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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Fräser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Solche
Fräser
werden als Schruppfräser oder
Schlichtfräser
beziehungsweise als kombinierte Schrupp-/Schlichtfräser eingesetzt;
vgl. etwa
DE 20 2006 013594.4 .
Derartige Fräser
weisen einen zylindrischen Werkzeugschaft auf, der an einem, oberen Ende
in eine Fräsmaschine
einspannbar ist, und einen von seinem anderen, unteren Ende ausgehenden
und sich in Richtung auf das obere Ende des Werkzeugschafts erstreckenden
Fräsbereich
auf.
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Der
Fräsbereich
weist zumindest eine sich in Richtung auf das obere Ende des Werkzeugschafts erstreckende
Fräsfläche auf,
die üblicherweise
in einem Schraubengang mit einem gegenüber der Mittelachse des Fräsers angestellten
Schraubenwinkel verläuft.
Jedoch ist auch ein anderer Verlauf der Fräsfläche möglich, indem z.B. diese zunächst gegenüber der
Längsachse
des Fräsers
in einem ersten Richtungssinn und anschließend z.B. kontinuierlich in
einen zweiten Richtungssinn übergeht;
vgl. z.B. die
DE 20200601393 .
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Unabhängig von
dem jeweiligen Verlauf der Fräsfläche weist
diese eine im Umfang des Fräsers gelegene
Schneide bzw. Schneidkante auf, an die sich eine in den Werkzeugschaft
des Fräsers
eindringende sogenannte Freifläche
anschließt,
die sich im Umfangsverlauf des Fräsers bis zu der nächsten Fräsfläche oder,
wenn nur eine Fräsfläche vorhanden
ist, bis zur „rückwärtigen" Kante dieser Fräsfläche erstreckt.
Die Tangente dieser Freifläche
im Bereich der Schneide nimmt, in einem Querschnitt des Fräsers gesehen,
gegenüber
einer Linie des Durchmessers des Fräsers einen bestimmten Winkel,
den sogenannten Spanwinkel ein. Der Wert des Spanwinkels ist positiv,
wenn die Tangente der Freifläche
gegenüber
der Linie des Durchmessers des Fräsers einen Winkel im Gegenuhrzeigersinn
einnimmt, und negativ, wenn die Tangente gegenüber der Linie des Durchmessers
einen Winkel im Uhrzeigersinn einnimmt.
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Bei
vielen herkömmlichen
Fräsern
ist der Spanwinkel der Schneide negativ. Die von dem bearbeiteten
Werkstück
durch die Schneide abgefrästen Späne prallen
damit direkt auf die Freifläche
des Fräsers
und üben
dabei einen hohen mechanischen Druck auf den Fräser aus. Dieser Druck führt zu hohen
mechanischen Belastungen des Fräsers.
Hierdurch können
unter anderem auch Vibrationen des Fräsers ausgelöst werden; insgesamt werden
dadurch die Standzeiten des Fräsers
beeinträchtigt.
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Eine
Abhilfe dieses Problems könnte
darin bestehen, dass der Spanwinkel der Schneide auf positive Werte
eingestellt wird, sodass der durch die Schneide abgefräste Span
des zu bearbeitenden Werkstücks
frei von der Schneide gleitet und nicht mehr auf die Freifläche prallt.
Die mechanischen Belastungen des Fräsers wären dann nicht mehr so hoch.
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Hierdurch
wird jedoch im Gegenzug die Spitze der Schneide des Fräsers stark
belastet, wenn diese in das Werkstück eingreift. Dies führt zu einer punktuellen
Belastung der Schneidenspitzen, die häufig zu einem Bruch der Schneiden
beziehungsweise der Schneidenkanten führt. Die Standzeit des Fräsers wird
hierdurch bedeutend verringert.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fräser im Bereich der Schneide
so auszugestalten, dass die Belastung auf dem Fräser bei der Bearbeitung eines
Werkstückes
verringert wird, und Brüche
des Fräsers
im Bereich der Schneide vermieden werden.
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Diese
Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung
wird die Schneide in eine Hauptschneide und eine, im Wesentlichen
durch Entfernen der Spitze der Hauptschneide ausgebildete Nebenschneide
aufgetrennt, wobei die Hauptschneide einen ersten positiven Spanwinkel
und die Nebenschneide einen zweiten negativen Spanwinkel aufweist.
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Mit
einer solchen Aufteilung der Schneide in eine Haupt- und eine Nebenschneide
wird erreicht, dass die Späne
des durch die Hauptschneide bearbeiteten Werkstücks „frei" abgeführt werden, ohne dass der Fräser mechanisch
stark belastet wird. Außerdem
brechen die Späne
dadurch früher,
sodass sie insgesamt kürzer
werden und ohne Probleme abgeführt
werden.
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Dies
wird noch durch die Nebenschneide unterstützt, mit der die Längen der
abgefrästen
Späne des
bearbeiteten Werkstücks
verkürzt
werden.
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Durch
die Nebenschneide werden aber im Wesentlichen hohe mechanische Belastungen
auf die Spitze der Schneide, d. h. die Schneidkante, vermieden,
sodass eine ruhigere Bearbeitung eines Werkstückes mit reduzierten Belastungen
des Fräsers
ermöglicht
wird.
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Der
Spanwinkel der Hauptschneide und der Spanwinkel der Nebenschneide
sind natürlich
abhängig
von dem Material des Fräsers,
von dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks und weiteren Parametern.
In Versuchen wurde festgestellt, dass der Spanwinkel für die Hauptschneide
zwischen 0° und
30° und
der Spanwinkel für
die Nebenschneide einen Wert zwischen 0° und minus 30° einnehmen sollte.
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Vorteilhafte
Werte liegen zwischen +15° und +25°, beziehungsweise
zwischen –15° und –25°. Die Dimensionen
der Nebenschneide sind relativ gering. Bei Fräsern mit einem Durchmesser
von etwa 10 Millimetern liegen die Dimensionen der Nebenschneide im
Bereich von einigen 10-tel Millimetern. Obwohl die Nebenschneide
im Wesentlichen nur eine Entfernung der Spitze bzw. der Schneidkante
der Hauptschneide betrifft, sozusagen als Fase der Hauptschneide
ausgebildet ist, ist der damit erzielbare Vorteil sehr deutlich
und insgesamt überraschend.
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Die
Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnung näher
erläutert.
In dieser stellen dar:
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1 eine
Ansicht eines Fräsers
gemäß der Erfindung
mit vier schraubenförmig
verlaufenden Fräsflächen, die
jeweils eine Schneidkante aufweisen; und
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2 einen
Teilquerschnitt durch den Fräser längs II-II
im Bereich der Schneidkante, die eine Hauptschneide und eine Nebenschneide
aufweist.
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Ein
Fräser 1 weist
einen zylindrischen Werkzeugschaft 2 auf, der mit seinem
in der 1 oberen Ende in eine hier nicht gezeigte Fräsmaschine
eingespannt wird. Der sich am dem glatten zylindrischen Werkzeugschaft 2 anschließende Bereich
des Fräsers 1 ist
als Fräsbereich 3 in
diesem Falle mit vier jeweils winkelmäßig längs des Umfanges des Fräsers um
90° versetzten
Fräsflächen 4 versehen,
die im Umfang des Fräsers 1 gelegen
sind und sich bandförmig
von einer dem Einspannende des Werkzeugschafts 2 gegenüber liegenden
Stirnseite 5 jeweils in einem Schraubengang in Richtung
auf das obere Ende des Fräsbereiches 3 erstrecken.
Die Fräsflächen 4 weisen
jeweils ein Fräskante 6 auf.
Zwischen benachbarten Fräsflächen 4 sind
jeweils hohle Spanabführrillen 7 gelegen, über die
das beim Fräsen
anfallende Spangut abgeführt
wird.
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Die
Fräsflächen 4 enden
in der Stirnseite 5 des Fräsers 1 jeweils in
einer Schneide 8. Die Fräsflächen 4 können als
Schlichtflächen,
wie dargestellt, das heißt
mit glatter im Umfang des Fräsers
gelegenen Schlichtflächen,
als Schruppflächen
oder kombinierte Schlicht-/Schruppflächen ausgebildet sein, wie dieses
aus dem oben genannten Stand der Technik bekannt ist.
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In 2 ist
ein Querschnitt längs
II-II in 1 gezeigt, das heißt ein Querschnitt durch den Fräser im Bereich
der Schneidkante 6. Der Fräser weist hierbei zwei Schneiden
auf, nämlich
eine Hauptschneide 9 und eine Nebenschneide 10.
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Die
Hauptschneide 9 wird durch die Tangente einer in Richtung
auf die Schneidkante 6 verlaufenden Freifläche 11 gebildet,
die dem der Schneidkante 6 zugewandten Endbereich der Spanabführrillen 7 entspricht.
Die Tangente der Freifläche 11 nimmt
gegenüber
einer Linie des Durchmessers D des Fräsers einen positiven Spanwinkel
SW1 ein, der sich von der Linie D im Gegenuhrzeigersinn erstreckt.
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Die
Nebenschneide 10, die im Wesentlichen durch Wegnahme der
Spitze der Hauptschneide gebildet wird, hat einen Spanwinkel SW2,
der gegenüber
der Linie D des Durchmessers des Fräsers negativ ist, das heißt sich
von dieser Linie D im Uhrzeigersinn erstreckt.
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Die
Spanwinkel SW1 und SW2 liegen im Bereich von 0° bis +30° beziehungsweise 0° bis –30°; im dargestellten
Ausführungsbeispiel
gemäß der 2 liegen
die Spanwinkel SW1 und SW2 im Bereich von +20° beziehungsweise –20°.
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Abweichungen
von diesen Werten sind natürlich
möglich;
diese hängen
von dem Material des Fräsers,
dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks und anderen Parametern
ab.
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Der
Fräser
gemäß der Erfindung
kann mit entsprechender Modifikation sowohl zum Gegenlauffräsen als
auch zum Gleichlauffräsen
verwendet werden, wobei sich die Schneide des rotierenden Fräsers entgegen
der Vorschubrichtung des Werkstückes
beziehungsweise in Richtung des Vektors der Vorschubrichtung bewegt.
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Abänderungen
und Modifikationen des beschriebenen Fräsers sind möglich, soweit sie einem Fachmann
geläufig
sind. Die Erfindung wird durch die anliegenden Ansprüche definiert.