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Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Werkzeugkörper und zumindest einer Schneide, wobei die Schneide zumindest abschnittsweise über den Werkzeugkörper vorsteht.
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Üblicherweise weisen Fräswerkzeuge als Spanraum eine Vertiefung vor den Schneiden zur Aufnahme der abgetrennten Späne während des Schneideneingriffs auf. Verlässt die Schneide das Werkstück, biegt der Spanraum frei, die Späne können dann herausfallen bzw. ausgeblasen oder ausgespült werden.
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Sind die Spanräume zu klein, können mehr Späne in einen Spanraum gelangen als ausgeworfen werden können. Sind die Spanräume zu eng, können Späne verklemmen und nicht ausgeworfen werden. Beides führt zu Verstopfung. Sind die Spanräume demnach zu klein, drohen die Schneide oder das komplette Werkzeug zu brechen, da nachrückende Späne den Druck auf das Werkzeug und vor allem auch auf die bearbeitete Fläche erhöhen und so vermehrt Reibung entsteht. Bei Fortschreiten der Spanbildung steigt das nötige Drehmoment, bis das Werkzeug nicht mehr schneidet oder bricht. Schneidengeometrie und Schneidstoffbelastbarkeit setzen der Spanraumgestaltung enge Grenzen, sodass der Spanraum nicht immer optimal an das Spanvolumen angepasst werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fräswerkzeug bereitzustellen, mit dem die oben stehenden Probleme vermieden oder zumindest verringert werden können.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Fräswerkzeug mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Werkzeugkörper und zumindest einer Schneide, wobei die Schneide zumindest abschnittsweise über den Werkzeugkörper vorsteht und wobei die Stirnseite des Werkzeugkörpers im Bereich der Schneide eine Ausnehmung aufweist, um einen Spanraum zu bilden. Die Schneide kann insbesondere stirnseitig, also axial, und/oder radial gegenüber dem Werkzeugkörper vorstehen.
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Während Fräswerkzeuge üblicherweise einen Spanraum in der Umfangsfläche aufweisen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Fräswerkzeug in der Stirnseite einen Spanraum aufweist. Dazu weist die Stirnseite eine Ausnehmung im Bereich der Schneide auf. Die Funktion des seitlichen Spanraums, der auch in Teilen unter der Schneide geöffnet sein kann, besteht darin, insbesondere die Späne mit geringerer kinetischer Energie gezielt nach hinten abzuleiten. Die bei der Zerspanung entstehenden Späne lockern auf und verlieren einen Teil der durch die Rotation zugeführten Energie. Dadurch, dass die Späne mit dem seitlichen Spanraum aktiv hinter die Schneide geführt werden, kann eine Doppelzerspanung vermieden werden. Durch die aktive Weiterleitung befördert die Restenergie den Span vom Werkzeug ab, ehe die folgende Schneide eine weitere Zerspanung des Spans vornimmt.
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Ausnehmung eine Fläche aufweist, die parallel oder schräg zu einer Stirnfläche ausgerichtet ist und gegenüber dieser zurückversetzt ist. Dadurch erfolgt eine gute Spanführung.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmung zumindest abschnittsweise hinter der Schneide angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Ausnehmung in Drehrichtung des Werkzeugs gesehen hinter der Schneide angeordnet ist. Somit kann sichergestellt werden, dass ein Span zuverlässig von der Schneide weggeführt wird.
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Die Schneide kann abschnittsweise stirnseitig und/oder über die Umfangsfläche des Werkzeugkörpers vorstehen. Somit kann ein Span im Bereich der Umfangsfläche und/oder im Bereich der Stirnseite des Fräswerkzeugs abgehoben werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Schneidenträger vorgesehen ist, an dem die Schneide angeordnet ist. Dabei kann die Schneide integraler Bestandteil des Schneidenträgers sein oder aus einem anderen Werkstoff bestehen und an dem Schneidenträger befestigt sein. Die Schneiden können mit einem Schneidstoff versehen oder aus einem solchen ausgebildet sein, der eine höhere Härte aufweist als der Werkzeugkörper. Der Schneidstoff und damit die Schneide können aus Hartmetall, polykristallinem Diamant (PKD), gehärtetem Stahl, Stellit oder einem anderen geeigneten Hartstoff bestehen.
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Vorzugsweise wird ein Schneidstoff wie PKD eingesetzt, da hier keine Schleifbearbeitung an der Schneidenfrontfläche (Spanfläche) erfolgen muss.
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Die Schneide kann durch Löten, Kleben, Schweißen oder mittels eines anderen geeigneten Verfahrens mit dem Werkzeugkörper, insbesondere dem Schneidenträger, verbunden sein. Die Schneide kann zusätzlich mit einer Hartstoffbeschichtung versehen sein. Diese Beschichtung kann als Monolayer, Multilayer, Gradientenschicht, Compositeaufbau oder in anderer geeigneter Art ausgeführt sein.
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Dabei versteht man unter einem Monolayer eine Beschichtung, die aus einer Schichtlage besteht. Entsprechend versteht man unter einem Multilayer eine Beschichtung aus mehreren Lagen ein und desselben Schichtmaterials oder aus mehreren Lagen unterschiedlicher, auch wechselweise aufgebrachter Beschichtungsmaterialien. Unter einer Gradientenschicht versteht man die Beschichtung mit Schichtmaterial, bestehend aus mindestens zwei verschiedenen Komponenten, wobei sich das Mischungsverhältnis bzw. die Anteile der einzelnen Komponenten innerhalb der Schicht kontinuierlich oder stufenlos verändern. Unter einem Compositeaufbau versteht man eine Beschichtung mit in der Regel einer gitterartigen tragenden Struktur im atomaren oder molekularen Bereich und Einlagerung einer oder mehrerer weiterer Komponenten in diese Struktur.
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Die Schneiden können eine beliebige Geometrie aufweisen.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn sich der Schneidenträger von der Schneide weg verjüngt. Dies trägt dazu bei, dass die Späne unmittelbar nach dem Abheben des Spans aus dem Kontaktbereich der Schneide in den Spanraum abgeleitet werden. Der verminderte Kontakt zwischen Schneide und Spanmaterial bewirkt eine reduzierte Verschleißbelastung der Schneide und damit eine verbesserte Standzeit. Durch das Ableiten der Späne unmittelbar nach dem Schneiden kann eine Mehrfachzerspanung deutlich reduziert werden.
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Das Ableiten der Späne wird auch weiterhin dadurch unterstützt, wenn sich die Ausnehmung in einem Bereich unter dem Schneidenträger erstreckt. Der Schneidenträger kann in die Ausnehmung übergehen. Insbesondere kann der Schneidenträger eine schiefe Ebene aufweisen, die in die Ausnehmung übergeht. Der gesamte Bereich hinter der Schneide kann als Spanraum dienen oder als solcher ausgebildet sein.
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Vor der Schneide kann eine Spanführung vorgesehen sein, um Späne abzuführen.
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Um die Werkzeugbelastung gering zu halten, kann insbesondere vor der Schneide ein Spanbegrenzer vorgesehen sein. Durch den Spanbegrenzer können die maximale Dicke eines Spans und damit der maximale Eingriff der Schneide in das zu bearbeitende Werkstück begrenzt werden. Der Spanbegrenzer kann beispielsweise als radiale Erhebung an der Umfangsfläche des Werkzeugkörpers ausgebildet sein.
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Unmittelbar vor der Schneide kann eine insbesondere radiale Ausnehmung im Werkzeugkörper vorgesehen sein. Durch diese Ausnehmung können auch Späne aufgenommen und abgeleitet werden.
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Die Ausnehmung kann insbesondere stirnseitig geöffnet sein und damit mit der stirnseitigen Ausnehmung verbunden sein, sodass die Späne stirnseitig abgeleitet werden können.
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Schneide einen Spanwinkel > 0° aufweist.
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Das erfindungsgemäße Fräswerkzeug kann als Falzfräser eingesetzt werden, wenn am Umfang des Werkzeugkörpers eine weitere Schneide vorgesehen ist. Es versteht sich, dass am Umfang auch mehrere weitere Schneiden vorgesehen sein können.
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Weiterhin bietet es Vorteile, wenn der weiteren Schneide ein Spanraum zugeordnet ist, dessen Steigung entgegen dem Kippwinkel gerichtet ist. Schneiden, die unter Achswinkel in einem Werkzeugkörper positioniert sind, können unter einem Kippwinkel eingebaut werden. Idealerweise werden dabei Start- und Endpunkt der Schneidkante auf einer zum Flugkreis äquidistanten Umfangsfläche positioniert. Das bedeutet, die Schneide wird zum Werkzeugzentrum gekippt. Parallel zum Kippwinkel konstruierte Spanräume bilden eine Vertiefung, die sich negativ auf die Spanführung auswirkt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs;
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2 eine Ansicht auf die Umfangsfläche des Fräswerkzeugs der 1.
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Die 1 zeigt ein Fräswerkzeug 1 mit einem Werkzeugkörper 2. Der Werkzeugkörper 2 weist eine Stirnseite 3 mit einer Stirnfläche 4 und eine Umfangsfläche 5 auf. Eine Schneide 6 ist im Übergangsbereich zwischen der Umfangsfläche 5 und der Stirnfläche 4 angeordnet. Dies bedeutet, dass die Schneide 6 in einem Eckbereich, der durch die Umfangsfläche 5 und die Stirnfläche 4 gebildet ist, angeordnet ist.
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Die Schneide 6 steht im Ausführungsbeispiel sowohl radial als auch stirnseitig über den Werkzeugkörper 2 vor. Im Bereich der Schneide 6, insbesondere in einem Bereich hinter der Schneide 6, ist eine Ausnehmung 7 vorgesehen. Die Ausnehmung 7 ist in der Stirnseite 3 ausgebildet. Sie weist eine Fläche 8 auf, die parallel zur Stirnfläche 4 ausgerichtet ist, gegenüber dieser aber zurückversetzt ist. Die Fläche 8 könnte auch schräg zur Stirnfläche 4 ausgerichtet sein. Die Ausnehmung 7 dient als Spanraum zur Aufnahme von Spänen, die durch die Schneide 6 von einem zu bearbeitenden Werkstück abgetragen werden.
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Die Schneide 6 kann integraler Bestandteil des Werkzeugs 1 sein oder aus einem anderen Material bestehen und an einem Schneidenträger 9 befestigt sein. Der Schneidenträger 9 verjüngt sich von der Schneide 6 weg. Insbesondere verjüngt sich der Schneiderträger 9 in einer Richtung, die der Drehrichtung des Fräswerkzeugs 1 entgegengerichtet ist. Dadurch, dass sich der Schneidenträger 9 verjüngt, wird die Zuführung der Späne zu der Ausnehmung 7 und damit dem Spanraum begünstigt. Die Ausnehmung 7 liegt somit in Drehrichtung des Fräswerkzeugs 1 gesehen auch hinter der Schneide 6. Die Ausnehmung 7 erstreckt sich jedoch auch in einen Bereich unter dem Schneidenträger 9. Vor der Schneide 6 ist eine Spanführung 10 vorgesehen, die dazu dient, einen abgehobenen Span in den Bereich 7 zu befördern und insbesondere von der Schneide 6 weg zu befördern.
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Die Spanführung 10 ist leicht zur Umfangsfläche 5 hin gebogen. Außerdem erstreckt sie sich schrägt zu einer Ebene, die durch die Stirnfläche 4 definiert ist. Insbesondere ist das vordere Ende 11 in den Werkzeugkörper hineinversetzt.
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Vor der Schneide 6 ist ein Spanbegrenzer 12 vorgesehen, der sich radial über die Umfangsfläche 5 erhebt. Zwischen dem Spanbegrenzer 12 und der Schneide 6 ist eine weitere Ausnehmung, insbesondere radiale Ausnehmung 13, vorgesehen, die ebenfalls der Aufnahme von Spänen dient. Die Ausnehmung 13 ist zur Stirnseite 3 hin geöffnet, sodass insbesondere auch eine Verbindung zu der Ausnehmung 7 besteht und Späne dahin abgeleitet werden können.
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Die bislang beschriebene Anordnung von Ausnehmungen und Schneiden befindet sich im gezeigten Ausführungsbeispiel bezogen auf die Drehachse 14 des Fräswerkzeugs 1 auf der gegenüberliegenden Seite an der Stelle 15 nochmals. Sie könnte auch an einer anderen Stelle oder an mehreren Stellen vorgesehen sein. Denkbar ist auch, an der der Stirnfläche 4 gegenüberliegenden Stirnfläche eine oder mehrere entsprechende Anordnungen vorzusehen.
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An der Umfangsfläche 5 weist das Fräswerkzeug 1 weitere radial hervorstehende Schneiden 16 auf. Auch diesen Schneiden sind Spanbegrenzer 17 und Spanräume 18 zugeordnet.
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Der Darstellung der 2 kann man entnehmen, dass die Schneide 6 radial über die Stirnfläche 4 übersteht. Außerdem ist hier nochmals deutlich der Spanbegrenzer 12 zu erkennen. Weiterhin ist zu erkennen, dass mehrere Schneiden 16 am Umfang des Fräswerkzeugs 1 vorgesehen sind, wobei die Schneiden 16 versetzt zueinander angeordnet sind.
