DE3119536A1

DE3119536A1 - Schaftbohrfraeser

Info

Publication number: DE3119536A1
Application number: DE19813119536
Authority: DE
Inventors: Everett Douglas 48504 Flint Mich. Hougen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-18
Filing date: 1981-05-16
Publication date: 1982-06-09
Also published as: IT8148199A0; JPS578009A; BR8102461A; AR223921A1; BE888340A; ZA811485B; US4322187A; FR2484882A1; AU6816481A; SE8101523L; ES267206Y; CA1135538A; IT1142402B; ES267206U; NL8101146A; AU528947B2; NO810835L; IL62422A0; GB2078144A

Description

Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Schaftbohrfräser.

Wird ein Loch mit einem Schaftbohrfräser geschnitten, so schneiden die Fräserzahne eine Nut in das Werkstück, das im Fräser eine mittig angeordnete zylinderförmige Scheibe bildet. Damit die Scheibe nicht im Fräser haften bleibt und auch, um eine Kühlmittelleitung im Fräser bis hinab zu den Fräserzähnen zu schaffen, werden Fräser häufig so ausgelegt, daß ein lichter Raum zwischen dem innendurchmesser des Fräsers und dem Außendurchmesser der Mittenscheibe geschaffen wird. Bei Fräsern in der Form eines dünnen, kreisförmigen Sägeblattes kann dieser freie Raum nach dem Verfahren der US-Patentschrift 3 559 513 gewonnen werden, wonach bestimmte ausgewählte Zähne über weniger als den halben Umfang des Fräsers leicht nach innen gebogen sind. Fräser, die jedoch zum Schneiden von Löchern in dicken Metallwerkstücken anstelle von Blech dienen, sind nicht als kreisförmiges Sägeblatt ausgebildet, sondern werden von Stangenmaterial hergestellt und besitzen eine verhältnismäßig dicke Seitenwand. Bei Fräsern dieser Art erhält man den lichten Raum zwischen dem Innendurchmesser des Fräsers und der mittig angeordneten Scheibe normalerweise durch Schleifen eines axialen Konus am Innenumfang der Fräserseitenwand. Normalerweise beträgt dieser Konus ca. 0,008 Zoll (ca.0,20 mm) für die Länge der Seitenwand.

Die Schneidstärke eines Fräsers wird meist hauptsächlich durch die Dicke seiner Spankammer bestimmt. Der Wirkungsgrad des Schnittes wird meist kleiner, wenn die Dicke -der Seitenwand und der Spankammer erhöht wird, da sich die Breite der geschnittenen Nut in

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Abhängigkeit von der Dicke der Seitenwand ändert. Wenn ein Schaftfräser an seinem Innendurchmesser mit einem Längskonus versehen ist, wird seine Stärke durch den dünnsten Abschnitt der Seitenwand bestimmt. Daher wird bei einem Fräser mit Innenkonus die Dicke der Seitenwand zunehmend geringer zum Schaftende des Schneidwerkzeugs hin, wenn die Seitenwand eine bestimmte Dicke an den Schneidzähnen aufweist. Daraus geht hervor, daß es für einen Fräser zum Schneiden von verhältnismäßig dickem Werkstoff unzweckmäßig ist, den erforderlichen Freiraum zwischen dem Fräser und der Scheibe dadurch zu schaffen, daß ein Innenkonus am Schneidwerkzeug geschliffen wird.

Selbst bei Fräsern mit Innenkonus besteht auch die Schwierigkeit des Haftens der Scheibe im Schneidwerkzeug weiter. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Scheibe erwärmt wird und sich ausdehnt, wenn der Fräser in das Werkstück einfährt. Daher ist am Ende eines Schneidvorgangs der Durchmesser der Scheibe meist etwas als der Innendurchmesser der Seitenwand am Zahnende. Dadurch haftet die Scheibe im Fräser und bewirkt auch häufig ein Ausbrechen der Zähne.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schaftfräser zu erzeugen, bei welchem der gewünschte Freiraum zwischen der Seitenwand des Fräsers und der Mittenscheibe über ihre gesamte Länge entsteht, ohne im wesentlichen die Dicke der Seitenwand des Fräsers zu verringern. Erfindungsgemäß soll ein Schaftfräser herge~- stellt werden, bei welchem der gewünschte Freiraum zwischen dem Fräser und der mittleren Scheibe gewonnen wird, indem der Fräser so ausgeformt wird, daß der Außendurchmesser der Seitenwand kon-

zentrisch zur Drehachse des Fräsers und der Innendurchmesser der Seitenwand gegenüber dieser Achse exzentrisch angeordnet ist. Da der Außendurchmesser des Schneidwerkzeugs konzentrisch zu seiner Mittelachse liegt/ wird ein glattes genaues Loch ausgefräst. Da jedoch der Innendurchmesser exzentrisch gegenüber der .Drehachse des Fräsers ist/ wird der Durchmesser der mittleren Scheibe um einen Betrag kleiner als der Innendurchmesser der Seitenwand des Fräsers, der gleich dem zweifachen Wert der Exzentrizität ist.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen

Schaftbohrfräsers,
Fig. 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schaftfräser mit Darstellung des Eindringens des Fräsers in ein Werkstück,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Fräser längs der Linie 3-3 der Fig. 2.

Der Fräser 10 der Fig. 1 besitzt einen Schaft 12 und einen Fräserkörper 14. Dieser hat die Form eines umgekehrten Bechers, so daß er (Fig. 2) durch eine Oberwand 16 und eine ringförmige Seitenwand 18 gebildet wird. Am Außenumfang der Seitenwand 18 sind mehrere schraubenförmige Nuten oder Spankammern 22 ausgebildet, die sich von den Zähnen 20 aus aufwärts erstrecken. Die Spankammern 22 sind durch Schneiden- oder Zahnrücken 25 voneinander getrennt. Bei dem hier dargestellten Fräser ist die Form-__g_

gebung der Zähne 20 gleich der des US-Abänderungspatentes 28416. An jedem Zahn 20 ist eine radiale Innenschneidkante 24 und eine radiale Außenschneidkante 26 ausgeformt. Die Innenschneidkante 24 der Zähne ist nach vorne in Drehrichtung des Fräsers gegenüber der Außenschneidkante 26 kreuzverzahnt. Die Schneide 24 bildet das untere Ende einer Innenzahnlücke 28, um die von der Innenschneidkante 24 gefrästen Späne nach außen in die Spankammer zu leiten.

Der Außenumfang des Schaftes 12 ist so geschliffen, daß er zur Mittelachse A₁ des Fräsers mit hoher Genauigkeit konzentrisch ist. Im Schaft 12 ist vorzugsweise eine Mittelbohrung 30 ausgeformt, durch welche das Kühlmittel für den Aufsteckdorn des Schaftes abwärts in den Fräser zu den Zähnen 20 geleitet werden kann.

Fig. 3 zeigt das erfindungswesentliche Merkmal des Fräsers. Der durch die Zahnrücken 25 gebildete Außendurchmesser der Seitenwand des Fräsers ist mit einem hohen Grad von Genauigkeit konzentrisch zur Achse A₁ geschliffen, vorzugsweise mit einer Toleranz von +_ 0,002 Zoll (ca. +_ 0,05 mm). Der Innendurchmesser der Seitenwand 18 des Fräsers ist mit einem Genauigkeitsgrad konzentrisch zur Achse A- geschliffen, d.h. mit derselben Toleranz wie der Außendurchmesser des Fräsers. Die Achse A₂ ist jedoch radial etwas gegenüber der Achse A₁ versetzt. Versuche haben ergeben, daß der Fräser sehr gut arbeitet, wenn die Achse A₂ gegenüber der Achse A₁ um einen Betrag im Bereich von 0,004 - 0,006 Zoll (ca. 0,1 - 0,152 mm) versetzt ist. Der Radialversatz der Achse A₂ gegenüber der Achse A₁ ist in der Zeichnung mit e bezeichnet. Versuche haben auch gezeigt, daß die besten Ergebnisse

in Metall bezüglich der Oberflächengüte, der Unrundheit und der Maßhaltigkeit des gefrästen Loches mit einer Abmessung von 0,005 Zoll (ca. 1,27 mm) für die Größe e erzielt werden. Wählt man die Abmessung e größer als 0,006 Zoll (ca. 0,152 mm), so verschlechtert sich die Oberflächengüte des Loches sehr schnell, wobei es zunehmend Übermaßig gegenüber dem Außendurchmesser des Fräsers wirkt.

In den Fig. 2 und 3 ist die Achse A₂ gegenüber der Achse A₁ nach rechts versetzt. Die Spankammern 22 sind alle auf gleiche Tiefe geschliffen, und daher ist die Innenkante 24a rechts in Fig. 3 länger als die Kante 24b links in Fig. 3, und zwar um einen Betrag, der gleich ist der doppelten Abmessung e. Die beiden Schneidkanten 24c sind etwas breiter als die Schneidkante 24a, und die beiden Schneidkanten 24d schmäler als die Schneidkante 24b. Daraus folgt, daß die Außenfläche der Mittelscheibe 32, die sich beim Durchdringen des Fräsers durch das Werkstück ergibt, ausschließlich von der Kante 24b erzeugt wird, die in radialer Richtung die innerste Schneidkante ist. Die Innenenden der übrigen Schneidkanten erstrecken sich von der Außenfläche der Scheibe 32 radial nach außen (Fig. 3). Der bogenförmige Freiraum 33, der sich aus dem Versatz der Achse A₂ gegen die Achse A₁ ergibt, bietet einen ausgezeichneten axialen Kanal von der Bohrung 30 im Schaft 12 abwärts zu den Schneidzähnen des Fräsers. Sobald die Zähne das Werkstück W vollständig durchringen, fällt die Mittelscheibe 32 frei auf den Fräser heraus, da ihr Außendurchmesser um eine in dem Doppelten der Abmessung e gleichen Größe kleiner ist als der Innendurchmesser der Wand

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Bei dem vorstehend beschriebenen Fräser würde die Innenfläche der Fräserwand 18 die Scheibe 32 theoretisch nur auf einer Linie berühren, die axial mit dem radialen inneren Ende der Schneidkante 24 b fluchtet. Um den Reibkontakt zwischen dem Fräser und der Scheibe 32 auf einen absoluten Minimalwert herabzusetzen, ist es zweckmäßig, die Innenfläche der Wand 18 mit einem leichten Konus auszuschleifen. Dieser Konus ist jedoch im Vergleich zur Länge der Wand 18 verhältnismäßig kurz. Beispielsweise endet der Konus 34 in Fig. 2 am Abschnitt 36, wodurch sich für den Konus eine Axiallänge von nur ca. 0,25 - 0,5 Zoll (ca. 0,63 - 1,27 mm) ergibt. Die Länge dieses Konus ist so bemessen, daß der Innendurchmesser der Wand 18 am Abschnitt 36 um etwa 0,004 - 0,006 Zoll (ca. 0,01 - 0,015 mm) größer ist als das Unterende des Fräsers. Das heißt, daß der Gesamtkonus in der Größenordnung von ca. 0,002 - 0,003 Zoll (ca. 0,005 - 0,008 mm) liegt.

Leerseite

Claims

Patentanwälte

DIpI. Ing. H. Hauck

DIpI. Phys. W. Schmitz .

Dipl, Ing. E. Graalfs

Dipl. Ing. W. Wehnert

Dr.-lng. W. Döring

Mozartntroßo 23 Everett Douglas HOUGEN 8000 München*

G-5072 Corunna Road Anwaltsakte M-5.421

Flint, Mich. 48504 (USA) .28. April 1981

Schaftbohrfräser

Patentansprüche

iT) Schaftbohr fräser mit einem Schaft, eier ^einespanner zur Drehung um die Mittelachse des Schaftes im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) an seinem unteren Ende einen Körperteil (14) von der Form eines umgekehrten Bechers aufweist, der Körperteil eine obere Wand (16) sowie eine ringförmige Seitenwand (18) besitzt, die mit mehreren Schneidzähnen (20) bestückt ist, die am unteren Ende der Seitenwand (18) angeordnet sind, daß im Außendurchmesser der Seitenwand (18) schraubenförmige Spankammern (22) ausgeformt sind, die von den Zähnen (20) aus nach oben ragen und durch zwischenliegende Zahnrücken (120) getrennt sind, daß der Außenumfang des Schaftes (12) und der Seitenwand (18) mit einem hohen Grad von Genauigkeit konzentrisch zur Achse (A^) angeordnet sind, wobei der Innendurchmesser der Seitenwand (18) mit einem hohen Grad von Genauigkeit konzentrisch zu einer Achse (A2) angeordnet ist, die gegenüber der Mittelachse (A-) etwas radial in einem bestimmten Abstand von der

Mittelachse (A₁) angeordnet ist und zu dieser parallel verläuft.
2. Schaftbohrfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz (e) größer ist als die Abweichung von der Konzentrizität des Innen- und Außenumfangs der Seitenwand (18) von ihren entsprechenden Achsen (A₁, A₂).
3. Schaftbohrfräser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß der Versatz (e) ca. 0,004 - 0,006 Zoll (0,010 - 0,015 mm) beträgt.
4. Schaftbohrfräser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz (e) ca. 0,005 Zoll (0,012 mm) beträgt.
5. Schaftbohrfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Innenumfang der Seitenwand (18) außen in Aufwärtsrichtung konisch verläuft, wobei der Konus kleiner ist als die Größe des Versatzes (e).
6. Schaftbohrfräser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz (e) ca. 0,004 - 0,006 Zoll (ca. 0,010 - 0,015 mm) beträgt, und, daß das untere Ende der Seitenwand (18) um ca. 0,002 - 0,003 Zoll (ca. 0,005 - 0,007 mm) dicker ist als . .: ihr oberes Ende.
7. Schaftbohrfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Innendurchmesser der Seitenwand (18) nach außen und aufwärts konisch (34) gestaltet ist, wobei die Strecke des Konus (34) ca. 0,25 - 0,5 Zoll (0,625 - 1,27 mm) vom ünter-

ende der Zähne (20) aus gerechnet beträgt, und dadurch, daß der Innenumfang über dem Konusteil (34) zylinderförmig gestaltet ist, wobei die Radialausdehnung des Konus (34) kleiner ist als die Größe des Versatzes (e).
8. Schaftbohrfräser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Versatzes (e) ca. 0,04 - 0,06 Zoll (ca. 0,01 0,015 nun) beträgt und der Konus (34) in der Größenordnung von ca. 0,002 - 0,003 Zoll (0,005 - 0,007 mm) liegt.
9. Schaftbohrfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12) mit einem Axialkanal (33) versehen ist, in welchem Kühlmittel zwischen der äußeren Umfangsfläche der von den Zähnen (20) ausgeschnittenen Scheibe (32) und der Innenumfangsflache der Seitenwand (18) geleitet werden kann.
10. Schaftbohrfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß alle Spankammern (22) dieselbe radiale Tiefe aufweisen.