DE2011014A1

DE2011014A1 - Spiralförmiger Stirnfräser

Info

Publication number: DE2011014A1
Application number: DE19702011014
Authority: DE
Inventors: Victor Troy Mich. Milewski (V.St.A.). P
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1969-03-10
Filing date: 1970-03-09
Publication date: 1970-10-15
Also published as: FR2037843A5; BE746960A; SE357147B; CA917894A; GB1247479A; DE2011014B2; LU60487A1; NL7003136A; US3579777A

Description

dr.ing. H. NEGENDANK dipl,ing H. HAUCK - bipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHKN ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 - NEUER WALL 41

TEI.. 367428 tJND 36-41 10

ΤΪ1ΕΟΙ1. ΚΕβΕΒΑΡΑΙΚΜΤ HAMBURG

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTH, 23

TE I...1 38 (15 80

TBlEOR. NEOEDiPATENT

HAMBURG,

Spiralförmiger Stirnfräser.

Werkzeuge mit spiralförmiger Schneidkante sind allgemein bekannt und werden zum Tiefschneiden, Profilschneiden, Flachnutenfräsen und so weiter verwendet. Sie eignen sich insbesondere zur Bearbeitung schwer bearbeitbarer Metalle, für welche die Spanleistung und die Lebensdauer des Werkzeugs vermittels eines Abscherschnittes und die Fähigkeit, die Späne zu krümmen und entlang der spiralförmigen Auskehlungen abzuführen, verbessert werden. Daher sind diese Werkzeuge von zunehmendem Interesse für Hersteller von Flugzeugen und Strahltriebwerken, sowie für andere Betriebe, zumal sich die Bearbeitung der schwerer bearbeitbaren.Metalle auch auf andere Gebiete ausbreitet.

Zur Zeit.weisen die meisten Werkzeuge mit spiralförmiger Schneidkante angeschweißte oder angelötete Schneidblätter auf, die auf die genaue Größe geschliffen sind. Obwohl bereits versucht worden ist, Wegwerf™Werkzeuge einzuführen, die spiralförmige

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Schneidblätter aufweisen, welche nach Gebrauch weggeworfen werden können, war keiner dieser Versuche besonders erfolgreich, da diese bekannten Werkzeuge schwerwiegende Nachteile aufweisen.

Bei den meisten Werkzeugen mit spiralförmiger Schneidkante und unter Verwendung austauschbarer Schneidblätter oder Einsätze wird in den Schlitzen für die Einsätze eine Keileinspannung angewandt. Dadurch wird zur Aufnahme des Keils ein größerer Schlitz benötigt, wodurch wiederum die Festigkeit des Werkzeugschaftes entsprechend verringert wird. Dieser Nachteil wirkt sich besonders bei Werkzeugen kleinen Durchmessers ungünstig aus. Außerdem muß ein drittes Teil hergestellt und gehandhabt werden und muß in der Lage sein, eine feste Halterung und einen ausreichend hohen Einspanndruck für alle bei der Bearbeitung vorkommenden Werkstoffe und Schnittgeschwindigkeiten zu bewirken.

Weiterhin ergibt sich die Schwierigkeit, eine gute Halterung für den Keil in dem Gebiet der Spanlücke des Werkzeuges zu schaffen, ohne dabei die Spanabführung oder das Krümmen der Späne nachteilig zu beeinflussen. In vielen Fällen lassen sich bestimmte Spiralwinkel für die Schneidblätter und/oder radiale Ansatzwinkel für die Schneidkanten nicht verwirklichen, ohne zugleich andere Probleme hervorzurufen, so daß es in der Praxis vorteilhafter ist, geschweißte oder gelötete Werkzeuge zu verwenden.

Ku beatelit daher ο in bedarf für den einfachereren Kinsatz austauschbarer spiralförmiger Kins'itze von Werküeufien mit spiralförmiger Schneidkante, welche keine Keileinspannimp oder eine

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ähnliche Vorrichtung besitzen, durch welche der Aufnahmeschiltζ für den Einsatz vergrößert sein muß, und welche einen ausreichend hohen Einspanndruck für alle zu bearbeitenden Werkstoffe und alle vorkommenden Schnittgesehwindigkeiten gewährleisten, ohne dadurch die Spanabhebung und -abführung in den Spanlücken des Werkzeuges nachteilig zu beeinflussen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug mit spiralför- j miger Schneidkante und austauschbaren Schneideinsätzen zu schaffen, für welche.keine Keileinspannung oder eine ähnliche Vorrichtung in den Aufnahmeschlitzen für die Einsätze erforderlich ist.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Schneidwerkzeug, welches aus einem Werkzeugschaft mit einem Schlitz zur Aufnahme eines Schneideinsatzes und einer an diesen Schlitz anschließenden und in dem äußeren Umfang unter einem Spiralwinkel ausgebildeten Spanlücke besteht, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft mit einem durch die Basis des Schlitzes unter einem m gleichen Spiralwinkel axial angeordneten Spalt, durch den die sich gegenüberliegenden Seitenwände des Schlitzes auf entgegengesetzten Seiten des Schlitzes befinden, und einer durch den Schaft verlaufenden und den Spalt schneidenden Vorrichtung versehen ist, welche dazu dient, den Spalt zu schließen und.die Seitenwände des Schlitzes in einen Einspanneingriff mit einem sich in dein Aufnahme schlitz für den .Einsatz befindlichen Schneideinsatz zu bringen.

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Die spiralförmigen Schlitze sind so ausgebildet, daß sie nur die Schneideinsätze aufnehmen können, wobei ihre Basis oder Bodenfläche einen zwischen den sich gegenüberliegenden Schlitzen befindlichen Spalt aufweist, der frei durch den Werkzeugschaft hindurchgeführt ist und dem Spiralwinkel der Schlitze folgt. Dadurch entsteht ein gegabelter und mit Auskehlungen versehener Schaft, wobei die sich gegenüberliegenden Seitenwände jedes Schlitzes auf gegenüberliegenden Auskehlungen des Werkzeugschaftes liegen. Der einzige zusätzliche Teil ist eine Querschraube, die dazu dient, die Auskehlungen des Schaftes zusammenzuziehen, die Schlitze für die Einsätze zu schließen und die Einsatzblätter sicher in ihrer Lage zu halten.

Obwohl Werkzeuge mit Schlitzausnehmungen für Schneideinsätze in Verbindung mit einer Klemmschraube zur Befestigung der Einsätze durch Zusammenziehen der Schlitzwände bekannt sind, wird die Verwendung einer gemeinsamen Aussparung zwischen den beiden Schlitzen für die Einsätze und einer gemeinsamen Klemmschraube zur Befestigung der beiden voneinander getrennten Einsätze erst durch die vorliegende Erfindung offenbart.

Die Erfindung stellt eine weitere Verbesserung dar, insofern als Schneideinsätze mit Spiralwinkeln ebenfalls vermittels einer gemeinsamen Aussparung in der Form eines gemeinsamen Spaltes, welcher dem Spiralwinkel der Schlitze oder Nuten für die Einsätze folgt, angeordnet werden können. Auf diese Weise befinden sich in don Spanlücken von Werkzeugen mit spiralförmiger Schneidkante

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keine Hindernisse für die freie Abführung und Ausbildung der Späne, die Halterung kann vermittels einer festen Wand erfolgen, und es läßt sich ein wesentlich -größerer Bereich von Spiral^- und Radialansatzwinkeln als bei bekannten Werkzeugen verwenden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig, 1 ist ein seitlicher Aufriß eines entsprechend der

erfindungsgemäßen Lehre hergestellten spiralför- ä migen Stirnfräsers mit zwei Auskehlungen.

Fig. 2 ist eine Teilansicht des in Fig. 1 dargestellten

und um 90 um seine Achse gedrehten spiralförmigen Stirnfräsers und gestattet einen besseren Blick auf einen der Schneideinsätze.

Fig. 3 ist eine endseitige Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Werkzeugs. '

Fig. 4 ist ein Querschnitt in einem größeren Maßstab,in

der Ebene der Linie 4-4 der Fig. 1 und in Blick- m richtung der Pfeile, wobei die Schneideinsätze herausgenommen sind.

Fig. 5 ist ein teilweise im Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 3 und in Blickrichtung der Pfeile dargestellter Aufriß des spiralförmigen Fräsers.

Das in den Zeichnungen dargestellte Werkzeug IO ist ein aus einem Stück bestehender spiralförmiger Stinrfraser mit zwei Auskehlungen und einem' Mittelspalt zur mechanischen Halterung eines Paares diametral angeordneter spiralförmiger Schneidein-

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sätze oder Einsatzblätter 12 und 14.

Der Werkzeugschaft 16 weist einen Werkzeugkopf 18 auf, in welchem sich Blattschlitze 20 und 22 befinden, welche den Spiralwinkel der Schneideinsätze 12 und 14 und den gewünschten radialen Ansatzwinkel für die Schneidkante derselben ermöglichen. Auf den Schneidseiten der Blattschlitze befinden sich Spanausnehmungen oder SpanlUcken 24 und 26, welche den Spiralwinkeln der Blätter oder Einsätze folgen, wobei der Fuß oder Schaft jeder einen Einsatz tragenden Auskehlung 28 und 30 entsprechend dem hinter dem Schneidsteg der Schneideinsätze erforderlichen Raumbedarf bemessen ist.

In den Figuren 3 und 4 ist ein Sägeschnitt oder Spalt 32 dargestellt, der eich in Radialrichtung quer durch die axiale Mittellinie des Werkzeuges zwischen den beiden Blattschlitzen 20 und 24 erstreckt. Diese Ausbildung ist aus allen Querschnitten zu ersehen, wobei jedoch der Spalt in Wirklichkeit dem Spiralwinkel der beiden Spiralschlitze folgt und somit einen mittleren Spalt unter einem Spiralwinkel darstellt, welcher die beiden Auskehlungen in der dargestellten Konstruktion bildet. Der Spiralspalt 32 kann durch ein Sägeblatt hergestellt werden, das so ausgerichtet ist, daß es an den Ecken der beiden Blattschlitze 20 und ti2 gerade vorbeiläuft, wobei entweder das Sägeblatt oder das Werkzeug gedreht wird, um bei fortschreitendem Schnitt den gewünschten Spiralwinkel zu ergeben. Der Spalt kann auch bei der Herstellung des Werkzeugochafteo ausgebildet werden und muß nicht unbedingt die Form einer geraden, in Radialrichtung durch den Werkzeug-

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schaft verlaufenden Linie aufweisen.

Durch den Spalt 32 befinden sich die gegenüberliegenden Seiten 34 und 36 jedes Blattschlitzes auf unterschiedlichen Auskehlungen des Werkzeugs. Außerdem bildet der Spalt eine gemeinsame Aussparung unten in der Basis oder Bodenwand 38 jedes Schlitzes, wodurch erreicht wird, daß sich die Schlitzwände zusammenziehen lassen und einen Einsatz zwischen sich einspannen. Zu diesem Zweck dient eine Befestigungs- oder Klemmschraube 40, die sich ä zwischen den beiden Auskehlungen des Werkzeuges befindet und sich quer über den Spalt 32 erstreckt. Der Schraubenkopf 42 wird von einer Ausnehmung 44 in der einen Spanlücke aufgenommen, während der Gewindeabschnitt 46 in eine Gewindebohrung 48 eingeschraubt ist, welche sich in der gegenüberliegenden Spanlücke befindet. Vermittels eines Schultersitzes 50 für den Schraubenkopf und eines Zwischenraums 52 an dem Spalt 32 wird das. Schliessen der Auskehlung ermöglicht, wenn die Schraube angezogen wird.

Die Klemmschraube 40 muß nicht unbedingt die in der hier darge- f| stellten Ausführung durch die Spanlücken durchgeführt sein. Diese können sich in manchen Fällen unter einem Winkel zu dem Spalt 32 befinden, so daß die Ausnehmung 44 und die Bohrung 48 zum größten Teil oder ganz innerhalb des Fußes oder Schaftes jeder Auskehlung 28 oder 30 liegen.

Eine Feststellschraube 54 niit einem unterhalb der Schraube befindlichen Messinßfuß ^rj6 ist zum Zwecke eines VerriegelungseingrilTf3 rrrit der Klemmschraube in dem Ende des Werkzeuges angeordnet. Der M'eesirißfuß dient dabei zum Schutz des Gewindes

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der Klemmschraube 40.

Figur 5 zeigt, daß der Spalt 32 etwas über das Ende des Spiralschlitzes hinaus vorsteht und eine Bohrung 58 an seinem Ende aufweist. Dadurch wird die Strecke für den Sägeschnitt verringert und eine ausreichendgroße Fläche für die Spannungen beim Schließen des Spaltes erhalten, so daß es nicht zu Bruch- ^ spannungen in diesem Gebiet kommen kann.

Es soll nochmals auf die Blattschlitze 20 und 22 zurückgekommen werden, wobei darauf hinzuweisen ist, daß der Spalt 32 zu einer gewissen Verbreiterung der Schlitze führt, wenn der Spalt nach Ausbildung der Schlitze für die Einsätze ausgebildet wird. Obwohl die Einsätze nach dem Lösen der Klemmschraube HO einen verhältnismäßig lockern Paßsitz haben sollen, so daß sie sich leicht herausnehmen und austauschen oder unterlegen lassen, sollte der Paßsitz nicht so weit sein, daß die Einsätze herausfallen und α dadurch beschädigt werden können. Obwohl hier nicht dargestellt, kann auch eine Differentialschraube verwendet werden, um eine stärkere Spreizung der Schaftteile zu erzielen. Idealerweise sollten die Schlitzwände 3Ί und 36 derart ausgebildet sein, daß sie die Schneideinsätze zunächst an ihren äußeren Enden erfassen und dann nach unten auf die Einsätze drücken, wenn die Klemmschraube angezogen wird. Dadurch wird eine formcchlÜBsige Einspannkraft auf die Einsätze so nahe wie möglich an der Schneidkante derselben ausgeübt, jede Behinderung der Spanlücke vermieden und ein nach unten gerichteter Anpreßdruck

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auf die Einsätze gewährleistet. Damit lassen sich die Einsätze auch unterlegen und werden trotz der Veränderung in der Geometrie zwischen Einsatz und Schlitz aufgrund der durch das Unterlegen sich ergebenden höheren Lage der Einsätze mit der gleichen Genauigkeit gehalten.

Die Klemmschraube 40 ist in der zur Erzielung der gewünschten Einspanndrücke erforderlichen Lage axial auf dem Werkzeugschaft angeordnet. Diese Lage kann in einigen Fällen noch näher am | Ende des Werkzeuges sein, beispielsweise für einen Stirnfräser, bei dem die größte Arbeitskraft an dem Werkzeugende ausgeübt wird. In den meisten Fällen verdient der Querschnitt für die Stützlagerung die größte Aufmerksamkeit.

Obwohl bei dem hier dargestellten AusfUhrungsbeispiel nur eine Klemmschraube dargestellt und beschrieben wird, lassen sich für längere Schneideineätze oder für andere Verwendungsbedingungen falls erforderlich auch mehr als eine Schraube verwenden.

Ein Beispiel für die Leistungsfähigkeit des beschriebenen Werkzeuges ist ein Stirnfräser mit einer 3O^O-Rechtsspirale und einem positiven Radialansatzwinkel von 2°, unter Verwendung von Hartmetall (Karbid-)-Einsätzen, der an einer Horizontalfräsmaschine von 5 PS mit einer Schnittgeschwindigkeit von 109,7 m/min zum Schneiden von festem modifiziertem Flugzeugstahl M3¹JO mit einem 259 BHN verwendet wurde und Schnitte von mehr als 1,905 cm Axialtiefe bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 20,3 cm, sowie

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Schnitte von 2,539 cm Axialtiefe bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 13,97 cm ausführen konnte. Es wurden außerordentlich gute Oberflächengüten trotz alters- und zustandsbedingter geringerer Stabilität von Maschine und Spindel erreicht. Die Spanabhebung und der Spanauswurf waren ausgezeichnet und es wurde kein Kühlmittel benötigt.

Die vorgeschlagene einteilige Kontruktion hat eine größere ™ Festigkeit als eine Keileinspannung oder andere, aus zwei Teilen bestehende Konstruktionen und gewährleistet eine größere Sicherheit für die Bedienungsperson bei Verwndung an schnell umlaufenden Spindeln. Sie läßt sich ohne Festigkeitsverlust in wesentlich kleineren Größen ausführen. Es ist möglich, einen einzigen Schneideinsatz in Verbindung mit einem Blindeinsatz zu verwenden. Durch eine kleinere Anzahl von Einsätzen wird die Verwendung an Maschinen sowohl hoher als auch niedriger Leistung ermöglicht und es ergibt sich ein größerer Spanraum für die Bearbeitung φ zäherer Metalle.

Die Anschaffungskosten des Werkzeuges sind niedriger als die von bekannten Werkzeugen, zum Austausch der Schneideinsätze wird eine geringere Geschicklichkeit erfordert und es lassen sich nach Wunsch unterschiedliche Schneidwerkstoffe verwenden. Schließlich übertrifft das Werkzeug andere Werkzeuge des gleichen Typs in allen wichtigen Punkten.

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Claims

P ät ent a η s p rüche

Schneidwerkzeug, bestehend aus einem Werkzeugschaft mit einem Schlitz zur Aufnahme eines Schneideinsatzes und einer an diesen Schlitz anschließenden, in dem äußeren Umfang unter einem Spiralwinkel ausgebildeten Spanlücke, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft (16) mit einem durch die Basis des Schlitzes (20) unter einem gleichen Spiralwinkel axial angeordneten Spalt (32), durch den die sich gegenüberliegenden Seitenwände (34, 36) des Schlitzes auf entgegengesetzten Seiten des Spaltes (32) befinden, und e4ner durch den Schaft verlaufenden und den Spalt (32) schneidenden Vorrichtung (¹JO) versehen ist, welche dazu diente,,den Spalt zu schließen und die Seitenwände des Schlitzes in einen Einspanneingriff mit einem sich in dem Aufnahmeschlitz für den Einsatz befindlichen Schneideinsatz (12) zu bringen.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft (16) zwei Schlitze (20, 22) und zwei" Spanlücken (24, 26) aufweist, der Spalt (32) durch die Basen beider Schlitze hindurchgeführt und die zum Schließen des Spaltes dienende Vorrichtung (40) derart angeordnet ist, daß sie die sich jeweils gegenüberliegenden Seitenwände der beiden Schlitze in einen Einspanneingriff mit in diese eingesetzte Cchneideinsätze (12, 14) bringen kann.

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3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2O₃ 22) auf sich gegenüberliegenden Seiten des Schaftes angeordnet sind und der Spalt (32) zwischen den beiden Schlitzen durch die axiale Mittelachse des Schaftes verläuft.
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft entlang einer geraden, radial verlaufenden Linie und unter dem gleichen Spiralwinkel durch die Basis der Schlitze in Axialrichtung gespalten ist.
5. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schließen des Spaltes dienende Vorrichtung aus einer Klemmschraube (40) und einer in einen Eingriff mit der Klemmschraube bringbaren Peststellvorrichtung (54) besteht.
6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung an einer Schulter (50) in einem Eingriff mit dem einen Schaftabschnitt, und durch ein Gewinde (46) in einem Eingriff mit dem anderen Schaftabschnitt steht, und durch die Stirnseite des Werkzeugschaftes eine Feststellschraube (54) hindurchgeführt ist, welche zum Eingriff mit und zur Verriegelung der Klemmschraube (40) in der Einspannstellung für die Schneideinsätze dient.

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