräszahn betrifft, dann kann diese Ge staltung bei einer geraden Anzahl von Gewindefräszahn-Reihen vorgesehen sein. Unregelmäßigkeiten in der Verteilung der Zahnaussparung verhindern auch uner wünschte Schwingungen des Werkzeugs.

Bei einer Bauweise der Erfindung folgt in jeder Reihe von Gewindefräszähnen - in Vorschubrichtung gesehen - einer Zahnaussparung nur ein voller Gewindefräszahn. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch auch, wenn in jeder Reihe von Gewindefräszähnen - in Vorschubrichtung gesehen - einer Zahnaussparung mehrere volle Gewindefräszähne folgen. Man kann z. B. den folgenden vollen Gewindefräs zahn, wenn er zu stark abgenutzt ist, abschleifen. Diese Gestaltung läßt sich jedoch auch mit Vorteil vorsehen, wenn die Zahnaussparung von Reihe zu Reihe versetzt ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Zahnaussparung sich auf den gesamten Gewindefräszahn erstreckt. Es ist so die durch die Zahnaus sparung mögliche Entlastung des Gewindefräszahn-Werkzeugs maximal erreicht.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch ebenso, wenn die Zahnausspa rung sich nur auf einen die Zahnspitze umfassenden vorderen Teil des Gewindefräs zahns erstreckt, der mindestens 50% der Zahnhöhe ausmacht. Dies genügt, wenn nur eine teilweise Entlastung des Werkzeugs durch Zahnaussparung gewünscht ist. Diese Ausbildung verhindert auch eine Gratbildung beim erzeugten Gewinde.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn im Bereich der Zahnaus sparung der Werkzeugkern mit einer vertiefenden Nut versehen ist. Durch diese Nut wird der Raum zwischen den beiden Gewindefräszähnen, die die Zahnausspa rung begrenzen, vergrößert. Die vertiefende Nut des Werkzeugkerns kann zu ei nem besonders spitzen freien Ende des erzeugten Gewindes beitragen.

Es ist möglich, in einer Reihe von Gewindefräszähnen nur eine Zahnaussparung vorzusehen. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn jede Reihe von Gewindefräszähnen - in Achsrichtung gesehen - mehrere Zahnaussparungen aufweist. Dies trägt zu einer größeren Profillänge des Werkzeugs bei.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Gewindefräs-Werkzeugs für größere Gewindelängen,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Gewindefräs-Werkzeugs gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines weiteren Gewindefräs- Werkzeugs für größere Gewindelängen,

Fig. 4 vereinzelt vier Reihen von Gewindefräszähnen eines Gewindefräs-Werk zeugs für größere Gewindelängen,

Fig. 5 eine nur teilweise Zahnaussparung,

Fig. 6 eine Zahnaussparung mit vertiefender Nut,

Fig. 7 vereinzelt vier Reihen von Gewindefräszähnen eines Gewindefräs-Werk zeugs für größere Gewindelängen,

Fig. 8 zwei der Reihen gemäß Fig. 7 mit den "fehlenden" Gewindefräszähnen,

Fig. 9 vereinzelt drei Reihen von Gewindefräszähnen eines Gewindefräs-Werk zeugs für größere Gewindelängen,

Fig. 10 vereinzelt vier Reihen von Gewindefräszähnen eines Gewindefräs-Werk zeugs für größere Gewindelängen,

Fig. 11 vereinzelt zwei Reihen von Gewindefräszähnen eines Gewindefräs-Werk zeugs für größere Gewindelängen,

Fig. 12 einen Schnitt eines Gewindefräs-Werkzeugs für größere Gewindelängen, im Zustand der Positionierung in einem Werkstück,

Fig. 13 eine Seitenansicht des Gewindefräs-Werkzeugs gemäß Fig. 12, im Zustand der Positionierung im Werkstück,

Fig. 14 eine Seitenansicht des Gewindefräs-Werkzeugs gemäß Fig. 12 im Zustand nach einer ersten Zirkularbewegung am Werkstück, und

Fig. 15 eine Seitenansicht des Gewindefräs-Werkzeugs gemäß Fig. 12 im Zustand nach einer zusätzlichen Zirkularbewegung am Werkstück.

Das Gewindefräs-Werkzeug gemäß Fig. 1 bis 3 ist jeweils als Gewindefräser ausge bildet und weist einen Schaft 1 auf, an den sich unmittelbar oder über ein Zwi schenstück 2 ein Gewindefrästeil 3 anschließt. Das Gewindefrästeil 3 ist mit Span nuten 4 versehen, zwischen denen sich Reihen 5 von Gewindefräszähnen 6 er strecken, die in Fig. 1 nicht im einzelnen gezeigt sind. In Fig. 3 ist eine Zahnaus sparung 7 eingezeichnet, indem in jeder Reihe jeder zweite Gewindefräszahn weg gelassen ist, wobei die weggelassenen Gewindefräszähne 8 gestrichelt gezeichnet sind. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist in jede Reihe 5 von Gewindefräs zähnen 6 Zahnaussparung 7 in der gleichen axialen Stelle bzw. Höhe vorgesehen, folgt jeder Zahnaussparung 7 nur ein voller Gewindefräszahn 6 und ist jede Zahn aussparung auf einen einzigen fehlenden Gewindefräszahn beschränkt.

In Fig. 4 sind die vier Reihen 5 von Gewindefräszähnen 6 eines weiteren Gewinde frästeils vereinzelt dargestellt. In jeder Reihe 5 ist zwischen zwei Gewindefräszäh nen 6 eine Zahnaussparung 7 vorgesehen, die durch zwei weggelassene Gewinde fräszähne 8 bedingt ist, die gestrichelt dargestellt sind. Auch hier ist in jeder Reihe 5 von Gewindefräszähnen 6 Zahnaussparung 7 in der gleichen axialen Höhe bzw. Stelle vorgesehen und folgt jeder Zahnaussparung 7 nur ein voller Gewindefräszahn 6. Gemäß Fig. 5 sind zwischen den vollen Gewindefräszähnen 6 Zahnaussparungen 7 vorgesehen, die im Weglassen eines vorderen bzw. äußeren gestrichelt gezeichne ten Teils 9 eines Gewindefräszahns besteht, so daß ein Fräszahnrumpfrest 10 ver bleibt. Gemäß Fig. 6 ist bei der Zahnaussparung 7 der gestrichelt dargestellte Ge windefräszahn 8 voll weggelassen und im Werkzeugkern 11 eine vertiefende Nut 12 vorgesehen.

Gemäß Fig. 7 und 8 ist in jeder von vier Reihen 5 von Gewindefräszähnen 6 eines nicht weiter gezeigten Gewindefräs-Werkzeugs zwischen zwei Gewindefräszähnen eine Zahnaussparung 7 vorgesehen, die durch das Fehlen eines Gewindefräszahns bestimmt ist. Die Zahnaussparungen 7 jeder Reihe sind gegenüber denen der in Umfangsrichtung vorhergehenden Reihe um eine Zahnaussparung bzw. um einen Gewindefräszahn axial versetzt. Dadurch ist gegeben, daß auch in Umfangsrichtung gesehen jeweils eine Zahnaussparung zwischen zwei vollen Gewindefräszähnen vorgesehen ist. Durch den reihenweisen Versatz der Zahnaussparungen fallen auch reihenendige Zahnleerstellen 13 an, die im Unterschied zu den echten Zahnausspa rungen nur auf einer axialen Seite von einem vollen Gewindefräszahn begrenzt sind. Der axiale Versatz gemäß Fig. 7 und 8 setzt eine gerade Anzahl von Reihen 5 voraus.

Im Unterschied dazu zeigt Fig. 9 einen axialen Versatz, der für eine ungerade An zahl von Reihen 5 geeignet ist. Hier sind zwischen zwei Aussparungen 7 bzw. einer Aussparung und einer Zahnleerstelle 13 jeweils zwei volle Gewindefräszähne 6 vor handen und beträgt der axiale Versatz von Reihe zu Reihe jeweils einen Gewinde fräszahn. Im Unterschied dazu erstreckt sich bei Fig. 10 eine Zahnaussparung 7 auf den Bereich von drei fehlenden Gewindefräszähnen 6, beträgt der Versatz jeweils den Bereich eines Gewindefräszahns und ist zwischen zwei Zahnaussparungen bzw. einer Zahnaussparung und einer Zahnleerstelle 13 nur ein Gewindefräszahn 6 vor handen.

Gemäß Fig. 11 erstreckt sich in einer Reihe 5 die Zahnaussparung 7 bzw. Zahnleer stelle 13 auf den Bereich wenigerer Gewindefräszähne als in der benachbarten Rei he und entsprechend ist die Anzahl der Gewindefräszähne in der einen Reihe grö ßer als in der benachbarten Reihe. Bei dieser Ausführungsform sind auch in keiner Reihe solche Zahnaussparungen vorhanden, die in axialer Richtung beiderends von Gewindefräszähnen begrenzt sind, sondern nur solche als Zahnleerstellen bezeich nete Zahnaussparungen vorhanden, die in Umfangsrichtung beiderseits von Gewin defräszähnen 6 begrenzt sind.

Gemäß Fig. 12 und 13 wird ein Gewindefräs-Werkzeug 14 durch axialen einstellen den Vorschub gemäß einem Pfeil 15 in eine Kernbohrung 16 eines Werkstücks 17 gebracht und dann durch eine zustellende radiale Bewegung gemäß einem Pfeil 18 in einen Zustand gebracht, in dem es positioniert ist. Das Gewindefräs-Werkzeug 14 rotiert ständig gemäß einem Pfeil 19 im Uhrzeigersinn. Das Gewindefräs-Werk zeug 14 weist in Achsrichtung gesehen drei volle Gewindefräszähne 6 auf, wobei zwei axial benachbarte Gewindefräszähne 6 jeweils durch eine Zahnaussparung 7 für zwei Gewindefräszähne getrennt sind. Das Gewindefräs-Werkzeug 14 macht ge mäß Fig. 14 zunächst unter Rotation und Vorschub eine Zirkularbewegung von ei nem Umlauf im Gegenuhrzeigersinn, wobei jeder Gewindefräszahn einen Wendel umlauf macht, wie er durch ein Wendelstück 20 verdeutlicht ist. Anschließend macht das Gewindefräs-Werkzeug 14 gemäß Fig. 15 unter Rotation und Vorschub eine zusätzliche Zirkularbewegung von zwei Umläufen im Gegenuhrzeigersinn, wobei jeder Gewindefräszahn zwei Wendelumläufe macht, wie er durch ein Wen delstück 21 verdeutlicht ist.

Claims

1. Gewindefräs-Werkzeug für größere Gewindelängen,
das über eine Profillänge hin steigungsfreie Gewindefräszähne zur Erzeugung von Gewindegängen aufweist, wobei die Gewindefräszähne hintereinander in Reihen angeordnet sind, die durch Spannuten getrennt sind,
das zu der Gewindegänge-Erzeugung in einer Kernbohrung nur einmal positio niert wird, indem es in Achsrichtung eingestellt und nach außen zugestellt wird, und
das die Gewindegänge-Erzeugung unter Rotation, Vorschub und Zirkularbewe gung durchführt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zahnaussparung (7) - in Achsrichtung und/oder in Umfangsrichtung ge sehen - zwischen zwei vollen Gewindefräszähnen (6) angeordnet ist und
daß anschließend an die der nur einen Positionierung folgende Zirkularbewe gung entsprechend der Zahnaussparung (7) ohne zusätzliche Positionierung zu sätzliche Zirkularbewegung bei Rotation und Vorschub durchgeführt wird.

2. Gewindefräs-Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Reihe (5) von Gewindefräszähnen (6) Zahnaussparung (7) an der gleichen axialen Stelle bzw. Höhe vorgesehen ist.

3. Gewindefräs-Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Zahnaussparung (7) der einen Reihe von Gewindefräszähnen (6) gegenüber der Zahnaussparung der benachbarten Reihe von Gewindefräszähnen in Achs richtung versetzt ist.

4. Gewindefräs-Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Reihe (5) von Gewindefräszähnen (6) - in Vorschubrichtung gesehen - einer Zahnaussparung (7) mehrere volle Gewindefräszähne (6) folgen.

5. Gewindefräs-Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zahnaussparung (7) sich auf den gesamten Gewindefräs zahn (6) erstreckt.

6. Gewindefräs-Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Zahnaussparung (7) sich nur auf einen die Zahnspitze umfassenden vorderen Teil (9) des Gewindefräszahns (6) erstreckt, der mindestens 50% der Zahnhöhe ausmacht.

7. Gewindefräs-Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Be reich der Zahnaussparung (7) der Werkzeugkern (11) mit einer vertiefenden Nut (12) versehen ist.

8. Gewindefräs-Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß jede Reihe (5) von Gewindefräszähnen (6) - in Achsrichtung gesehen - mehrere Zahnaussparungen (7) aufweist.