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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Fräser zum spanabhebenden Bearbeiten
von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Solche
Fräser
weisen einen zylindrischen Werkzeugschaft auf, der ein oberes Einspannende beziehungsweise
einen Einspannstutzen zum Einspannen des Fräsers in eine Fräsmaschine
und einen sich daran anschließenden
Fräsbereich
aufweist. Der Fräsbereich
weist zumindest eine Frässchneide
auf, die im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Fräsers gelegen
ist und sich jeweils in einem Schraubengang mit einem gegenüber der
Mittelachse des Fräsers
angestellten Steigungswinkel erstreckt. An die Frässchneide
schließt
sich jeweils eine Spanabführrille
zum Abführen
der beim Fräsen erzeugten
Späne des
zu bearbeitenden Werkstückes an,
wobei sich der an die Frässchneide
anschließende
Bereich der Spanabführrille
als Freifläche
bezeichnet wird.
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Solche
Fräser
werden als Schlichtfräser, Schruppfräser oder
als kombinierte Schrupp-/Schlichtfräser eingesetzt; vgl. etwa die
DE 20 2006 013 594 der
Anmelderin. Die Fräsflächen liegen
bei den bekannten Fräsern
in Umfangsrichtung des Fräsers auf den Schraubengängen und
weisen entsprechend der Art des Fräsers glatte Schlichtflächen oder
aufgeraute und zum Beispiel mit einem Wellenschliff versehene Schruppflächen auf.
Bei kombinierten Schrupp-/Schlichtfräsern kann jeweils ein Schraubengang
mit einer Schruppfläche
und ein weiterer Schraubengang mit einer glatten Schlichtfläche versehen
sein; wobei es aber auch möglich
ist, die Fräsfläche eines
Schraubengangs abwechselnd mit Schruppbereichen und Schlichtbereichen
zu versehen; vgl. ebenfalls die zitierte
DE 20 2006 013 594 .
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Ein
Problem bei derartigen Fräsern
ist stets die Abführung
der beim Fräsen
erzeugten Späne über die
Spanabführrillen.
Die abgefrästen
Späne prallen
nämlich
auf die Freifläche
auf, wobei hohe Belastungen auf den Fräser ausgeübt werden. Dies kann zu Vibrationen,
zur Beschädigung
der Frässchneide
und sogar zum Bruch des Fräsers
führen.
Außerdem
können
die Späne
häufig
nicht glatt abgeführt
werden, was zu sogenannten Spanklemmern, d. h. zur Verstopfung der
Spanabführrillen
führen
kann.
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Diese
Nachteile können
gemäß der erwähnten
DE 20 2006 013 594 allerdings
weitgehend vermieden werden, wenn durch eine entsprechende Ausgestaltung
der Fräsflächen nur
relativ kurze Späne
erzeugt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Konstruktion für einen
Fräser
der in Rede stehenden Art anzugeben, mit dem kurze Späne erzeugt
werden, die über
die Spanabführrillen
problemlos abgeführt
werden können.
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Diese
Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß ist zumindest
ein Teil der Freifläche
als Fräsfläche mit
einer Schruppverzahnung versehen, die sich, von der Frässchneide
ausgehend, in Umfangsrichtung des Fräsers gesehen, über zumindest
einen Teil der jeweiligen Spanabführrille erstreckt. Die Fräsflächen bei
einem Fräser
gemäß der Erfindung
liegen somit im Gegensatz zu dem bekannten Stand der Technik nicht
in der Umfangsfläche
des Fräsers,
sondern im Bereich der Freiflächen, sodass
der Fräser
sozusagen eine innen liegende Fräsfläche aufweist,
die in der in den Fräser
eintauchenden Freifläche
gelegen ist.
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Der
Schruppbereich weist vorzugsweise eine Schruppverzahnung von in
Längsrichtung
der Schraubengänge
abwechselnd angeordneten Bergen und Tälern auf: Bevorzugt ist der
Abstand zwischen benachbarten Bergen und Tälern der Schruppverzahnung
geringer als die in Umfangsrichtung des Fräsers gesehene Breite einer
Spanabführrille
und liegt im Bereich zwischen einem Zehntel und der Hälfte der
Breite der jeweiligen Spanabführrille, sodass
die Länge
der Späne
ebenfalls in diesem Bereich liegt. Da bei der Bearbeitung eines
Werkstückes
im Wesentlichen die Berge dieser Schruppverzahnung wirksam sind,
fallen aufgrund dieser Dimensionierung nur sehr kurze Späne an, die
problemlos über
eine Spanabführrille
abzuführen
sind.
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Ein
wesentlicher Vorteil eines Fräsers
mit einem innenliegenden Fräsbereich
ist, dass ein abgefräster
Span zunächst
nach unten tief in die Spanabführrille,
das heißt
weg von der Schneide eintaucht und dann nach oben umgelenkt wird.
Durch eine solche Ausgestaltung der Fräsfläche werden starke Belastungen
des Fräsers
vermieden, und es können praktisch
keine Spanklemmer auftreten.
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Mit
einer Anordnung der Fräsflächen im
Bereich der Freiflächen
eines Fräsers
gemäß der Erfindung
können
reine Schruppfräser
oder kombinierte Schrupp-/Schlichtfräser konstruiert werden.
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Bei
reinen Schruppfräsern
sind alle innenliegenden Fräsflächen als
Schruppflächen
mit aufgerauter Oberfläche,
z. B. in Form eines Wellenschliffs, ausgebildet.
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Bei
kombinierten Schrupp-/Schlichtfräsern mit
mehreren Schraubengängen
ist es möglich,
jeweils einen Schraubengang mit einer innenliegenden Schruppfläche und
den nächsten
Schraubengang mit einer innenliegenden glatten Schlichtfläche auszurüsten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist jede Freifläche eines
Schraubengangs abwechselnd Schruppbereiche und Schlichtbereiche
mit glatter Oberfläche
auf. Bei Fräsern
mit mehreren Schraubengängen
wird bevorzugt jeder Schlichtbereich einer Freifläche in axialer
Richtung des Fräsers
auf einer im Wesentlichen gleichen axialen Höhe eines Schruppbereiches einer
benachbarten, im Drehsinn des Fräsers
vorlaufenden Freifläche angeordnet.
Der Schlichtbereich einer Freifläche
in axialer Richtung des Fräsers überdeckt
hierbei bevorzugt den Schruppbereich der in Umfangsrichtung des
Fräsers
vorauslaufenden Freifläche,
und zwar bevorzugt auf beiden Seiten des Schruppbereichs der benachbarten
vorauslaufenden Freifläche.
Auf diese Weise können
in vielen Fällen
Nachbearbeitungen des Werkstücks
entfallen.
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Es
sind auch Konstruktionen eines Fräsers mit mehreren Schraubengängen denkbar,
von denen einige innenliegende Schrupp-/Schlichtbereiche gemäß der Erfindung
aufweisen, und weitere Schraubengänge Fräsflächen, das heißt Schrupp- und/oder Schlichtflächen aufweisen,
die in Umfangsrichtung des Fräsers
entsprechend der erwähnten
DE 20 2006 013 594 gelegen
sind.
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Bei
der Herstellung eines Fräsers
gemäß der Erfindung
wird zunächst
der Spanraum, das heißt
die Spanabführrille
in einer Spiralform eingeschliffen, wonach dann in den Spanraum
die vorzugsweise als Wellenschliff ausgebildete Schruppverzahnung
und ggf. eine Schlichtverzahnung eingeschliffen wird. An schließend wird
die Freifläche
eingeschliffen, die entweder radial eingeschliffen oder spitz verzahnt
eingeschliffen wird, um die Schneide zu bilden. Vorzugsweise wird
hierbei die radiale Freifläche
im Bereich des Umfangs des Fräsers
geringfügig
abgerundet, wodurch sich eine gute Abführung der Späne in der Spanabführrille
ergibt.
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Die
Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand
der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert. In
dieser stellen dar:
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1 eine
Seitenansicht eines Fräsers
gemäß der Erfindung
mit einer innenliegenden Schruppverzahnung, die als Wellenschliff
ausgebildet ist;
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2 eine
perspektivische Teildarstellung des Fräsers gemäß 1 mit einer
innenliegenden Schruppverzahnung;
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3 eine
schematische Darstellung des Profiles des Wellenschliffs der Schruppverzahnung bei
einem Fräser
gemäß 1;
und
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4 eine
schematische Darstellung der Profile der Schrupp-/Schlichtverzahnungen
für zwei benachbarte
Schraubengänge
eines Fräsers
gemäß der Erfindung.
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Ein
Schruppfräser 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 an den glatten zylindrischen Werkzeugschaft
anschließende
Bereich des Schruppfräsers 1 ist
als Fräsbereich 3 mit mehreren,
in diesem Falle vier jeweils winkelmäßig längs des Umfanges des Schruppfräsers versetzten Schraubengängen 4 mit
glatter Oberfläche
versehen. Die Schraubengänge
verlaufen in diesem Falle in einem gegen die Mittel-Längsachse
des Fräsers 1 ange stellten
Winkel von etwa 45°.
Dieser Winkel kann jedoch etwa in Abhängigkeit des Materials des
zu bearbeitenden Werkstückes
variiert werden.
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An
dem in dem in 1 unteren Ende des Fräsers 1 sind
als Abschluss der Schraubengänge 4 Schneiden 5 vorgesehen,
die in 1 schematisch angedeutet sind. Zwischen benachbarten
Schraubengängen 4 sind
relativ tiefe Spanabführrillen 6 vorgesehen,
die im Querschnitt etwa C-förmig
sind und eine von den Schraubengängen 4 ausgehende
Freifläche 7 aufweisen,
in die eine innenliegende Schruppverzahnung 8 eingefräst ist.
Die Schruppverzahnung 8 ist in den Spanabführrillen 6 auf
der dem Einspannende des Fräsers 1 zugewandten
Freifläche 7 vorgesehen.
Die Schruppverzahnung 8 kann ein regelmäßiger Wellenschliff mit periodisch
aufeinander folgenden Bergen 9 und Tälern 10 sein, wie dieses
schematisch in 3 dargestellt ist. Der Abstand
zwischen den Bergen 9 und den Tälern 10 ist deutlich
geringer als die in Umfangsrichtung des Fräsers gesehene Breite der Spanabführrillen.
Dieser Abstand kann zum Beispiel in Abhängigkeit des Materiales des
zu bearbeitenden Werkstückes
variiert werden, natürlich
ebenso die Amplitude dieses Wellenzuges.
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Die
Schruppverzahnung 8 erstreckt sich über eine Breite B innerhalb
der Freifläche 7,
die ebenfalls variiert werden kann. Die Breite B entspricht in dem
darstellten Fall etwa einem Viertel der gesamten Breite der Spanabführrille 6,
kann jedoch etwa zwischen einem Zehntel und der Hälfte der
Breite der Spanabführrille 6 liegen.
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Der
Fräser 1 kann
auch als Schrupp-/Schlichtfräser
ausgebildet werden, wofür es
mehrere Möglichkeiten
gibt. Eine Möglichkeit
ist, jeweils die Freifläche 7 eines
Schraubenganges 4 beziehungsweise einer Spanabführrille 6 mit
der genannten Schruppverzahnung 8 zu versehen, und die Freifläche des
benachbarten Schraubenganges 4 glatt, das heißt als Schlichtfläche auszubilden.
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Eine
weitere Möglichkeit
ist es, im Verlaufe eines Schraubenganges jeweils einen Bereich
mit einer Schruppverzahnung 8 und einen sich daran anschließenden Bereich
als glatte Schlichtverzahnung 11 auszugestalten. Dieses
in 4 oben gezeigte und als erste Verzahnung bezeichnete
Profil wiederholt sich über
die gesamte Länge
einer jeweiligen Spanabführrille 6.
Die Schrupp-/Schlichtverzahnung einer benachbarten Spanabführrille,
die in 4 als zweite Verzahnung bezeichnet ist, ist in
Längsrichtung
des Fräsers 1 gesehen
so angeordnet, dass ein Schlichtbereich 11 einer nachlaufenden
Spanabführrille 6 jeweils
den Schruppbereich 8 einer vorauslaufenden Spanabführrille überdeckt
und vorzugsweise diesen Schruppbereich auf beiden Seiten überlappt, wie
dieses in den Profildarstellungen für zwei Schraubengänge in 4 gezeigt
ist. Hiermit wird durch die Schruppverzahnung 8 des vorauslaufenden
Schraubenganges 4 das zu bearbeitende Werkstück geschruppt,
wobei dann diese noch raue Oberfläche durch den Schlichtbereich 11 des
nachlaufenden Schraubenganges 4 geschlichtet wird. Auf
diese Weise ist in vielen Fällen
eine Nachbearbeitung des Werkstücks
nicht mehr notwendig.
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Es
ist des Weiteren möglich,
die geschilderte innen liegende Schruppverzahnung beziehungsweise
Schrupp-/Schlichtverzahnung
längs eines
Schraubengangs
4 mit einer herkömmlichen längs eines weiteren Schraubengangs
4 vorgesehenen äußeren Schruppverzahnung
beziehungsweise Schrupp-/Schlichtverzahnung
zu kombinieren, wie dieses aus der genannten
DE 20 2006 013 594 bekannt ist.
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Die
beschriebene innenliegende Schruppverzahnung beziehungsweise Schrupp-/Schlichtverzahnung
eines Fräsers
gemäß der Erfindung
hat den Vorteil, dass die Späne
des jeweils bearbeiteten Werkstückes
sehr kurz sind, und zunächst
nach unten weg von der Schneide des Fräsers tief in die Spanabführrille
abgeführt
und dann nach oben in Richtung auf das Einspannende des Fräsers umgelenkt
werden. Hiermit werden Spanklemmer zuverlässig vermieden.
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Es
sind natürlich
weitere Modifikationen und Abänderungen
des beschriebenen Fräsers
möglich, die
ein Fachmann ohne weiteres erkennen kann; die Erfindung wird jedoch
durch die beiliegenden Ansprüche
definiert.