DE3323442A1

DE3323442A1 - Schaftfraeser

Info

Publication number: DE3323442A1
Application number: DE19833323442
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Osaki Kishimoto
Original assignee: NIPPON KOGU SEISAKUSHO KK
Current assignee: Hitachi Tools Ltd
Priority date: 1982-09-08
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1984-03-08
Also published as: DE3323442C2; JPS5947110A; US4497600A

Description

S 320 M (Gh/Ld)

Schaftfräser

Die Erfindung betrifft einen Schaftfräser für Grobbearbeitung bzw. Schruppen und für Pein- bzw. Endbearbeitung.

Es ist ein Schaftfräser für Grobbearbeitung bzw. Schruppen (nachstehend der Einfachheit halber als Grobbearbeitung bezeichnet) bekannt, der eine hochwirksame Grobbearbeitung möglich macht, indem die Späne in kleine Stücke geschnitten werden dadurch, daß die Zahnkanten mit sogenannten Spanbrechernuten versehen sind.

Neuerdings ist mit der allgemeinen Anwendung von Bearbeitungszentren oder von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen oder durch die Vielzahl von Anforderungen von Benutzern ein zunehmender Bedarf vorhanden für einen Schaftfräser für Grobbearbeitung und Fein- bzw. Endbearbeitung (nachstehend der Einfachheit halber als Peinbearbeitung bezeichnet), der in hohem Maße wirksam ist, ohne daß eine getrennte Peinbearbeitung erforderlich ist.

Als öObearbeitungs-Schaftfräser sind gut bekannt ein Schaftfräser mit Hinterschneidung bzw. mit Hinterschliff, bei welchem die Planke der Umfangsschneiden in Querschnittsansicht zur Achse des Schaftfräsers gemäß Fig. 1 (a) exzentrisch liegt, und ein üblicher Schaftfräser mit ebenen Umfangsschneiden, wie es in Fig. 1 (b) dargestellt ist. In diesen Figuren gibt der in unterbrochenen Linien dargestellte Teil die Außengestalt der Bodenfläche einer Spanbrechernut 'wieder, die durch die Umfangsflache oder die Hinterschneidung bzw. den Hinterschliff gebildet

ist zum Schneiden der Späne in Stücke.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Gestalt und die Anordnung von Spanbrechernuten, die für jeden Schneidzahn vorgesehen werden sollen, um Teile, die belassen sind, ohne daß sie durch Spanbrechernuten des Grobbearbeitungs-Schaftfräsers gemäß Fig. 1 (b) bearbeitet sind, mit einer anderen Schneide zu schneiden.

Bei einem üblichen Schaftfräser erfolgt die Wirkung der Spanbrechernuten auf eine von zwei Weisen. Die eine Weise besteht darin, Spanbrechernuten 3 an einer Mehrzahl von schraubenlinienförmigen Schneidzähnen 2 rechtwinklig zur Drehachse anzuordnen, wie dies in Fig. 2 (a) dargestellt ist, und die andere Weise besteht darin, die Spanbrechernuten zur Drehachse schraubenlinienförmig anzuordnen (in den meisten Fällen mit Linksdrehung), wie dies in Fig. 2(b) dargestellt ist.

Im Fall der Art und Weise gemäß Fig. 2 (a) müssen die Zähne 2 (oder die Spanbrechernuten 3) derart angeordnet werden, daß sich keine nichtbearbeiteten Teile häufen, was bedeutet, daß bei einer Umdrehung des Werkzeuges eine Schneidbearbeitung durchgeführt wird, ohne daß nichtbearbeitete Teile belassen werden. Daher ist eine Spanbrechernut eines benachbarten Zahnes derart gebildet, daß sie in Richtung gegen das Ende des Zahnes in Richtung gegen den Schaft versetzt ist. Jedoch ist im Fall der Schneidbearbeitung mit einem Werkzeug, dessen Spanbrechernuten rechtwinklig zum Schneidenkörper gebildet sind, der Seitenspielwinkel bzw. der Winkel der seitlichen Hinterdrehung des Hauptkörpers Null. In diesem Fall wird große Abnutzung des Feinbearbeitungswerkzeuges hervorgerufen, und es wird eine besondere Werkzeugmaschine für ausschließliche Verwendung benötigt, und die Bearbeitungszeit kann länger werden.

In dem Fall gemäß Fig. 2(b) bewirkt ein eingängiges Gewindeschneiden, daß die Zähne in einem Ausmaß entsprechend der

Steigung des Gewindes versetzt sind, wobei immer die negative Seite der seitlichen Hinterschneidung die Hauptschneide ist, so daß der Schneidvorgang ungünstigerweise von derjenigen Seite ausgeführt wird, die für das Schneiden nicht geeignet ist. Daher ist vorgeschlagen, daß der Winkel des Gewindeschneidens geändert wird durch Verwendung eines mehrgängigen Gewindes, damit ein Schneidvorgang mit der positiven Seite der seitlichen Hinterschneidung ausgeführt wird, und die Anordnung der Spanbrechernuten (oder der Schneide) benachbarter schraubenlinienförmiger Zähne wird in umgekehrter Richtung' verschoben oder versetzt (siehe veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 50-31312; 1975).

Wenn jedoch die Spanbrechernuten gemäß vorstehender Beschreibung gebildet werden, werden durch die Anzahl der Gewindegänge zum Schneiden der Spanbrechernuten die Gestalt der Schneide und die seitliche Hinterschneidung bzw. der Preiwinkel (side clearance angle) bestimmt. Auch bei einer solchen Bildung der Spanbrechernuten können folgende Nachteile auftreten:

Es können geeignete Werte dieser Faktoren oder Größen für ein zu bearbeitendes Material nicht ausgewählt werden. Die Spanbrechernut bildet keinen Teil der eigentlichen Schneide, wenn sie nach einer Nachbearbeitung flach ist, weil der Boden einer Spanbrechernut auf einem Umfang liegt. Die Häufigkeit des Nachbearbeitens der Schneide ist verringert.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schaftfräser zu schaffen, bei welchem die Gestalt und die Anordnung der für die Zähne bzw. für die Schneiden erforderlichen Spanbrechernuten frei gewählt werden können, ohne daß zum Bilden der Spanbrechernuten ein Gewindeschneidvorgang angewendet wird.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Schaftfräser für Grobbearbeitung mit ausgezeichneter Schneidleistung zu schaffen.

Bei einem Schaftfräser gemäß der Erfindung, der mit Spanbrechernuten versehen istj sind diese in vorgeschriebenen Abständen entlang der gesamten Länge jedes Zahnes angeordnet. Die Spanbrechernuten sind mit Bezug auf den vorhergehenden und den nachfolgenden Zahn in einem regelmäßigen Ausmaß versetzt. Wenn die Spanbrechernuten in Richtung gegen das Ende des Schneidteiles, d.h. in Richtung zur Endseite versetzt sind, wird die seitliche Hinterschneidung nach oben und nach rechts gebildet, und wenn die Spanbrechernuten in Richtung zum Schaft versetzt sind, wird die seitliche Hinterschneidung nach unten und nach links gebildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 (a) und 1 (b) sind Teilschnittansichten, in denen ein

Querschnitt eines Zahnes eines Grobbearbeitungswerkzeuges bzw. eines Peinbearbeitungswerkzeuges dargestellt ist.

Fig. 2 (a) und 2 (b) sind Ansichten von Spanbrechernuten, die

in einem Grobbearbeitungs-Schaftfräser und in einem Feinbearbeitungs-Schaftfräser gebildet sind.

Fig. 3 ist eine Ansicht eines Grobbearbeitungs-

Schaftfräsers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 ist eine Abwicklung der Anordnung von Span

brechernuten.

Fig. 5 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene

schräge Ansicht eines Ausführungsbeispieles der seitlichen Hinterschneidung einer erste] Ausführungsform.

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Pig. 6 ist eine Abwicklung eines Sehaftfräsers

mit Spanbrechernuten gemäß Fig. 5·

Fig. 7 ist eine der Fig. 5 analoge, in vergrößer

tem Maßstab gehaltene schräge Ansicht, in welcher die seitliche Hinterschneidung einer zweiten Ausführungsform dargestellt ist.

Fig. 8 ist eine Abwicklung eines Sehaftfräsers

mit Spanbrechernuten gemäß Fig. 7.

Erste Ausführungsform

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung an einem Schaftfräser, der die Gestalt eines allgemeinen Sehaftfräsers hat mit vier schraubenlinienförmigen Zähnen, deren Querschnitt rechtwinklig zur Achse so ist, wie es in Fig. 1 (b) dargestellt ist.

In Fig. 3 ist mit dem Bezugszeichen 1 der Hauptkörper des Sehaftfräsers bezeichnet, der sich entlang der Achse 0-0' erstreckt, wobei 0 für die Endseite (freies Ende der Zähne) und 0' für die Schaftseite steht. Mit dem Bezugszeichen 2 sind vier schraubenlinienförmige Zähne insgesamt bezeichnet, die einzeln mit (D₉ (D, ^f) und (j? bezeichnet sind. Zwischen den Zähnen befinden sich verdrehte bzw. schraubenlinienförmige Nuten 5.

Entlang der gesamten Fläche jedes Zahnes sind Spanbrechernuten ' 3 in vorbestimmten Abständen gebildet. Jede Spanbrechernut ist mit einer geringfügigen Versetzung in Richtung gegen das Ende des Schneidteiles oder in Richtung gegen den Schaft des Zahnes ,.f¹, -'JTj 3~^s und ,4 versetzt. Fig. 4 ist eine Abwicklung, in welcher die Anordnung der Spanbrechernuten für die vier Zähne (J), (J)₉ ,5^s und-4'dargestellt ist.

Wenn die Breite der Zahnschneide mit X, die Breite einer Spanbrechernut mit Y, und das Ausmaß der Versetzung einer Spanbrechernut mit Bezug auf eine Spanbrechernut des benachbarten Zahnes mit Z bezeichnet ist, wird eine Spanbrechernut an einem Teil der Endseite derart gebildet, daß die Versetzung Z der Spanbrechernut wenigstens gleich

ist j worin N die Anzahl der Zähne ist.

Pig. 4 ist eine Abwicklung₃ in welcher die Zahnschneidenteile in Richtung zum Schaft versetzt sind, und fT*D ist die Länge des Umfanges des Schaftfräsers bei einem Durchmesser von D. Im Fall von vier Zähnen muß die Versetzung Z für jeden Zahn der oben beschriebenen Bedingung an der Endseite genügen, d.h. in dem Intervall zwischen a und b, jedoch muß auf der Schaftseite in dem Intervall zwischen b und c der Wert Z nicht notwendigerweise gleich dem Wert Z zwischen a und b sein, wenn die Werte von X und Y geändert werden. Die Spanbrechernuten jedes Zahnes sind nach oben und nach rechts (positiv) oder nach unten und nach rechts (negativ) schräg gebildet, und zwar mit Bezug auf den Querschnitt rechtwinklig zur Achse.

Wenn im Gegensatz dazu die Spanbrechernuten zur Schaftseite versetzt sind, spielt die Schaftseite die Rolle der Hauptschneide, so daß die Spanbrechernuten nach unten und nach rechts gebildet sind (negative Seite). Fig. 6 ist eine Abwicklung einer Ausführungsform, bei welcher die Kanten zur Schaftseite versetzt sind.

Zweite Ausführungsform

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Endseite die Rolle der Hauptschneide spielt, und die Spanbrechernuten

sind nach oben und nach rechts gebildet (positive Seite). Fig.8 ist eine Abwicklung, in welcher Schneidkanten, die zur Endseite versetzt sind, dargestellt sind.

Die seitliche Hinterschneidung der Spanbrechernuten kann mit dem gleichen Wert gewählt werden, wie er für die Spanbrechernuten eines gewöhnlichen Werkzeuges am geeignetsten ist.

Wenn die Bildung der Spanbrechernuten vom Ende des Zahnes aus begonnen wird, kann die Zahnspitze einen dünnen Teil bekommen, der schwach ist und das Bestreben hat, beschädigt zu werden. Daher wird zweckmäßig die Bildung der Spanbrechernuten in einem gewissen Abstand von den Zahnspitzen begonnen. Demgemäß ist, wie in Fig. 4 dargestellt, ein Abstand t.. für den Zahn X^: von seiner Spitze, ein entsprechender Abstand t~ für den 7,ahn(2)_s ein Abstand t, für den Zahn Q) usw. dargestellt.

Bei einem Ausführungsbeispiel eines Schaftfräsers gemäß der Erfindung wurden folgende Werte für die Formgestaltung eines Schaftfräsers mit vier Zähnen angewendet:

Werkzeug: Durchmesser 20 mm

Zahnlänge 45 mm

Gesamtlänge 125 mm Schaftdurchmesser 20 mm

X 1,96 mm

Y 1,6 mm

Z 0,87 mm

Die Spanbrechernuten sind zur Endseite versetzt.

Bildung bzw. Bearbeitung: AISI 1045 Tiefe des Schnittes: 30 mm in Richtung der Achse

5 mm in Richtung der Seite

Charakteristik: Der Schaftfräser gemäß der Erfin

dung ermöglicht gegenüber einem

üblichen Schaftfräser eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit bis zum 3,6fachen.

Die Erfindung kann in gleicher Weise bei einem Freischneidwerkzeug bzw. bei einem Werkzeug mit Hinterschneidung angewendet werden.

Obwohl die Erfindung bei dem obigen Ausführungsbeispiel anhand eines Schaftfräsers mit vier Zähnen erläutert wurde, kann die Erfindung auch angewendet werden bei Schaftfräsern mit einer anderen Zahl von Zähnen.

Wie es oben in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben wurde, sind bei einem Schaftfräser gemäß der Erfindung die Spanbrechernuten entlang der gesamten Länge des Zahnes (und damit auch der Zahnschneide) in vorgeschriebenen Abständen angeordnet, und sie sind in Richtung der Achse mit Bezug auf den vorangehenden Zahn und den nachfolgenden Zahn in einem vorbestimmten Ausmaß versetzt. Für den Fall, daß die Spanbrechernuten zur Endseite versetzt sind, verläuft die seitliche Hinterschneidung nach oben und nach links, und wenn die Spanbrechernuten zur Schaftseite versetzt sind, verläuft die seitliche Hinterschneidung nach unten und nach rechts. Durch die geschilderten Merkmale werden folgende Wirkungen erzielt:

1. Da die Spanbrechernuten in vorgeschriebenen Abständen und mit einer Versetzung in einem vorgeschriebenen Ausmaß gebildet sind, und zwar nicht durch einen Gewindebildevorgang, ist die seitliche Hinterschneidung der Spanbrechernuten durch die Anzahl der Zähne oder Schneiden nicht begrenzt. Der Wert der seitlichen Hinterschneidung (side clearance) und die Abstände und die Gestalt der Spanbrechernuten können frei gewählt werden.

2. Da die Richtung der seitlichen Hinterschneidung geändert

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wird durch die Richtung der Versetzung der Spanbrechernuten in dem vorangehenden und in dem nachfolgenden Zahn, erfolgt der Schneidvorgang durch die Hauptschneide in vollkommener Weise, wodurch die wichtige Wirkung erzielt wird, daß die Schneidleistung verbessert bzw. erhöht wird.

3. Der Winkel der Bildung der Spanbrechernuten und die Gestalt der Spanbrechernuten können in Abhängigkeit von dem zu schneidenden Material frei gewählt werden. Bei einem üblichen Schaftfräser, bei welchem die Spanbrechernuten durch einen Gewindeschneidvorgang gebildet werden, sind die genannten Größen festgelegt.

4. Bei bekannten Schaftfräsern, bei denen die Spanbrechernuten durch einen Gewindeschneidvorgang gebildet werden, ergeben sich folgende Fehler bzw. Nachteile:

Da die Spanbrechernuten auf einem Umfang gebildet werden, bildet jede Spanbrechernut an ihrem Boden keinen Teil der eigentlichen Schneide. Bei wiederholtem Nachbearbeiten oder Schärfen verschwindet die Nut an dem vorangehenden Teil der Rückenfläche jedes Zahnes.

Im Gegensatz dazu sind gemäß der Erfindung die Spanbrechernuten auf der gesamten Fläche jedes Zahnes gebildet, so daß die Spanbrechernuten entlang der Umfangsschneidkante auf gleiche Tiefe geschnitten sind.

5. Das Material kann vollkommen bearbeitet werden, ohne daß nichtbearbeitete Teile belassen werden, weil das Ausmaß der

Versetzung der Spanbrechernuten in Übereinstimmung mit der Breite und der Gestalt der Spanbrechernuten frei bestimmt ist.

Die Schneidkante kann gegen Beschädigung geschützt werden durch Bestimmen des Abstandes von der Zahnsp^tze, in welchem die Spanbrechernuten gebildet werden.

Claims

KABUSHIKIGAISHA NIPPON KOGU SEISAKUSHO

13-20, Nonakakita 1-Chome, Yodogawa-Ku, Osaka-Shi, Japan

Schaftfräser

Beanspruchte Priorität:

8.September 1982 - Japan - SHO-57-156148

Patentansprüche

Schaftfräser mit einer Mehrzahl von schraubenlinienförmigen Zähnen, die an dem Hauptkörper des Schaftfräsers gebildet sind, und mit einer an jedem Zahn gebildeten Mehrzahl von Spanbrechernuten,

dadurch gekennzeichnet, daß entlang der gesamten Länge jedes Zahnes (z.B. (l) ) eine Mehrzahl von Spanbrechernuten (3) in vorgeschriebenen Abständen angeordnet sind, die Spanbrechernuten an dem vorangehenden Zahn und die Spanbrechernuten an dem nachfolgenden Zahn in Richtung der Achse des Hauptkörpers des Schaftfräsers relativ zueinander in einem vorgeschriebenen Ausmaß versetzt sind, und wenn die

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 50175-809 · BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A.G. MÖNCHEN. LEOPOLDSTR. 71. KONTO-NR. 60/35794

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Spanbrechernuten zur Endseite des Schaftfräsers versetzt sind, die Endseite die Rolle der Hauptschneide spielt und die Spanbrechernuten derart schräg gebildet sind, daß eine seitliche Hinterschneidung auf der Hauptschneidenseite gebildet ist, und daß, wenn die Spanbrechernuten zur Schaftseite des Schaftfräsers versetzt sind, die Schaftseite die Rolle der Hauptschneide spielt und eine seitliche Hinterschneidung auf der Seite in einer Richtung gebildet ist, die zu der Richtung entgegengesetzt ist, die vorhanden ist im Fall der Versetzung zur Endseite, und die Spanbrechernuten mit einer Schräglage in entgegengesetzter Richtung gebildet sind.
2. Schaftfräser nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Anzahl der Zähne mit N, die Breite der Schneidkantenteile mit X, und die Breite des durch die Spanbrechernut weggeschnittenen Schneidkantenteiles mit Y bezeichnet sind, so gilt für die Versetzung Z zwischen jeder Spanbrechernut eines vorangehenden Zahnes und jeder Spanbrechernut des nachfolgenden Zahnes die Beziehung