DE19911927B4

DE19911927B4 - Formfräser und Verfahren zur Formung einer Nut unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE19911927B4
Application number: DE19911927A
Authority: DE
Inventors: Satoru Toyokawa Kamata; Naomi Toyokawa Tatebe
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: KR19990078052A; JPH11267916A; KR100290518B1; US6164877A; JP3065020B2; DE19911927A1

Abstract

Formfräser (30) zum Fräsen einer Nut (12) mit mindestens einer Hinterschneidung in nur einem Arbeitsgang, mit einem Rotationskörperabschnitt (34) mit in Axialrichtung abwechselnd zu- und abnehmenden Durchmessern, mit mindestens einer Spannut (36), die sich in Axialrichtung des Rotationskörperabschnitts erstreckt und die an dessen Außenumfang angeordnet ist, und mindestens einer Schneidkante (38), die durch eine der Längskanten der Spannut ausgebildet ist,
wobei die Spannut sich über die gesamte Länge des Rotationskörperabschnitts erstreckt und an ihrer Schneidkante einen vorgegebenen, über die gesamte axiale Länge der Spannut konstanten Freiwinkel (θ) aufweist,
wobei eine jeweilige der Schneidkanten (38) zumindest ein gewelltes Teil (48) einschließt, das in einem Querschnitt davon, der in einer Ebene genommen wurde, die die Neigungsfläche (41) enthält, eine sinusförmige Form hat, die aus einer Abfolge von Aussparungen und Vorsprüngen besteht, die alternierend in einer vorbestimmten Teilung in der axialen Richtung eingerichtet sind, und
wobei eine Phase des zumindest...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf einen Formfräser und betrifft insbesondere einen geformten Formfräser mit Umfangsschneidkanten, deren Durchmesser in der Axialrichtung variieren.
In einer hocheffizienten Mehrfachverwendungsanlage, einer Abwärmewiedergewinnungsanlage zur Energiespeicherung oder -einsparung oder anderen Arten von Anlagen, wird eine große Hochleistungsgasturbine verwendet. 6 zeigt eine Ansicht, in der ein Teil eines Beispiels der Gasturbine gezeigt ist, die eine Drehwelle 10 und eine Vielzahl von Blättern 14 hat, die miteinander zusammenwirken, um ein Rad der Turbine zu bilden. In der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 10 ist die gleiche Anzahl von Nuten 12 wie die der Blätter 14 geformt. Jedes Blatt 14 ist an einer seiner gegenüberliegenden Längsenden in der entsprechenden der Nuten 12 eingepaßt. 7 zeigt eine vergrößerte Ansicht im Querschnitt, die in einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung der Drehwelle 10 genommen wurde, und in der jede Nut 12 gezeigt ist. Die Nut 12 hat in dem Querschnitt eine christbaumartige Form, die bezüglich ihrer seitlichen oder sich der Breite nach verlaufenden Mittellinie S symmetrisch ist. Die Breite der Nut 12 verringert sich generell in der radial nach innen gerichteten Richtung ausgehend von der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 10 in Richtung auf die Achse der Drehwelle 10, d. h. gemäß 7 in der Richtung nach unten. Genauer gesagt hat die Nut 12 drei seitlich ausgeweitete Abschnitte 16, 18, 20, die voneinander in ihrer Tiefenrichtung beabstandet sind und die größere Breitenwerte als die benachbarten Abschnitte haben. Von den drei seitlich ausgeweiteten Abschnitten 16, 18, 20 ist der Abschnitt 16 am nächsten zu der Umfangsoberfläche der Drehwelle 10 angeordnet, während der Abschnitt 20 am nächsten zu der Achse der Drehwelle 10 angeordnet ist, wobei sich der Abschnitt 18 dazwischen befindet. Die Nut 12 hat am Abschnitt 16 die größte Breite. Die Breite der Nut 12 ist nämlich an dem Abschnitt 16 stärker ausgeweitet als an den beiden anderen Abschnitten 18, 20. Die Breite der Nut 12 an dem Abschnitt 20 ist weniger ausgeweitet als an den beiden anderen Abschnitten 16, 18.
Die vorbeschriebene Nut 12 mit der christbaumartigen Konfiguration oder dem Profil wird generell durch eine Vielzahl von gewöhnlichen Stirnfräsern oder anderen Fromfräsern geformt, die jeweils eine Schneidkante oder -kanten an ihrer Außenumfangsfläche haben. Diese Formfräser, die um die Achse gedreht werden, werden in einer Richtung oder in Richtungen senkrecht zu der Achse des Fromfräsers zugeführt, wodurch die Nut 12 geformt wird. Beispielsweise werden jene Formfräser in Abfolge einer Vielzahl von Grobschneidschritten (a) bis (d) und einem Endbearbeitungsschneidschritt (d) verwendet. Die Grobschneidschritte (a) bis (d) werden an dem Werkstück in dieser alphabetischen Reihenfolge durchgeführt, so daß ein in 8 schraffiertes Teil oder Teile in jedem Grobschneidschritt ausgeschnitten oder entfernt werden. Die Grobschneidschritte (a) bis (d) werden von dem Endbearbeitungsschneidschritt (e) gefolgt, in welchem eine innere Oberfläche der grob geschnittenen Nut endbearbeitet wird, um die Nut 12 zu formen.
Allerdings erfordert dieses herkömmliche Verfahren zum Schneiden oder Formen der Nut 12 nach Vorbeschreibung die Vielzahl von Formfräsern mit verschiedenen Dimensionen und Konfigurationen und auch die Vielzahl von Schneidschritten, die eine verlängerte Bearbeitungszeitdauer und demgemäß steigende Bearbeitungskosten ergeben.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Formfräser, dessen Schneidleistung erhöht ist, und ein entsprechendes Verfahren zur Formung einer Nut zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einem Formfräser, der die Merkmale von Anspruch 1 aufweist, bzw. mit einem Verfahren zum Formen einer Nut, das die Merkmale von Anspruch 13 aufweist, gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Die oben genannte Aufgabe kann gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst werden, der einen Formfräser vorsieht, und zwar mit einem Rotationskörperabschnitt mit a) einer Vielzahl von Spannuten, die an einer Außenoberfläche des Rotationskörperabschnitts geformt sind, um sich generell in einer Axialrichtung des Rotationskörperabschnitts zu erstrecken, und die um eine Achse des Rotationskörperabschnitts herum angeordnet sind, um winkelmäßig voneinander beabstandet zu sein, und b) einer Vielzahl von Schneidkanten, die jeweils durch eine von den sich in der Breite gegenüberliegenden Kanten einer entsprechenden der Spannuten ausgebildet sind, wobei die Schneidkanten derart zusammenwirken, daß sie einen Durchmesser aufweisen, der sich in der Axialrichtung ändert, so daß der Rotationskörperabschnitt eine erwünschte Konfiguration hat, wobei der Formfräser um die Achse gedreht wird, um in einem Werkstück eine Nut zu bilden, deren Konfiguration der erwünschten Konfiguration entspricht, wobei der Formfräser dadurch gekennzeichnet ist, daß: jede der Schneidkanten durch eine Überschneidung einer Neigungsfläche und einer Flankenfläche definiert ist, die einen vorbestimmten Freiwinkel bezüglich einer Linie hat, die an einem Rand jeder Schneidkante tangential zu einem Kreis in einer querverlaufenden Querschnittsebene senkrecht zu der Achse verläuft, wobei die Mitte des Kreises sich an der Achse befindet und dieser einen Durchmesser hat, der dem Durchmesser der Schneidkanten gleicht, wobei der Freiwinkel in der Axialrichtung im wesentlichen konstant ist, und zwar ungeachtet einer Änderung des Durchmessers der Schneidkanten.
In dem nach Vorbeschreibung konstruierten Formfräser ist der Freiwinkel der Flankenfläche jeder Schneidkante über die gesamte Axiallänge der Schneidkante konstant, und zwar ungeachtet der Änderung des Durchmessers. Der konstante Freiwinkel der Flankenfläche ist effektiv, um sowohl eine große Festigkeit an einem diametral kleinen Teil oder Teilen der Schneidkante als auch eine große Schneidleistung eines diametral großen Teils oder von Teilen der Schneidkante zu gewährleisten. Wenn ein radialer Abstand (Abstandsgröße) der Flankenfläche von dem Umfang des vorbeschriebenen Kreises an einer vorbestimmten Winkelposition oder Phase (beispielsweise an einer Winkelposition, die von dem Rand der Schneidkante um 90° in der Umfangsrichtung des Rotationskörperabschnitts beabstandet ist) über die gesamte Länge der Schneidkante hinweg konstant ist, und zwar ungeachtet einer Änderung des Durchmessers, ändert sich der Freiwinkel mit der Änderung des Durchmessers. D. h. daß der Freiwinkel unvermeidlich reduziert wird, sofern sich der Durchmesser erhöht. Der reduzierte Freiwinkel in dem diametral großen Teil führt zu einer unzureichenden Schneidschärfe der Schneidkante, woraus sich eine reduzierte Schneidleistung und eine reduzierte Beständigkeit des Formfräsers ergibt. Wenn mit Hinblick darauf der vorbeschriebene Radialabstand derart bestimmt wird, daß der Freiwinkel in dem diametral großen Teil zweckmäßig zur Besserung einer Schneidleistung ist, wird der Freiwinkel in dem diametral kleinen Teil der Schneidkante (das beispielsweise dazu dient, einen seitlichen eingeengten Abschnitt der Nut 12 zu schneiden, die zwischen den seitlich ausgeweiteten Abschnitten 18, 20 zwischengefügt sind, wie in 7 gezeigt) übermäßig vergrößert. Der übermäßig vergrößerte Freiwinkel in dem diametral kleinen Teil führt zu einer weiteren Reduzierung in dem Oberflächenbereich des diametral kleinen Teils im Querschnitt senkrecht zu der Achse, wodurch sich die Festigkeit reduziert und ein Risiko einer Zerstörung des diametral kleinen Teils ergibt.
Der Freiwinkel der Flankenfläche ist zweckmäßig in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Schneidkanten, dem Material des Werkstückes und weiteren Faktoren bestimmt. Im Falle, daß der Durchmesser sich beispielsweise in einem Bereich zwischen 7 mm und 24 mm befindet, ist der Freiwinkel vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von vorzugsweise etwa 8° bis 16° und noch bevorzugter etwa 10° bis 14° ausgewählt. Sofern der Freiwinkel kleiner ist als 8°, ist es wahrscheinlich, daß eine große Reibungskraft zwischen der Flankenfläche und dem Schnitt oder der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks insbesondere in dem diametral großen Teil wirkt, woraus sich eine reduzierte Schneidleistung ergibt. Sofern der Freiwinkel größer ist als 16°, ist es andererseits schwierig, eine ausreichende Festigkeit der Schneidkante in den diametral kleinen Teil zu erhalten.
Ferner schließt gemäß dem ersten Aspekt eine jeweilige der Schneidkanten zumindest ein gewelltes Teil ein, das in einem Querschnitt davon, der in einer Ebene genommen wurde, die die Neigungsfläche enthält, eine sinusförmige Form hat, die aus einer Abfolge von Aussparungen und Vorsprüngen besteht, die alternatierend in einer vorbestimmten Teilung in der axialen Richtung eingerichtet sind, und wobei eine Phase des zumindest einen gewellten Teils von der jeweiligen der Schneidkanten in der Axialrichtung versetzt ist von einer Phase des zumindest einen gewellten Teils in einer der Schneidkanten, die nicht die jeweilige der Schneidkanten ist.
Damit schließt jede Schneidkante das gewellte Teil oder die Teile ein, die im Querschnitt die sinusförmige Form haben, wobei jedes gewellte Teil jeder Schneidkante sich außer Phase mit demjenigen jeder anderen Schneidkante oder -kanten in der Axialrichtung befindet. Dies ist wirkungsvoll, um Schneidspäne zu zerstören, die während eines Schneid- oder Fräsbetriebs erzeugt werden, und zwar in Stücke, deren Größe von der Teilung (pitch) der Aussparungen und Vorsprünge abhängt, wodurch verhindert wird, daß sich die Schneidspäne um die Schneidkanten verflechten, wodurch die Schneidleistung des Formfräsers weiter verbessert wird. Dies ist effektiv, um auch die Gleichmäßigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks zu verbessern. Es ist anzumerken, daß die Teilung (pitch) einer Strecke zwischen den entsprechenden Punkten der benachbarten Vorsprünge oder Aussparungen entspricht.
Gemäß einer ersten bevorzugten Form des ersten Aspekts der Erfindung hat die Flankenfläche in einem querverlaufenden Querschnitt des Rotationskörperabschnitts eine im wesentlichen gewölbte Form, so daß in dem querverlaufenden Querschnitt ein Radialabstand von der Achse zu der Flankenfläche in einer Umfangsrichtung des Rotationskörperabschnitts weg von jeder Schneidkante in einer im wesentlichen konstanten Rate reduziert wird.
In dieser ersten bevorzugten Form wird die Flankenfläche mittels einer im wesentlichen geraden Linie dargestellt, und zwar in einem Blickwinkel, der durch ein Aufwickeln oder Ausrollen des querverlaufenden Querschnitts um die Achse erhalten wird. Die im wesentlichen gerade Linie überschneidet eine gerade Linie, die einen Umfang des vorbeschriebenen Kreises darstellt, und zwar in einem Freiwinkel in dieser Ansicht. Die somit geformte Flankenfläche ist effektiv, um die Schneidkante mit einer ausreichenden Schneidschärfe vorzusehen, eine große Festigkeit der Schneidkante und eine große Gesamtfestigkeit des Formfräsers zu gewährleisten.
Die Phase des zumindest einen gewellten Teils der jeweiligen der Schneidkanten kann vorzugsweise versetzt von einer Phase des zumindest einen gewellten Teiles von einer der Schneidkanten sein, die umfangsseitig zu der jeweiligen der Schneidkanten benachbart ist, und zwar um einen Betrag, der einem Quotienten der Teilung (pitch) zur Anzahl der Schneidkanten entspricht.
Gemäß einer vorteilhaften Anordnung des ersten Aspekts dieser Erfindung hat jede der Aussparungen einen vorbestimmten ersten Krümmungsradius, während jeder der Vorsprünge einen vorbestimmten zweiten Krümmungsradius hat, so daß der Durchmesser der Schneidkanten in dem zumindest einen gewellten Teil sich gleichmäßig ändert. Der Krümmungsradius jeder Aussparung und jedes Vorsprungs kann beispielsweise in einem Bereich von 0,3 mm bis 0,7 mm liegen und beträgt vorzugsweise etwa 0,5 mm. Die Amplitude der Sinuswelle der Vorsprünge und der Aussparungen, gemessen senkrecht zu der Flankenfläche, kann beispielsweise in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegen und beträgt vorzugsweise etwa 0,3 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist jede aus der Vielzahl von Spannuten mittels eines vorbestimmten Steigungswinkels um die Achse verdreht, so daß diese sich in einer schraubenlinienförmigen Richtung des Rotationskörperabschnitts erstrecken.
In der vorliegenden bevorzugten Form erstreckt sich jede Schneidkante zusammen mit der entsprechenden der Spannuten in der schraubenlinienförmigen Richtung in einem vorbestimmten Steigungswinkel. Im Falle, daß die Spannuten, gesehen in einer Richtung von dem körperfernen Ende des Rotationskörperabschnitts auf das körperferne Ende des Rotationskörperabschnitts hin, im Uhrzeigersinn verdreht sind, werden beispielsweise die Schneidspäne, die durch die Spannuten gehen, effizient von den Schneidkanten in Richtung auf das körperferne Ende des Rotationskörperabschnitts bewegt. Die Breite des Randes jeder Schneidkante, gemessen in der Umfangsrichtung, kann 0,1 mm oder weniger betragen, d. h. im wesentlichen Null.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung hat die Neigungsfläche einen vorbestimmten Neigungswinkel bezüglich einer geraden Linie, die durch die Achse geht und die senkrecht zu der Linie ist, die tangential zu dem Kreis in der querverlaufenden Querschnittsebene verläuft, wobei der Neigungswinkel sich mit einer Änderung des Durchmessers der Schneidkanten in der Axialrichtung ändert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung hat der Formfräser ferner einen Schaftabschnitt, der mit dem Rotationskörperabschnitt einstückig ist.
Gemäß einer vorteilhaften Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steigt oder verringert sich der Durchmesser der Schneidkanten in der Axialrichtung alternierend, um in einer Richtung weg von dem Schaftabschnitt auf ein körperfernes Ende des Rotationskörperabschnitts hin sich generell zu verringern, so daß der Rotationskörperabschnitt zumindest ein diametral großes Teil und zumindest ein diametral kleines Teil hat, die in der Axialrichtung alternierend angeordnet sind, um eine christbaumförmige Konfiguration zu bekommen, wobei der Formfräser um die Achse gedreht wird und in einer Richtung senkrecht zu der Achse bewegt wird, um eine Nut zu formen, deren Konfiguration der christbaumartigen Konfiguration in dem Werkstück entspricht.
Die vorliegende Erfindung wird vorteilhafterweise auf den Formfräser angewendet, der entworfen ist, um die Nut mit der christbaumartigen Konfiguration zu formen, wie etwa in dieser vorteilhaften Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung. Allerdings ist die Erfindung auch auf einen zugespitzten Stirnfräser mit Umfangsschneidkanten anwendbar, deren Durchmesser sich in einer Richtung auf das körperferne Ende des Formfräsers progressiv verringert, um eine Nut zu formen, die die Form eines im wesentlichen gleichschenkligen Dreiecks hat, deren Breite sich in der Tiefenrichtung linear verringert, oder einen Fräser, der entworfen ist, um prinzipiell eine Oberfläche senkrecht zu seiner Achse zu erzeugen, oder andere Formfräser mit Umfangsschneidkanten, deren Durchmesser sich in der Axialrichtung ändern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die jeweilige eine der Schneidkanten zumindest ein gewelltes Teil mit einer Sinusform in einem Querschnitt, der in einer Ebene genommen worden ist, die die Neigungsfläche enthält, wobei das zumindest eine gewellte Teil in einem Abschnitt von der jeweiligen der Schneidkanten vorgesehen ist, in welchem eine Änderungsrate des Durchmessers der Schneidkanten in der Axialrichtung kleiner ist als der in dem anderen Abschnitt von der jeweiligen der Schneidkanten.
Das gewellte Teil, das in jeder Schneidkante vorgesehen ist, erstreckt sich nicht notwendigerweise über die gesamte Länge der Schneidkante. D. h., daß das gewellte Teil in lediglich dem Abschnitt der Schneidkante vorgesehen ist, in welchem die Änderungsrate des Durchmessers vergleichsweise gering ist, d. h. dem Abschnitt, der besonders erforderlich ist, um einen großen Grad an Schneidleistung zu haben.
Ferner kann die Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst werden, der ein Verfahren zur Formung einer Nut in einem festen Werkstück vorsieht, welche eine Konfiguration hat, die in einer Tiefenrichtung der Nut eine Breitenänderung hat und die eine Vielzahl von seitlich ausgeweiteten Abschnitten hat, die voneinander in der Tiefenrichtung beabstandet sind, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt zur Bewegung eines Formfräsers und des Werkstücks relativ aufeinander zu in einer Einzelrichtung, die zu einer Achse des Formfräsers senkrecht ist, wobei der Formfräser um die Achse gedreht wird, so daß die Nut vollständig geformt wird, um sich in der Einzelrichtung in dem Formfräser zu erstrecken, und zwar ohne Anwendung von anderen Fräsern, wobei der Formfräser einen Rotationskörperabschnitt aufweist, der zumindest eine Schneidkante und eine Konfiguration hat, die im wesentlichen mit der Konfiguration der Nut identisch ist.
In dem vorliegenden Verfahren kann die kompliziert oder unregelmäßig geformte Nut leicht und effizient mittels des erfindungsgemäß konstruierten Formfräsers geformt werden. Beispielsweise kann selbst die baumartige Nut gemäß 7 oder eine anderweitig geformte Nut, deren Breite sich in der Tiefenrichtung unregelmäßig ändert, mittels eines Einschußvorschubs (one-shot feed) des erfindungsgemäßen einzelnen Formfräsers in einer Einzelrichtung senkrecht zu der Achse geformt werden. Nach Vorbeschreibung ergibt der Formfräser der vorliegenden Erfindung die exzellente Schneidleistung und hat eine hohe Festigkeit an den Schneidkanten und eine große Gesamtfestigkeit, und zwar trotzdem sich der Durchmesser der Schneidkanten in der Axialrichtung ändert. Daher kann die kompliziert geformte Nut mittels des Formfräsers der Erfindung effizient geformt werden, und zwar mit einer Vorschubrate oder anderen Schneidbedingungen, die praktischen Anforderungen genügen.
Die obige Aufgabe und weitere Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung werden nach dem Studium der folgenden ausführlichen Beschreibung eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen verständlicher. Es zeigen:
1 eine Vorderseitenansicht teilweise im Querschnitt von einem Formfräser, der gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 aus 1;
3 eine Ansicht, die erhalten wird, indem ein Querschnitt des Formfräsers aus 1 aufgewickelt oder aufgerollt wird, und zwar um die Achse, wobei eine konstante Abnahmerate des Radialabstandes von der Achse zu einer Flankenfläche von jeder Schneidkante des Fräsers in der Umfangsrichtung gezeigt ist;
4 ein Querschnittsansicht entlang einer Ebene, die eine Neigungsfläche der Schneidkante des Formfräsers aus 1 enthält;
5 eine Ansicht, die ein Vergleichsbeispiel der Form eines Formfräsers zeigt, der gestaffelt eingerichtete Einschnürungen hat;
6 eine Ansicht, die einen Teil einer Gasturbine zeigt, in der eine Vielzahl von Blättern in den jeweiligen baumartigen Nuten angebracht sind, die in der Außenumfangsoberfläche einer Drehwelle gebildet sind;
7 eine vergrößerte Ansicht, die einen Querschnitt von jeder baumartigen Nut zeigt, die in einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung der Drehwelle genommen worden ist; und
8 eine Ansicht, die ein herkömmliches Verfahren zur Formung der baumartigen Nut gemäß 7 in einem Werkstück erläutert, in welchem Schneidschritte (a)–(e) in der alphabetischen Reihenfolge bewerkstelligt werden, so daß ein schraffierter Teil oder Teile in jedem Schritt weggeschnitten werden.
Mit Bezug auf die 1–4 ist ein Formfräser 30 gezeigt, der gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung konstruiert ist, um zur Formung von baumartigen Nuten 12 in der äußeren Umfangsoberfläche der Drehwelle 10 verwendet zu werden, in welcher jeweils Blätter 14 des Turbinenrads zur Befestigung an der Drehwelle 10 eingepaßt werden. Der Formfräser 30 ist zweckmäßig dimensoniert und konfiguriert, um die Nuten 12 zu bilden, von denen jede eine Tiefe von etwa 29,8 mm und verschiedene Breitenwerte an verschiedenen Abschnitten hat, und zwar etwa 21,5 mm an ihrem offenen Ende, und jeweils etwa 22,3 mm, 17,5 mm und 12,7 mm in ihren seitlich ausgeweiteten Abschnitten 16, 18, 20.
1 ist eine Vorderschnittansicht teilweise im Querschnitt, die den Formfräser 30 zeigt, während 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 aus 1 zeigt. Dieser Formfräser 30 hat einen Schaftabschnitt 32 und einen Rotationskörperabschnitt 34, die zueinander einstückig sind, wobei erwünscht ist, alle in 8(a)–(g) schattierten Teile in einem Einzelschritt auszuschneiden oder zu entfernen, und zwar mit einem Einzelschuß-Vorschubzug (one-shot feed pass) oder einer Bewegung relativ zu dem Werkstück, um die Nut 12 zu bilden. Der Körperabschnitt 34 hat drei Spannuten 36, die in seiner Außenoberfläche gebildet sind und um die Achse des Körperabschnitts 34 angeordnet sind, um voneinander gleichwinklig über einem Winkelabstand von 120° beabstandet zu sein, so daß während des Schneid- oder Fräsvorganges erzeugte Schneidspäne durch die Spannuten 36 gehen und vom Körperabschnitt 34 entfernt werden. Eine der in der Breite gegenüberliegenden Kanten jeder Spannut 36, die sich in der Drehrichtung des Formfräsers 30 an der stromabwärtigen Seite befindet, dient als eine Schneidkante zum Schneiden des Werkstücks, wenn der Formfräser 30 im Uhrzeigersinn angetrieben wird, und zwar gesehen in einer Längsrichtung weg von dem Schaftabschnitt 32 auf das körperferne Ende des Körperabschnitts 34 hin. Jede Schneidkante hat einen Umfangschneidkantenabschnitt 38 und einen Endschneidkantenabschnitt 40, der zu dem Umfangsschneidkantenabschnitt 38 angrenzend ist. Jede Spannut 36 ist um einen Steigungswinkel um etwa 10° um die Achse verdreht, um sich in der schraubenlinienförmigen Richtung zu erstrecken, und zwar genauer gesagt, um sich in der Längsrichtung weg von dem Schaftabschnitt 32 im Uhrzeigersinn auf das körperferne Ende des Körperabschnitts 34 hin zu erstrecken, so daß die durch die Spannut 36 gehenden Schneidspäne effizient von der Spannut 36 in Richtung auf den Schaftabschnitt 32 entfernt werden. Die Schneidkanten sind so aufeinander eingestellt, daß sie einen Durchmesser haben, der alternierend steigt und sich verringert, der sich jedoch generell verringert, während sich die Schneidkanten in der Längsrichtung weg von dem Schaftabschnitt 32 in Richtung auf das körperferne Ende des Körperabschnitts 34 erstrecken, so daß der Körperabschnitt 34 eine Konfiguration oder ein Profil hat, daß demjenigen der baumartig geformten Nut 12 entspricht. Es ist anzumerken, daß sich die Schneidkanten einander am körperfernen Ende des Körperabschnitts 34 treffen, so daß der Durchmesser der Schneidkanten am körperfernen Ende auf im wesentlichen null verringert wird.
Jede Schneidkante ist durch die Überschneidung einer Flankenfläche 42 und einer Neigungsfläche 41 geformt, die einen Neigungswinkel mit Bezug auf eine gerade Linie, die durch die Achse des Formfräsers 30 geht, und eine Nase oder einen Rand 44 (3) der Schneidkante hat, und zwar in einer querverlaufenden Querschnittsebene senkrecht zu der Achse. Der Neigungswinkel der Neigungsfläche 41 ändert sich mit der Änderung des Durchmessers in der Axialrichtung. Der Neigungswinkel beträgt etwa 16° an einem Axialteil der Schneidkante, der den größten Durchmesser hat und der dazu dient, den seitlich ausgeweiteten Abschnitt 16 der Nut 12 zu schneiden, was in 3 am besten zu sehen ist, und etwa –17° an einem Axialteil der Schneidkante, der den kleinsten Durchmesser hat und der dazu dient, den seitlich reduzierten Abschnitt zu schneiden, der zwischen den seitlich ausgeweiteten Abschnitten 18, 20 zwischengefügt ist.
Die Flankenfläche 42 hat einen vorbestimmten Freiwinkel θ bezüglich einer geraden Linie, die, an dem Rand 44, tangential zu einem Kreis verläuft, dessen Mitte sich an der Achse des Formfräsers 30 befindet und der denselben Durchmesser wie der Formfräser 30 hat, und zwar gemessen am Rand 44. Der Freiwinkel θ ist in der Axialrichtung im wesentlichen konstant gehalten, und zwar ungeachtet der Änderung des Durchmessers. 3 zeigt eine Ansicht der Flankenfläche 42, die dadurch erhalten wird, daß der querverlaufende Querschnitt des Formfräsers 30 aufgewickelt oder aufgerollt wird, und zwar um die Achse, wobei eine Abnahmerate des Radialabstandes von der Achse zu der Flankenfläche 42 von jeder Schneidkante des Formfräsers 30 in der Umfangsrichtung gezeigt ist. In dieser Ansicht gemäß 3 stellt eine gerade strichpunktierte Linie L den Umfang des Kreises dar, dessen Mitte an der Achse des Formfräsers 30 liegt und der denselben Durchmesser wie der Formfräser 30 hat, und zwar gemessen am Rand 44. Die Flankenfläche 42 wird mittels einer im wesentlichen geraden durchgezogenen Linie dargestellt, die mit 42 bezeichnet ist und die gerade strichpunktierte Linie L im vorbeschriebenen Freiwinkel θ schneidet. Wie aus der Ansicht gemäß 3 ersichtlich ist, ist der Radialabstand von der Achse zu der Flankenfläche 42 in der Umfangsrichtung des Formfräsers 30 linear reduziert, so daß die Flankenfläche 42 im Querschnitt eine im wesentlichen gewölbte Form hat, wie in 2 gezeigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Breite des Randes 44 jeder Schneidkante, gemessen in der Umfangsrichtung, im wesentlichen null, während der Freiwinkel θ bei etwa 12° liegt.
Jede Schneidkante hat gewellte Teile 48, die jeweils eine sinusförmige Form haben, und zwar im Querschnitt entlang einer Ebene, die die Neigungsfläche enthält, wie in 4 gezeigt ist, so daß der Durchmesser an jedem gewellten Teil 48 sich gleichmäßig ändert. Die gewellten Teile 48 können in Axialabschnitten jeder Schneidkante vorgesehen werden, in der eine Änderungsrate des Durchmessers relativ zu einer Axiallänge des Abschnittes kleiner ist als in den anderen Axialabschnitten der Schneidkante. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die gewellten Teile 48 in Axialabschnitten jeder Schneidkante vorgesehen, in der der Durchmesser in der Längsrichtung weg von dem Schaftabschnitt 32 in Richtung auf das körperferne Ende des Körperabschnitts 34 progressiv abnimmt. Das sinusförmig gewellte Teil 48 besteht aus einer Abfolge von Aussparungen und Vorsprüngen, die alternierend in einer vorbestimmten Teilung (pitch) gebildet sind, und zwar entsprechend einer Teilung (pitch) zwischen den entsprechenden Punkten der benachbarten Vorsprünge und Aussparungen. Eine Höhe oder Tiefe D der sinusförmigen Vorsprünge und Aussparungen gemessen senkrecht zu der Flankenfläche 42 beträgt 0,3 mm. Jede Aussparung und jeder Vorsprung hat jeweils vorbestimmte Krümmungsradien R1 und R2, die beide etwa 0,5 mm betragen.
Die sinusförmig gewellten Teile 48 jeder Schneidkante sind in der Axialrichtung phasenversetzt zu denen der beiden anderen Schneidkanten. Genauer gesagt ist die Phase der Sinuswelle der gewellten Teile 48 jeder Schneidkante in der Axialrichtung des Formfräsers 30 relativ zu jenen der beiden anderen um einen Quotienten der Teilung (pitch) der Sinuswellen zu der Anzahl der Schneidkanten (Teilung)/(Anzahl von Schneidkanten) umfangsseitig benachbart. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Axialversatzabstand der Phase der Sinuswellen des gewellten Teiles 48 der drei Schneidkanten gleich einem Drittel der Teilung (pitch). Es ist anzumerken, daß jedes gewellte Teil 48 in der Flankenfläche 42 geformt ist, um sich von dem Rand 44 zu dem stromabwärtigen Ende oder dem Rückstand der Flankenfläche 42 in den Umfang des Formfräsers 30 zu erstrecken.
In dem Formfräser 30 der vorliegenden Erfindung wird der Freiwinkel θ der Flankenfläche 42 von jeder Schneidkante konstant bei etwa 12° gehalten, und zwar über die gesamte Axiallänge der Schneidkante 38 und ungeachtet der Änderung des Axialdurchmessers. Der konstante Freiwinkel θ der Flankenfläche 42 ist effektiv, um eine große Festigkeit in dem diametral kleinen Teil der Schneidkante zu gewährleisten (das dazu dient, den seitlich reduzierten Abschnitt der Nut 12 zu schneiden, der zwischen den seitlich ausgeweiteten Abschnitten 18, 20 zwischengefügt ist), und um auch eine große Schneidleistung in dem diametral großen Teil der Schneidkante zu gewährleisten (das dazu dient, den seitlich ausgeweiteten Abschnitt 16 der Nut 12 zu schneiden).
Ferner wird der Radialabstand der Flankenfläche 42 von der Achse progressiv in der Umfangsrichtung weg von jeder Schneidkante reduziert, so daß die im wesentlichen gerade Linie gemäß 3, die die Flankenoberfläche 42 darstellt, die gerade strichpunktierte Linie L überschneidet, die den Umfang des vorbeschriebenen Kreises an dem Freiwinkel θ darstellt, wie in 3 gezeigt, so daß die Flankenfläche 42 in dem Querschnitt die im wesentlichen gewölbte Form hat. Die somit geformte Flankenfläche 42 ist wirkungsvoll, um die Schneidkante mit einer ausreichenden Schnittschärfe zu versehen, wobei eine große Festigkeit der Schneidkante und eine große Gesamtfestigkeit des Formfräsers erzielt wird.
Weiterhin schließt jede Schneidkante die gewellten Teile 48 ein, von denen jedes die sinusförmige Form im Querschnitt gemäß 4 hat. Jedes sinusförmig gewellte Teil 48 besteht aus einer Abfolge von Aussparungen und Vorsprüngen, die jeweils den vorbestimmten Krümmungsradius haben, so daß der Durchmesser in dem gewellten Teil 48 sich nicht stufenartig sondern gleichmäßig ändert. Die Phase der Sinuswelle der gewellten Teile 48 jeder Schneidkante ist axial von jenen der umfangsseitig benachbarten Schneidkanten versetzt, und zwar um den Quotienten der Sinuswellenteilung zur Anzahl der Schneidkanten. Daher werden im Fräsvorgang erzeugte Schneidspäne effektiv in kleine Stücke gebrochen, von denen jedes ein Ausmaß hat, das mittels der Teilung (pitch) der sinusförmig gewellten Teile 48 bestimmt wird, wodurch die Schneidleistung des Formfräsers 30 verbessert wird. Die Versatzphasenanordnung in den gewellten Teilen 48 ist effektiv, um auch die Gleichmäßigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks zu verbessern.
Nach Vorbeschreibung verleiht der Formfräser 30 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die exzellente Schneidleistung und hat die große Festigkeit der Schneidkanten und des gesamten Formfräsers, und zwar trotz der Änderung im Durchmesser der Schneidkanten in der Axialrichtung. Die baumartige Nut 12 gemäß 7 oder eine anderweitig geformte Nut, deren Breite in der Tiefenrichtung unregelmäßig geändert wird, kann mittels eines Einzelschußvorschubzuges (one-shot feed pass) oder eines Einzelzuges (single pass) des einzelnen Formfräsers 30 geformt werden, und zwar mit einer Vorschubrate und anderen Schneidbedingungen, die praktischen Anforderungen genügen. Es ist anzumerken, daß der Formfräser 30 Dimensionen haben kann, die, falls erforderlich, etwas kleiner sind als die Solldimensionen der zu bildenden Nut, so daß ein anderer Formfräser mit Dimensionen, die im wesentlichen den Solldimensionen der Nut gleichen, zusätzlich angewendet wird, um die Innenoberfläche der Nut zu bearbeiten, die mittels des vorliegenden Formfräsers 30 geschnitten worden ist, wodurch die Oberflächenbeschaffenheit der Nut 12 weiter verbessert wird.
Ein Versuch wurde durchgeführt zur Feststellung der Schneidschärfe, der behandelten Oberfläche und einer weiteren Schneidleistung des Formfräsers der vorliegenden Erfindung. In dem Versuch wurden ein Fräser eines A-Typs als ein Vergleichsprobenstück und ein Fräser eines B-Typs, das gemäß dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel konstruiert wurde, verwendet zur Formung von Nuten in einem Werkstück, und zwar mit 360 UpM (Umdrehung pro Minute) bei verschiedenen Vorschubraten, d. h. unter Schneidbedingungen, wie sie unten spezifiziert sind. Der Fräser des A-Typs war dem Fräser des B-Typs der vorliegenden Erfindung in Ausmaßen und in der Konstruktion identisch, ausgenommen der Form von Einschnürungen oder Wellungen der Schneidkanten, wie in Tabelle 1 angedeutet ist. Genauer gesagt wurde der Fräser des A-Typs mit sechs V-förmigen Einschnürungen 50 versehen, so daß zwei der V-förmigen Einschnürungen 50 in jeder Schneidkante geformt wurden, wie in 5 gezeigt, während der Fräser des B-Typs mit den Einschnürungen in der Form der gewellten Teile 48 versehen wurden, wie vorbeschrieben ist. Die V-förmigen Einschnürungen 50 des Fräsers des A-Typs sind derart angeordnet, daß die Einschnürungen 50 der benachbarten Schneidkanten voneinander axial versetzt sind, wie in 5 gezeigt.
(Schneidzustand)

(a) Schneidtiefe: etwa 30 mm
(b) Material des Werkstücks: SNCM439 (90HRB) – JIS
(c) Schneidflüssigkeit: UH75 (Öl, JIS 2–5, Yushiro Chemical Industry Co., Ltd.)
(d) Bearbeitungswerkzeug: Bearbeitungszentrum MCV-520 der vertikalen Bauart (OKK; Osaka Kiko Ltd.)

[TABELLE 1]

Fräser	Anzahl von Schneidkanten	Steigungswinkel	Bereich des Neigungswinkels	Freiwinkel	Form von Einschnürungen
A-Typ	3	10°	16°–17°	12°	Einschnürung 50
B-Typ	3	10°	16°–17°	12°	Wellung 48

[TABELLE 2]

Fräser	A-Typ	A-Typ	A-Typ	B-Typ	B-Typ	B-Typ	B-Typ
Drehzahl	360 UpM	360 UpM	360 UpM	360 UpM	360 UpM	360 UpM	360 UpM
Vorschubrate	16 mm/min	24 mm/min	32 mm/min	16 mm/min	24 mm/min	32 mm/min	48 mm/min
Schneidschärfe	exzellent	gut	angemessen	exzellent	exzellent	exzellent	exzellent
Vibration	sehr wenig	tolerierbar	sehr stark	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig	wenig
Zittern	sehr wenig	sehr stark	sehr stark	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig
Oberflächenbeschaffenheit	exzellent	schlecht	schlecht	exzellent	exzellent	exzellent	gut
Verschleiß	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig
Frässpäne	keine	keine	keine	keine	keine	keine	keine
Schneidwiderstand X	200 kgf	280 kgf	340 kgf	190 kgf	260 kgf	300 kgf	420 kgf
Schneidwiderstand Y	170 kgf	300 kgf	360 kgf	160 kgf	200 kgf	240 kgf	320 kgf
Schneidwiderstand Z	30 kgf	70 kgf	70 kgf	30 kgf	40 kgf	50 kgf	70 kgf

Tabelle 2 zeigt ein Versuchsergebnis. Die "Schneidschärfe", "Vibration", "das Zittern" und die "Oberflächenbeschaffenheit" wurden bewertet, und zwar auf der Grundlage der fünf Sinne von Prüfern, die den Test durchgeführt haben, und zwar in vier Güten, d. h. "exzellent"-"gut"-"angemessen"-"schlecht", oder "sehr wenig"-"wenig"-"tolerierbar"-"sehr stark". Die "Schneidschärfe" wurde durch Beobachtung der Abfuhr von Spänen während des Fräsbetriebs bewertet. Die "Vibration" stellt die Vibration der Gesamtheit des Bearbeitungswerkzeugs dar, die während des Fräsbetriebs aufgetreten ist. Das Auftreten des "Zitterns" wurde basierend auf der Amplitude und dem Ton des Schneidgeräusches erfaßt. Die "Oberflächenbeschaffenheit" wurde vergleichend bewertet, und zwar mittels visueller Eindrücke der jeweiligen behandelten Oberflächen. Der Schneidwiderstand X stellt einen Schneidwiderstand in der Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Nut dar. Der Schneidwiderstand Y stellt einen Schneidwiderstand in der Erstreckungsrichtung der Nut dar. Der Schneidwiderstand Z stellt einen Schneidwiderstand in der Tiefenrichtung der geformten Nut dar. Der Schneidwiderstand in jeder Richtung wurde mittels eines Verformungsmeßgerätes oder eines anderen Lastsensors gemessen, wobei jeder Wert (kgf), der in der Tabelle gezeigt ist, die Spitzenlast während des Fräsvorgangs darstellt.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, hat der Fräser des A-Typs keine zufriedenstellende Leistung bei einer Vorschubrate dargelegt, die größer als 16 mm/min war, während die Schneidkante des B-Typs eine zufriedenstellende Leistung darlegte, und zwar selbst in einer Vorschubrate so groß wie 32 mm/min. D. h. daß der Fräser des B-Typs den Fräsbetrieb gestattete, welcher um das 2- oder mehrfache effizienter war als mit dem Fräser des A-Typs.
Ein weiterer Versuch wurde unter Anwendung des Fräsers des C-Typs als ein Vergleichsbeispiel und eines Fräsers des D-Typs, das erfindungsgemäß konstruiert worden ist, durchgeführt, wie in Tabelle 3 gezeigt ist. Die Fräser dieser beiden Typen wurden verwendet, um eine baumartige Nut zu formen, die eine Tiefe und eine Breite haben, die im wesentlichen doppelt so groß wie jene der vorbeschriebenen Nut 12 ist, und zwar in einem Werkstück mit 180 UpM bei verschiedenen Vorschubraten, d. h. unter Schneidbedingungen, wie unten spezifiziert. Der Fräser des C-Typs war identisch mit dem Fräser des D-Typs der vorliegenden Erfindung, und zwar in Ausmaß und Konstruktion, ausgenommen der Form von Einschnürungen oder Wellungen, wie in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 4 zeigt ein Ergebnis des Versuchs. Wie in dem vorbeschriebenen Versuch wurden die "Schneidschärfe", "Vibration", das "Zittern" und die "Oberflächenbeschaffenheit" in den vier Güten auf der Grundlage der fünf Sinne der Prüfer bewertet.
(Schneidzustand)

(a) Schneidtiefe: etwa 62 mm
(b) Material des Werkstücks: SNCM 439 (90HRB) – JIS
(c) Schneidflüssigkeit: UH75 (Öl, JIS 2–5, Yushiro Chemical Industry Co., Ltd.)
(d) Bearbeitungswerkzeug: Bearbeitungszentrum MCV-520 der Vertikalbauart (OKK; Osaka Kiko Co., Ltd.)

[TABELLE 3]

Fräser	Anzahl von Schneidkanten	Steigungswinkel	Bereich des Hakenwinkels	Freiwinkel	Form von Einschnürungen
C-Typ	3	10°	16°–21°	10°	Einschnürung 50
D-Typ	3	10°	16°–21°	10°	Wellung 48

[TABELLE 4]

Fräser	C-Typ	D-Typ	D-Typ	D-Typ	D-Typ
Drehzahl	180 UpM	180 UpM	180 UpM	180 UpM	180 UpM
Vorschubrate	10 mm/min	10 mm/min	20 mm/min	30 mm/min	40 mm/min
Schneidschärfe	schlecht	angemessen	angemessen	angemessen	angemessen
Vibration	sehr stark	tolerierbar	tolerierbar	tolerierbar	tolerierbar
Zittern	sehr stark	wenig	wenig	tolerierbar	tolerierbar
Oberflächenbeschaffenheit	schlecht	gut	gut	gut	angemessen
Verschleiß	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig	sehr wenig
Frässpäne	keine	keine	keine	keine	keine
Schneidwiderstand X	360 kgf	500 kgf	600 kgf	700 kgf	900 kgf
Schneidwiderstand Y	700 kgf	450 kgf	700 kgf	900 kgf	1200 kgf
Schneidwiderstand Z	180 kgf	100 kgf	160 kgf	180 kgf	200 kgf

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, zeigt der Fräser des C-Typs keine ausreichende Leistung, und zwar selbst nicht bei einer Vorschubrate von 10 mm/min, während der Fräser des D-Typs eine zufriedenstellende Leistung selbst bei einer Vorschubrate so groß wie 40 mm/min zeigte.
Während das derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung lediglich zu Veranschaulichungszwecken beschrieben worden ist, ist verständlich, daß vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels begrenzt ist, sondern mit verschiedenartigen Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen ausführbar ist.
Beispielsweise kann, während der Fräser 30 des oben veranschaulichten Ausführungsbeispiels drei Schneidkanten hat, die Anzahl der Schneidkanten zweckmäßig geändert werden.
Während jede Spannut 36, die in dem Fräser 30 geformt ist, sich in der schraubenlinienförmigen Richtung erstreckt, kann die Spannut 36 so geformt sein, daß sie sich parallel zu der Achse erstreckt, so daß sich auch jede Schneidkante in der Axialrichtung erstreckt.
Während jede Schneidkante in dem Fräser 30 mittels des entsprechenden Teils des Körperabschnitts 34 aufgebaut ist, kann die Schneidkante durch einen Schneideinsatz oder Einsätze aufgebaut werden, die von dem Körperabschnitt 34 herausnehmbar sind.
Es ist verständlich, daß die vorliegende Erfindung mit verschiedenartigen weiteren Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen ausführbar ist, die dem Fachmann offensichtlich sind, und zwar ohne vom Geist und Bereich der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
Ein Fräser 30 hat: einen Rotationskörperabschnitt 34 mit a einer Vielzahl von Spannuten 36, die in dem Körperabschnitt geformt sind, um sich generell axial zu erstrecken und die um die Achse angeordnet sind, um voneinander winkelmäßig beabstandet zu sein, und b Schneidkanten 38, die so zusammenwirken, daß sie einen Durchmesser haben, der sich in der Axialrichtung so ändert, daß der Körperabschnitt eine erwünschte Konfiguration hat. Der Fräser wird um die Achse gedreht, um in einem festen Werkstück 10 eine Nut 12 zu formen, deren Konfiguration der erwünschten Konfiguration entspricht. Jede der Schneidkanten ist mittels einer Überschneidung einer Neigungsfläche 40 und einer Flankenfläche 42 definiert, die einen vorbestimmten Freiwinkel hat, der in der Axialrichtung konstant ist, und zwar ungeachtet der Änderung des Durchmessers.

Claims

Formfräser (30) zum Fräsen einer Nut (12) mit mindestens einer Hinterschneidung in nur einem Arbeitsgang, mit einem Rotationskörperabschnitt (34) mit in Axialrichtung abwechselnd zu- und abnehmenden Durchmessern, mit mindestens einer Spannut (36), die sich in Axialrichtung des Rotationskörperabschnitts erstreckt und die an dessen Außenumfang angeordnet ist, und mindestens einer Schneidkante (38), die durch eine der Längskanten der Spannut ausgebildet ist, wobei die Spannut sich über die gesamte Länge des Rotationskörperabschnitts erstreckt und an ihrer Schneidkante einen vorgegebenen, über die gesamte axiale Länge der Spannut konstanten Freiwinkel (θ) aufweist, wobei eine jeweilige der Schneidkanten (38) zumindest ein gewelltes Teil (48) einschließt, das in einem Querschnitt davon, der in einer Ebene genommen wurde, die die Neigungsfläche (41) enthält, eine sinusförmige Form hat, die aus einer Abfolge von Aussparungen und Vorsprüngen besteht, die alternierend in einer vorbestimmten Teilung in der axialen Richtung eingerichtet sind, und wobei eine Phase des zumindest einen gewellten Teils von der jeweiligen der Schneidkanten in der Axialrichtung von einer Phase des zumindest einen gewellten Teils in einer der Schneidkanten versetzt ist, die nicht die jeweilige der Schneidkanten ist.
Formfräser (30) nach Anspruch 1, wobei eine Flankenfläche (42) in einem querverlaufenden Querschnitt des Rotationskörperabschnitts (34) eine im wesentlichen gewölbte Form hat, so dass in dem querverlaufenden Querschnitt ein Radialabstand von der Achse zu der Flankenfläche in einer Umfangsrichtung des Rotationskörperabschnitts weg von jeder Schneidkante in einer im wesentlichen konstanten Rate reduziert wird.
Formfräser (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phase des zumindest einen gewellten Teiles (48) der jeweiligen der Schneidkanten (38) von einer Phase des zumindest einen gewellten Teils von einer der Schneidkanten versetzt ist, die umfangsseitig benachbart ist zu der jeweiligen der Schneidkanten, und zwar um einen Betrag, der einem Quotienten der Teilung zur Anzahl der Schneidkanten entspricht.
Formfräser (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede der Aussparungen einen vorbestimmten ersten Krümmungsradius (R1) hat, während jeder der Vorsprünge einen vorbestimmten zweiten Krümmungsradius (R2) hat, so dass der Durchmesser der Schneidkanten in dem zumindest einen gewellten Teil (48) sich gleichmäßig ändert.
Formfräser (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede aus der Vielzahl von Spannuten (36) mittels eines vorbestimmten Steigungswinkels um die Achse verdreht ist, so dass diese sich in einer schraubenlinienförmigen Richtung des Rotationskörperabschnitts (34) erstrecken.
Formfräser (30) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Neigungsfläche (41) einen vorbestimmten Neigungswinkel bezüglich einer geraden Linie hat, die durch die Achse geht und die senkrecht zu der Linie ist, die tangential zu dem Kreis in der querverlaufenden Querschnittsebene verläuft, wobei der Neigungswinkel sich mit einer Änderung des Durchmessers der Schneidkanten in der Axialrichtung ändert.
Formfräser (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Schaftabschnitt (32), der mit dem Rotationskörperabschnitt (34) einstückig ist.
Formfräser (30) nach Anspruch 7, wobei der Durchmesser der Schneidkanten in der Axialrichtung alternierend ansteigt oder sich verringert, um in einer Richtung weg von dem Schaftabschnitt (32) auf ein körperfernes Ende des Rotationskörperabschnitts (34) hin sich generell zu verringern, so dass der Rotationskörperabschnitt zumindest ein diametral großes Teil und zumindest ein diametral kleines Teil hat, die in der Axialrichtung alternierend angeordnet sind, um eine christbaumförmige Konfiguration zu bekommen, wobei der Formfräser um die Achse gedreht wird und in einer Richtung senkrecht zu der Achse bewegt wird, um eine Nut (12) zu formen, deren Konfiguration der christbaumartigen Konfiguration in einem Werkstück (10) entspricht.
Formfräser (30) nach Anspruch 8, wobei jeweils eine der Schneidkanten (38) zumindest ein gewelltes Teil (48) mit einer Sinusform in einem Querschnitt hat, der in einer Ebene genommen worden ist, die die Neigungsfläche (41) enthält, wobei das zumindest eine gewellte Teil in einem Abschnitt von der jeweiligen der Schneidkanten vorgesehen ist, in welchem eine Änderungsrate des Durchmessers der Schneidkanten in der Axialrichtung kleiner ist als der in dem anderen Abschnitt von der jeweiligen der Schneidkanten.
Formfräser (30) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Neigungsfläche (41) einen vorbestimmten Neigungswinkel bezüglich einer geraden Linie hat, die durch die Achse geht und die zu der Linie senkrecht ist, die tangential zu dem Kreis in der querverlaufenden Querschnittsebene verläuft, wobei der Neigungswinkel sich mit einer Änderung des Durchmessers der Schneidkanten in der Axialrichtung ändert, so dass der Neigungswinkel einen positiven Wert in dem diametral grossen Teil und einen negativen Wert in dem diametral kleinen Teil hat.
Formfräser (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Vielzahl von Schneidkanten (38, 40) einander an einem körperfernen Ende des Rotationskörperabschnitts (34) treffen.
Formfräser (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jede der Schneidkanten zumindest einen Schneideinsatz aufweisen, der von dem Rotationskörperabschnitt (34) herausnehmbar ist.
Verfahren zur Formung einer Nut (12) mit mindestens einer Hinterschneidung in einem festen Werkstück (10) mit einem Formfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in nur einem Bearbeitungsschritt.