DE2021688A1 - Fraeswerkzeug - Google Patents

Description

PATENTANWXLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2021688

DR. M. KÖHLER DIPL.-ING. C. GERNHARDT

MDNCHEN HAMBURG

TELEFON-. 395314 2000 HAMBU RG 50, EO. *♦'

TELEGRAMME: KARPATENT KÖN IGSTRASSE 28

W. 23 954/69 8/Fl

The Weldon £ool Company, Cleveland, Ohio (y.St.A.)

Fräswerkzeug.

Die Erfindung bezieht sich auf rotierende Fräswerkzeug e ο

Die USA-Patentschrift 3 133 339 ist ein Beispiel des Standes der Technik, jedoch betrifft das Hauptproblem, das bei dieser Ausführung auftritt, nicht das fertige Werkzeug, welches auf die in dieser Paterfcschrift aufgezeigten vorteilhaften Weise arbeitet, sondern vielmehr die Schwierigkeiten, die bei der anfänglichen -Erzeugung und dem Kachschärfen der Schneidkanten des Werkzeugs angetroffen werden. -Bei dieser Werkzeugart wird die Schneidkante erzeugt, indem das Werkzeug in einer relativ komplizierten und verhältnismäßig teuren Spannvorrichtung gehalten wird, die das Werkzeug und insbesondere deren Schneidkante in zweckentsprechender Weiee relativ zu einer Schleifscheibe bewegt. Auf diese Weise wird die allgemein wellig gestaltete Schneidkante erzeugt, wie sie in dtr vorgenannten USA-Patentschrift aufgezeigt ist.

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Gewerbliche Benutzer solcher Werkzeuge und insbesondere kleine Werkstätten halten es gewöhnlich ■ finanziell für vorteilhaft, die stumpf gewordenen Werkzeuge an den Hersteller zum Nachschärfen zurückzusenden, statt Geld für den Erwerb der vorgenannten Spannvorrichtungen aufzuwenden. Dies führt jedoch zu einem Zeitverlust und zu anderen Nachteilen für den Benutzer der Werkzeuge.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, ein rotierendes Fräswerkzeug zu schaffen, welches eine Schneidkante der vorstehend genannten -Art besitzt, die an dem Werkzeug mittels einer relativ billigen Einrichtung, wie sie in kleinen Werkstätten normalerweise vorhanden ist, erzeugt und in der gleichen Weise nachgeschärft werden kann.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein solches verbessertes Präswerkzeug zu schaffen, bei dem eine allgemein wellig gestaltete Schneidkante nach üblichen Schleifverfahren entfernt werden kann, um die übliche Schneidkante an solchen ""erkzeugen (wie Stirnfräsern od. dgl.) zu erzeugen, wobei im wesentlichen sämtliche Punkte der Schneidkante auf einem konstanten ^adius von der Mittellinie oder der Achse des Werkzeugs liegen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert,

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Fräswerkzeuges < >

Fig. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Endansicht nach der Linie 2-2 der Fig. 1„

Figo 5 ist eine weiter vergrößerte schaubildliche Ansicht des Schneidteiles des Werkzeuges gemäß Fig. 1.

Fig. 4, 5 und 6 sind Teilschnittansichten nach den Linien 4-4 bzw. 5-5 und 6-6 der Fig. 3.

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Figo 7 ist eine etwas sehemat isehe Ansicht (in

der gleichen Richtung wie Fig. 1 genommen) eines der Zähne des Fräswerkzeugs gemäß Fig. 1, 2 und 3«
Fig. 8 ist eine Ansicht nach der Linie 8-8 der Fig.. 7.

Fig. 9 ist eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, jedoch zeigt sei eine.n Zahn, bevor an ihm eine hinterschnittene Fläche vorgesehen wird.
Fig.10 ist eine der Fig. 7 ähnliche Ansicht, jedoch zeigt sei eine- Schneidkante, die nachgeschliffen ist, um ein Werkzeug dieser Art zu schaffen, das eine übliche Schneidkante besitzt oder, mit anderen Worten, bei dem im wesentlichen sämtliche Punkte der Schneidkante einen im wesentlichen konstanten Radius mit Bezug auf die Achse des Werkzeugs haben» Fig.11 ist eine Cuerschnittsansicht nach der Linie 11-11 der Fig. 10, und sie veranschaulicht allgemein das Qußrschnittsaussehen der nachgeschliffenen Schneidkante, die in Fig. 10 dargestellt ist«

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in Verbindung mit einem Stirnfräser beschrieben, der in Flg. 1 bis 3 allgemein mit 20 bezeichnet ist. Es ist jedoch für den Fachmann erkennbar, daß die Erfindung auch bei ähnlichen rotierenden Werkzeugen anwendbar ist, die allgemein als Fräser bezeichnet werden. Der dargestellte Stirnfräser 20 hat eine verbesserte Schneidwirkung, wie sie oben beschrieben wurde, und er weist einen Schaftteil 23 und einen Schneidteil 25 auf, wobei diese beiden Teile einheitlich aus einem Metallstück hergestellt sind, wie es in der Technik üblich ist«

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Der Schneidteil 25 weist eine Mehrzahl von Zähnen auf, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform vier Zähne 28, 29, 30 und 31« Pie Zähne erstrecken sich in einer allgemein schraubenlinienförmigen Richtung, wobei der Steigungswinkel der Schraubenlinie in üblicher Weise mit Bezug auf die Achse des Werkzeugs gemessen wird. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Steigungswinkel etwa 30°.

Die Präserzähne sind in ihrer Ausbildung identisch, und daher wird nur einer von ihnen, beispielsweise der Zahn 29 (Fig. 4),näher beschrieben. Dieser Zahn 29 weist ebenso wie die anderen Zähne eine Brustseite 34, eine Hinterseite 36 und eine Rückenfläche 38 auf, die sich zwischen den Seiten 34 und 36 erstreckt und diese miteinander verbindet. Die Linie, längs welcher sich die Brustseite 34 und die Rückenfläche 38 schneiden, bildet die Schneidkante 40 des Stirnfräsers.

Bei der üblichen Ausbildung eines geradseitigen Stirnfräsers erstrecken sich die Schneidkanten gemäß Schraubenlinien um die Achse des Werkzeugs herum und haben allgemein einen im wesentlichen konstanten Radius mit Bezug auf die Achse des Werkzeugs. -Bs gibt natürlich auf diesem Gebiet auch Werkzeuge, die als konische Stirnfräser bezeichnet werden, bei denen die Schneidkante Jedes Zahnes einen sich von der Spitze des Werkzeugs zu seinem Schaftteil konstant vergrößernden Radius mit Bezug auf die Achse des Werkzeugs hat. Jedoch liegen auch bei dieser Werkzeugart entsprechende Teile der Schneidkanten auf dem gleichen Radius, der sich }t in konstanter Weise von der Spitze des·Werkzeugs in Richtung gegen seinen Schaftteil vergrößert. JSs ist ferner zu bemerken, daß es auch gerade genutete Werkzeuge dieser Art gibt, bei denen die Zähne sich nicht schraubenlinienförmig erstrecken, sondern parallel zur Achse des Werkzeugs verlaufen. Alle diese aufgezählten Arten von Fräswerkzeugen

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können gemäß der Lehre der Erfindung ausgebildet werden.

Fig. 7 ist eine etwas schematische Darstellung eines der Fräserzähne, und zwar des Zahnes 29, in der gleichen Richtung wie Fig. 1 genommen. Die übliche Konfiguration des Zahnes würde diejenige sein, die von der Linie der Hinterseite 36 und der strichpunktierten Linie 42 begrenzt ist. Die winklig dazu verlaufende strichpunktierte Linie 43 stellt die Achse des Werkzeuges dar. Gemäß der Erfindung ist an der Brustseite jedes Fräserzahns eine Wandung vorgesehen, die eine Mehrzahl von axial im Abstand voneinander liegenden Vertiefungen 45 schafft, welche von der Linie 42 aus in Richtung gegen die Hin- · terseite 36 verlaufen, so daß die Schneidkante 40, in der allgemein radialen Richtung des Stirnfräsers gesehen (Fig. 7)> eine Kurve mit hohen Bereichen 47 und tiefen Bereichen 49 beschreibt, wobei die tiefen Bereiche 49 näher an der Hinterseite 36 liegen. Diese Kurve kann bei der dargestellten besonderen Ausführungsform auch als eine glatte und kontinuierliche Kurve angesehen werden, die in ihrer Konfiguration etwa einer Sinuswelle entspricht oder ihr nahekommt. Die Vertiefungen 45 werden dadurch erzeugt, daß von dem Zahn üblicher Konfiguration mittels eines Stirnfräsers Metall entfernt wird, wobei der Stirnfräser und das vorliegende Werkzeug in zweckentsprechender Weise relativ zueinander bewegt werden.

Die Figuren 4, 5 und 6 sind an axial im Abstand voneinander liegenden entsprechenden Stellen des Zahnes 29 gemäß Fig. 3 genommene tJchnittansichten. Fig. 4 zeigt die oben genannte Zahnrückenfläche 38 und auf dieser Fläche einen der tiefsten Punkte der Schneidkante 40, der mit 51 bezeichnet ist. Dieser Punkt 51 liegt in einem dar oben genannten tiefen Bereiche 49, der von einer dar Vertiefungen 45 gebildet wird. Fig. 4 zeigt auch einen der höchsten Punkte dar Schneidkante 40, der mit 53 bezeichnet ist. Bs ist ersichtlich, daß der Punkt

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51 auf einem kleineren Radius mit Bezug auf die Werkzeugachse als der Punkt 53 liegt. Es ist daher» wenn .._:i in Figo 4, 5 und 6 in Richtung des Pfeiles 55 geblickt wird, eine Reihe von miteinander verbundenen hohen und tiefen Stellen vorhanden, welche die in Fig. 8 wiedergegebene Schneidkante 40 bilden. .Dies ist die Schneidkante, die dem Werkstück dargeboten wird, an dem sie ihre Funktion ausüben soll.. Die in Fig. 6 mit y bezeichnete Strecke gibt die Amplitude der Schneidkante 40 gemäß Fig. 8 wieder.

Es ist daher ersichtlich, daß, wenn bei der dargestellten Ausführungsform die Schneidkante 40 stumpf wird, weiter nichts zu tun ist, als die Zahnrückenfläche 38 in üblicher Weise mit dem in *'ig. 4, 5 und gezeigten Winkel nachzuschleifen, um die Schneidkante 40 wieder zu schräfen«,

Fig. 9 iat eine der Fig. 4 ähnliche Schnittansieht eines Zahnes des Stirnfräserrohlings, jedoch zeigt sie den mit den Vertiefungen 45 versehenen Zahn, bevor an ihm eine hintersehnittene Rück/enflache erzeugt worden ist. Bei dieser Ausführungsform verläuft die hier mit 58 bezeichnete Rückenfläche gemäß der Umfangsflache eines Zylinders, dessen Radius sich von dieser Fläche zur Achse des Werkzeugs erstreckt. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, liegen bei dieser Ausführungsform ein Punkt 63, der dem Punkt 53 in Fig. 4 entspricht, und ein Punkt 61, der dem Punkt 51 in Fig. 4 entspricht, beide auf dem Umfang des vorgenannten Zylinders. Dadurch, daß an diesem Rohling eine hinterschnittene Rückenfläche entsprechend der Rückenfläche 38 gemäß Fig. 4 vorgesehen wird, wird die Ausführungsform gemäß Fig. 9 in die Ausführungsform gemäß Fig. 4, 5 und 6 umgewandelt. Der Rohling gemäß Fig. 9 kann auch in die Ausführungsform gemäß Fig. 10 und 11 umgewandelt werden.

Fig. 10 und 11 zeigen die Ausbildung des Werkzeugs

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gemäß der Erfindung, wenn eine Schneidkante von üblicher Art erzeugt werden soll, "bei welcher die Schneidkante und im wesentlichen sämtliche Punkte vor ihr auf einem konstanten Radius von der üchse des «erkzeugs liegen» Um dieses Bndergebnis zu erzielen, ist es notwendig, das Werkzeug in einer dem Fachmann bekannten Vieise nachzuschleifen, um die tiefen und die hohen Punkte, die in Fig. 4, 5 und 6 mit 51 bzw. 53 bezeichnet sind, zu entfernen, so daß die in Fig. 10 und 11 mit 71 und 73 bezeichneten Punkte erhalten werden, die jetzt auf dem gleichen Radius mit Bezug auf die ^chse des Werkzeugs liegen. Diese Ausführungsform wird mit einer primären hinterschnittenen Rückenflache 78 und einer sekundären hinter^.chnittenen Ruckenfläche 88 versehen, wobei die Rückenfläche 88 mit einer durch die Punkte 71 und 72 hindurchgehende Tangente einen größeren Winkel als die Rückfläche 78 bildet.

Bei dem in Pig. 9 dargestellten ursprünglichen Rohling ist die Zahnrücicenflache 5& nach Kreisbogen gebildet, und die primäre Fläche 78, die schließlich an dem Zahnrücken geschliffen wird (Fig. 11), verläuft allgemein gemäß einer i>ehne oder eines Teiles einer Sehne dieses Kreisbogens.

■t'ür den Fachmann ist ersichtlich, daß als Ergebnis der -Ausbildung gemäß der Erfindung die Gestalt der dem Werkstück dargebotenen Schneidkante 40, die in Fig. 8 wiedergegeben ist, in einfacher und wirtschaftlicher Weise unter Anwendung üblicher Schleifverfahren erzeugt werden kann, wenn die Lehre gemäß der Erfindung befolgt wird. Die so erzeugte Schneidkante hat viele Vorteile, u.a. den Vorteil, daß fortlaufende Späne und nicht zusammenhängende "halbmondförmige" Späne erzeugt werden können, und es ist zu bemerken, daß nicht die ganze Länge einer Schneidkante dem Werkstück zu einer Zeit dargeboten wird, wodurch dem Werkzeug eine höhere Lebensdauer und eine bessere Sehneidwirkung verliehen werden.

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Ein anderes Problem, daa mittels der Schneidkante gemäß der Erfindung gelöst ist, ist das "bei Nutenerzeugungsvorgängen, die mittels üblicher Schaft- oder Stirnfräser durchgeführt werden, siWfc langem bestehende Problem, daß der Fräser das Bestreben hat, zufolge der von der Schneidkante hervorgerufenen Zugkraft auf die eine oder die andere Seite des beabsichtigten Ausmaßes der Nut zu "wandern", je nachdem, ob das Werkzeug rechtsgängig oder lingsgängig arbeitet. Es ist ersichtlich, daß die Schneidkante gemäß der Erfindung fortlaufend von einer lingsgängigen Richtung in eine rechtsgängige Richtung übergeht, wenn sie durch die hohen und die tiefen Punkte der Kurve hindurchgeht. Es ergibt sich, daß die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausbildung der Schneidkante die Probleme zu beheben vermag, die beispielsweise bei mittels üblicher Schaft- oder Stirnfräser durchgeführten Nutenerzeugungsvorgängen auftreten. Die oben erwähnten weiteren Vorteile werden ebenfalls mit der Ausbildung gemäß der Erfindung erzielt,

Die hohen und tiefen Punkte der Schneidkanten der anderen Fräserzähne 28, 30 und 31 werden außer Phase miteinander angeordnet, um einen kontinuierlichen und gleichmäßigen Fräsvorgang zu ermöglichen, wenn das Vierkzeugt fortschreitend rotiert. In anderen Worten ausgedrückt, die Schneidkante 40 an dem Fräserzahn 29 hat, wie aus Fig. 8 ersichtlich, eine Reihe von hohen Bereichen oder Stellen, die axial im Abstand voneinander liegen, und der Abstand zwischen diesen hohen Stellen wird ala Steigung bezeichnet. Die hohen Stellen der Schneidkante 40 an den Zähnen 28, 30 und 31 sind mit Bezug aufeinander und mit Bezug auf diejenigen des Zahnes 29 axial versetzt. Wenn beispielsweise die hohen Stellen der Schneidkante des Zahnes 29 eine Steigung von 1/4 " (etwa 6,4 mm) haben, dann liegen die entsprechenden hohen Stellen der Schneidkanten der Zähne 28, 30 und 31 fortschreitend in einem Ab-

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stand von 1/16 " (etwa 1,6 mm) -voneinander» Dadurch wird ein Abstand von I/I6 " (etwa 1,6 mm) zwischen benachbarten hohen ^teilen erhalten.

In den als Ausführungsbeispiele dargestellten Ausführungsformen können im Eahmen der Erfindung verschiedene für den Fachmann offensichtliche Abänderungen getroffen werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche

   ί1WFräserrohling, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schneidteil mit einer Mehrzahl von Zähnen versehen iat, deren jeder eine Brustseite, eine Hinterseite und eine diese beiden Seiten miteinander verbindende Rückenfläche aufweist, und daß an der Brustseite jedes Zahnes eine Wandung vorgesehen ist, die eine Mehrzahl von ayial im übstand voneinander liegenden Vertiefungen (45) schafft, welche von einer sich allgemein parallel zu der Hinterseite des Zahnes längs seiner Brustseite erstreckenden gedachten Linie (42) aus in Richtung gegen die Hinteraeite des Zahnes verlaufen»
2. 2. Fräserrohling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne sich in einer schraubenlinienförmigen Richtung unter einem gegebenen Steigungswinkel erstrecken.
3. 3. Fräaerrohling nach Anspruch 1 öler 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückenfläche jedes Zahnes nach einem Kreisbogen verläuft.
4. 4. Fräserrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß er ein ^tirnfräserrohling ist, dessen Schneidteil mit einem Schaftteil verbunden ist»
5. 5. Fräser, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schneidteil mit einer Mehrzahl von Zähnen versehen ist, deren jeder eine Brustseite, eine Hinterseite und eine diese beiden Seiten miteinander verbindende Rückenfläche aufweist, wobei die Linie, längs welcher sich die Brustseite und die Rückenfläche schneiden, eine Schneidkante bildet, daß die Rückenfläche des Zahnes von der Schneidkante aus in Richtung gegen die Zahnhinterseite hinterschnitten iat und daß an der Bruatseite jedes Zahnes

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   INSPECTED

   2^;Ί2Ί

   eine Wandung -vorgesehen ist, die eine Mehrzahl von axial im Abstand voneinander liegenden Vertiefungen schafft, welche in Richtung gegen die Hinterseite des Zahnes verlaufene
6. 6. Präser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne sich in einer schraubenlinienförmigen Richtung unter einem gegebenen Steigungs-winkel erstrecken.
7. 7» Fräser nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Stirnfräser ist, dessen Schneidteil mit einem Schaftteil verbunden ist.
8. 8. Stirnfräser mit einem Schaftteil und einem Schneidteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidteil mit einer Mehrzahl von Zähnen versehen ist, die sich in schraubenlinienfö'rmiger Richtung unter einem gegebenen Steigungswinkel erstrecken und von denen jeder Zahn eine Brustseite, eine Hinterseite und eine diese beiden Seiten miteinander verbindende Rückenfläche aufweist, wobei die Linie, längs welcher sich die Brustseite und die Rückenfläche jedes Zahnes schneiden, eine Schneidkante des Stirnfräsers bildet, daß an der Brustseite jedes Zahnes eine Wandung vorgesehen ist, die eine Mehrzahl von axial im Abstand voneinanderliegenden hohen Bereichen und tiefen -üereichen schafft, so daß die Schneidkante, wenn auf sie in radialer Richtung des Stirnfräsers geblickt wird, eine Kurve mit hohen und tiefen Bereichen bildet, wobei die tiefen Bereiche näher an der Hinterseite des Zahnes liegen, daß die Rückenfläche sich als ein Teil einer Sehne eines Kreises erstreckt, der durch die Schneidkante an dem hohen -Bereich hindurchgeht, und daß die Rückenfläche einen spitzen Winkel mit einer an den Kreis gelegten Tangente bildet, die durch die Schneidkante an dem hohen Bereich hindurchgeht.

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