DE3417168A1

DE3417168A1 - Stirnfraeser mit bohreigenschaften

Info

Publication number: DE3417168A1
Application number: DE19843417168
Authority: DE
Inventors: Katutoshi Toyota Aichi Haga; Kunio Kondo; Tokunari Chita Aichi Takeuchi
Original assignee: Fuji Bellows Co Ltd; Fuji Seiko Ltd
Current assignee: Fuji Bellows Co Ltd
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1984-05-09
Publication date: 1984-11-15
Also published as: US4564321A; JPS59176713U; JPS624417Y2

Description

Stirnfräser mit Bohreigenschaften

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stirnfräser, der sowohl bohrfähig und damit in der Lage ist, ein Loch zu bohren, als auch infolge seiner Umfangs-Fräs-Fähigkeit in der Lage ist, einen Spalt oder eine Vertiefung zu schneiden. Die Erfindung bezieht sich also auf einen sowohl fräs- als auch bohrfähigen Stirnfräser, dessen gesamte Schneidkanten oder Blätter aus wiederverwendbaren oder einmal verwendbaren Einsatzstücken bestehen .

Bei Schneidwerkzeugen hat es einen zunehmenden Trend zum Gebrauch von wiederverwendbaren oder einmal verwendbaren (Wegwerf-) Schneideinsatzstücken oder Schneidköpfen als Schneidkanten ,-blätter ,-zähne oder sonstige
schneidfähige Teile der Werkzeuge gegeben. Bei der vergangenen Entwicklung zum Gebrauch solcher wiederverwend-

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barer Einsatzstücke sind Bohrer und Fräser als unterschiedliche Werkzeugtypen betrachtet worden, und daher wurden sie auch bei dem Bemühen, diese Einsatzstücke zu gebrauchen, unabhängig voneinander in verschiedener Weise behandelt. Dieser Unterschied basiert auf der herkömmlichen Einschätzung, laut der es eine Unvereinbarkeit zwischen Bohrern und Fräsern bezüglich der Anordnung der wiederverwendbaren Einsatzstücke gibt. Entsprechend erfordert ein Spalt-Schneid-Vorgang einen Fräser, während ein Bohrvorgang einen Bohrer erforderte, der als vom Fräser unterschiedliches Schneidwerkzeug eingestuft wurde.

Dennoch gibt es ein sowohl bohr- als auch fräsfähiges Schneidwerkzeug, aber nur innerhalb eines begrenzten-Bereichs einer Schnittiefe eines Lochs oder eines Spalts von maximal etwa 10 mm, was etwa der Größe eines auf dem Werkzeug benutzten Einsatzstückes entspricht.

Ein mit solch beschränkten Bohr- und Fräsfähigkeiten versehenes Schneidwerkzeug kann nur schwierig beide Funktionen erfüllen, wenn die Größe des zu bohrenden Loches bzw. Spalts größer ist als die Abmessung der Einsatzstücke. Solche Werkzeuge sind in der Technik bisher unbekannt.

In einem Bearbeitungszyklus, der sowohl das Bohren tiefer Löcher als auch das Fräsen tiefer Spalten enthält, wie beispielsweise die Herstellung von Hohlgewinden, müßten daher die zu bearbeitenden Werkzeuge von einer Werkzeugmaschine zu einer anderen umgesetzt werden, wenn der Bearbeitungsvorgang vom Fräsen zum Bohren oder umgekehrt wechselt. Alternativ muß ein Werkstück, das einen solchen Bearbeitungszyklus erfordert, mehrere Maschinen oder Bearbeitungsstellen durchlaufen, die nur zur Erzielung

verschiedener spezieller Schneidfortschritte gebaut sind. Diese Bearbeitungsmethoden sind sehr unvorteilhaft, da sie eine geringe Maschinenausnutzung und hohe Maschinenkosten bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, einen bohrfähigen

Stirnfräser zu bauen, für dessen gesamte Schneidteile wiederverwendbare Einsatzstücke vorgesehen sind und der Löcher und Spalten sowohl mit geringer als auch jQ mit großer Tiefe herstellen'kann.

Erfindungsgemäß ist ein bohrfähiger Stirnfräser an einer drehbaren Spindel befestigbar, hat einen an der Spindel befestigten im wesentlichen länglichen Schaft und einen mit dem Schaft um eine Achse des Stirnfräsers drehbaren· im wesentlichen länglichen Hauptkörper. Der erfindungsgemäße Stirnfräser enthält: Zumindest ein im wesentlichen flach

ausgebildetes austauschbares Umfangs-Schneideinsatzstück mit einer Umfangs-Schneide, das zur Erzielung einer Umfangs-Fräswirkung abnehmbar auf dem Hauptkörper befestigt ist; ein im wesentlichen flach ausgebildetes austauschbares inneres Bohreinsatzstück, das zumindest eine Flächenschneide hat und zum Schneiden eines radial innwärtigen Abschnitts eines Lochs abnehmbar auf dem Hauptkörper befestigt ist; und ein im wesentlichen flach ausgebildetes

austauschbares äußeres Bohreinsatzstück mit einer Flächenschneide, das zum Schneiden eines radial auswärtigen Abschnitts des Lochs abnehmbar auf dem Hauptkörper befestigt ist.

Mit diesen drei Bohreinsatzstück-Typen, d.h., zumindest einem Umfangs-Schneideinsatzstück, einem inneren Bohreinsatzstück und einem äußeren Bohreinsatzstück, die auf dem Hauptkörper eines Stirnfräsers wie oben beschrieben angeordnet sind, kann der erfindungsgemäße Stirnfräser durch sein inneres und äußeres BohreLnsatzstUck einen Bohrschnitt erzielen, wenn der Stirnfräser entlang neiner

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Achse bewegt wird. Außerdem kann der erfindungsgemäße Stirnfräser durch seine Umfangs-Schneideinsatzstücke und sein äußeres Bohreinsatzstück eine Umfangs-Fräs- oder Spalt -Schneidwirkung erzielen. Der vorliegende Stirnfräser ist daher sowohl bohr- als _auch_ fräsfähig.

Der Hauptkörper des Stirnfräsers hat zwei Spannuten, die auf seiner Oberfläche ausgebildet sind und als Vertiefungen zum Abtransport der vom Stirnfräser hergestellten Späne dienen. Diese Spannuten sind entweder zur Achse des Körpers parallele gerade Vertiefungen oder spiralförmige Vertiefungen. In jedem Fall erstrecken sich die zwei Spannuten etwa in Axialrichtung des Hauptkörpers. Die zwei Spannuten bilden zwei längliche Phasen.

Diese sind Oberflächenabschnitte des Hauptkörpers, er- -

strecken sich entlang den beiden Spannuten und haben eine angemessene Weite. Die zwei Phasen haben auf einer ihrer Seiten je eine Spannutfläche, die in Drehrichtung des Hauptkörpers zeigen.

Alle oben erwähnten Einsatzstücke haben eine Rückseite, die an die entsprechende Fläche des Hauptkörpers anliegt, und eine der Rückseite gegenüberliegende Vorderseite mit der Schneide und den Kanten. Falls zwei oder mehr

Umfangs-Schneideinsatzstücke vorgesehen sind, ist zumin-25

dest eines dieser Einsatzstücke auf einer der beiden

Spannutflächen . angeordnet, so daß ihre Vorderseiten in Drehrichtung zeigen. Alle auf den zwei Spannutflächen befestigten Umfangs-Schneideinsatzstücke sind so orientiert, daß ihre Umfangs-Schneiden auf dem Kreisumfang 30

desselben imaginären Zylinders liegen, wobei dieser Zylinder eine mit der des Körpers bzw. des Stirnfräsers identische Achse hat. Außerdem sind die Umf angs-Schneideinsatzstücke in versetzter bzw. Zickzackanordnung auf der ersten bzw. zweiten Spannutfläche befestigt, und sie sind so in Axialrichtung des Hauptkörpers gegeneinander versetzt, daß sich ihre bei Drehung des Hauptkörpers beschriebenen Schneidwege gegenseitig in Axiairich-

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tung überlagern und daß eines der auf der ersten Spannutfläche angeordneten Umfangsschneideinsatzstücke nächst dem dem schaftnahen Ende des Körpers gegenüberliegenden schaftfernen Ende liegt.
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Durch die versetzte oder Zickzackanordnung der Urnfangs-Schneideinsatzstücke liegt das nahe dem schaftfernen Ende des Körpers auf der ersten Spannutfläche angeordnete Einsatzstück in Axialrichtung vom schaftnahen zum schaftfernen Ende des Körpers unterhalb des nahe dem schaftfernen Ende auf der zweiten Spannutfläche angeordneten Einsatzstücks. Auf einer Stirnfläche der mit der ersten Spannutfläche versehenen ersten Phase ist das innere Bohreinsatzstück so befestigt, daß seine Vorderseite mit der Flächenschneide bezüglich einer zur Achse desKörpers rechtwinkeligen Ebene in einem geringeren Winkel geneigt ist als bezüglich einer zur obengenannten Achse parallelen Ebene. Das nahe dem schaftfernen Ende des Körpers auf der zweiten Spannutfläche liegende Einsatzstück ist bezüglich der Axialrichtung vom schaftfernen zum schaftnahen Ende in einer bestimmten Entfernung zum nahe dem schaftfernen Ende des Körpers auf der ersten Spannutfläche liegenden Einsatzstück angeordnet. Dadurch hat die oben erwähnte zweite Spannutfläche an ihrem schaftfernen Ende eine vergleichsweise größere nicht besetzte Fläche. Auf dieser unbesetzten Fläche ist das äußere Bohreinsatzstück so angeordnet, daß seine Vorderseite mit der Schneidkante in Drehrichtung des Stirnfräsers zeigt. Dieses äußere Bohreinsatzstück ragt in Axialrichtung vom schaftnahen zum schaf t-fernen Ende über eine Stirnfläche der mit der zweiten Spannutfläche versehenen Phase vor. Das äußere Bohreinsatzstück hat auch eine Umfangs-Schneide oder Kante, die auf dem Kreisumfang des imaginären Zylinders liegt, auf dem auch die Umfangs-Schneiden der Umfangs-Schneideinsatzstücke angeordnet sind.

Falls nur ein Umfangs-Schneideinsatzstück vorgesehen ist, wird dieses neben dem schaftfernen Ende des Körpers auf einer der beiden Spannutflächen, beispielsweise der ersten Spannutfläche, angeordnet. Bei diesem Beispiel

wird das innere Bohreinsatzstück auf der Stirnfläche der ersten Phase angeordnet, und das äußere Bohreinsatzstück wird in einem Bereich neben der Stirnfläche der zweiten Phase auf der zweiten Spannutfläche angeordnet.

um mit auf der Außenfläche eines länglichen Schneidkörpers angeordneten austauschbaren Umfangs-Schneideinsatzstücken einen Spalt mit glatter Oberfläche zu schneiden, ist es erforderlich, die Einsatzstücke ,wie oben erklärt, in einer .versetzten oder einer Zickzack-Anordnung alternierend auf zwei Spannutflächen (Seitenflächen der durch' die zwei Spannuten gebildeten länglichen Phasen) anzuordnen, wodurch sich die von den Einsatzstücken auf Drehung des Körpers beschriebenen Schneidwege in Tiefenrichtung des Spalts (in Axialrichtung des Körpers) gegenseitig überlagern, d.h., daß eine vollständige kontinuierliche zylindrische Oberfläche bei Drehung des Körpers durch die sich überlagernden Wege der
Schneiden dieser Einsatzstücke hergestellt wird. Bei Nichtbeachtung dieser Anordnung kann das Werkstück noch nicht geschnittenes Material enthalten oder der Spalt kann mit Schneidabdrücken versehen sein. Ein langes Umfangs-Schneidblatt könnte den Gebrauch mehrerer in oben genannter Weise angeordneter Einsatzstucke erübrigen, doch ein solches Blatt ist schwierig herzustellen und nicht praktisch im Gebrauch.

Unter der Voraussetzung, daß mehrere Umfangs-Schneideinsatzstücke versetzt auf zwei Spannutflächen angeordnet werden, kann relativ einfach der für ein äußeres Bohreinsalzstück ausreichende Raum auf der Spannutfläche geschaffen werden, die das bzw. die Umfangs-Schneideinsatzstü^ke

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trägt, die bezüglich des bzw. der auf der anderen Spannutfläche liegenden Umfangs-Schneideinsatzstücke in Richtung zum schaftnahen Ende des Schneidkörpers angeordnet sind. Die andere Spannutfläche hat am schaftfernen Endabschnitt nur einen schmalen Raum. Daher ist es recht schwierig, ein inneres Bohreinsatzstück auf diesem engen schaftfernen Endbereich der anderen Spannutfläche anzuordnen. Selbst wenn es möglich wäre, wären die Abmessungen des inneren Bohreinsatzstückes begrenzt, und eine ausreichende Schneidfähigkeit könnte durch ein so gering bemessenes Einsatzstück nicht erreicht werden. Das ist ein Hauptgrund, weshalb herkömmliche Stirnfräser nicht mit einer ausreichenden Bohrfähigkeit versehen werden können.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der bisher unbekannten Erkenntnis, daß die Stirnfläche einer der Phasen, und zwar der mit der Spannutfläche, die nicht mit ausreichendem Platz für ein inneres Bohreinsatzstück versehen ist, zum Anbringen des. inneren Bohreinsatzstückes benutzt werden kann. Während das auf der Spannutfläche der anderen Phase angeordnete äußere Bohreinsatzstück in etwa aufrechter Stellung parallel zur Achse des Stirnfräsers orientiert ist, ist das innere Bohreinsatzstück auf der Stirnfläche der einen Phase etwa rechtwinkelig
zum äußeren Bohreinsatzstück orientiert. Diese einzigartige gegen den herkömmlichen Konstruktionsaufbau verstoßende Anordnung ermöglicht ohne negative Beeinflussungen der Umf'angs-Schneideinsatzstücke den Gebrauch eines vergleichsweise großen inneren Bohreinsatzstücks, wodurch der Stirnfräser mit einer ausreichenden Bohrfähigkeit versehen wird, die seinen Gebrauch sowohl als Bohrer als auch als Stirnfräser ermöglicht. Der erfindungsgemäße Stirnfräser ermöglicht es, ohne die herkömmlichen aufwendigen Werkzeugmaschinen-Wechsel und daher mit höherem

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Maschinen-Ausnutzungsgrad sowohl tiefe als auch niedrige Löcher und Spalten zu schneiden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele ausführlich erläutert, wobei sich aus dieser Erläuterung einige mit der Erfindung erzielte Vorteile ergeben.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines bohrfähigen Stirnfräsers;

Fig. 2 und 3 sind schematische fragmentarische Seitenansichten aus der Richtung der Pfeile 2 bzw. 3 in Fig. 1;
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Fig. 4 ist eine Grundrißansicht aus der Richtung des Pfeils 4 in Fig. 1;

Fig. 5 zeigt den zusammengesetzten Schneidweg, der auf Drehung . des Stirnfräsers um seine Achse

vom inneren und äußeren Bohreinsatzstück des

in Fig. 1 bis 4 dargestellten Stirnfräsers

beschrieben wird;

Fig. 6 ist eine fragmentarische Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 7 ist eine Grundrißansicht aus Richtung des Pfeils • 7 in Fig. 6; und

Fig. 8 ist eine Fig. 5 ähnliche Darstellung, die den zusammengesetzten Schneidweg darstellt, der auf Drehung des Stirnfräsers um seine Achse durch ein inneres und ein äußeres Bohreinsatzstück des Stirnfräsers nach Fig. 6 und 7 be

schrieben wird.

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Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stirnfräsers ist in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Er ist in den Fig. 1 bis 4 mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet .
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Dieser Stirnfräser 2 ist ein längliches Schneidwerkzeug mit einem etwa länglichen Hauptkörper 4 an seinem freien Ende und einem zu ihm konzentrischen üblicherweise länglichen Schaft 6 an seinem befestigten Ende. Der Stirnfräser 2 ist an seinem Schaft 6 an eine Spindel (nicht gezeigt) einer Werkzeugmaschine angeschlossen, in der die Spindel gedreht wird. So ist der Stirnfräser 2 um seine Achse in der Richtung drehbar, die durch die Pfeile in Fig. 1 und 4 angezeigt ist.

Der Stirnfräser 2 hat zwei im Querschnitt der Stirnfräserachse V-förmige Aussparungen in Form der Spannuten 8 und 10, um die Abfuhr bzw. den Auswurf der vom Stirnfräser 2 erzeugten Schnittspäne zu ermöglichen. Diese V-förmigen Spannuten 8 und 10 sind auf der Oberfläche des Hauptkörpers 4 ausgebildet, und sie erstrecken sich in der Weise von dem neben dem Schaft 6 gelegenen Ende

des Hauptkörpers gegen das ihm gegenüberliegende Ende, das sie sich diametral gegenüberliegen, d.h., die Spannuten 8 und 10 sind im 180-Grad-Winkelabstand auf dem Umfang des Hauptkörpers 4 ausgebildet. Die zwei Spannuten 8 und 10 sind spiralförmig gekrümmt und haben z.B. einen Spiralwinkel zwischen 10 °und 30° bezüglich der Achse des Hauptkörpers 4, so daß die schaftnahen Enden der Spannuten 8 und 10 ihren schaftfernen Enden in Richtung der Stirnfräser-Drehung vorlaufen. Außerdem hat der Stirnfräser 2 einen im radialen Mittelbereich des Hauptkörpers 4 und des Schafts 6 ausgebildeten Ölkanal 11. Der Ölkanal 11 ist ein Kanal zum Einbringen einer Kühlflüssigkeit und er öffnet sich am Ende des Stirnfräsers 2, um den Kühlflüssigkeitsstrom zum Ende des Hauptkörpers 4 zu richten.

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Die zwei im Hauptkörper 4 ausgebildeten Spannuten 8 und 10 bilden eine erste und eine zweite längliche Phase 20 bzw. 22, die sich entlang den Spannuten 8 bzw. 10 erstreckende Oberflächenabschnitte des Hauptkörpers 4 sind. Auf einer Seite der ersten bzw. der zweiten Phase ist eine erste Spannutfläche 12 bzw. eine zweite Spannutfläche 14 ausgebildet. Die erste bzw. zweite Phase 20 bzw. 22 haben auf einer Seite eine erste Spannutfläche 12 bzw. eine zweite Spannutfläehe 14. Beide Spannut flächen 12 bzw. 14 bilden je eine der beiden Seitenflächen der Phasen 20 bzw. 22.

Diese zwei Spannut flächen 12 und 14 sind in Drehrichtung des Stirnfräsers 2 orientiert. An beide Spannutflächen 12 bzw. 14 sind jeweils zwei rechteckige nach Aufarbei-' tung wiederverwendbare oder einmal verwendbare Umfangs-Schneideinsatzstücke lösbar befestigt: zwei Einsatzstücke 16a und 16b auf der Spannutfläche 12; und zwei Einsatzstücke 18a und 18b auf der Spannutfläche 14. Alle Einsatzstücke 16a, 16b, -18a und 18b liegen mit ihrer Rückseite an die. entsprechende Spannutfläche 12 bzw. 14 an, und die Vorderseiten 17a, 17b, 19a und 19b (Fig. 2 und 3) weisen je eine Umfangsschneide auf. Die Umfangs-Schneideinsätze 16a, 16b, 18a und 18b sind so auf den

^ betreffenden Spannutflächen 12 bzw. 14 angeordnet, daß die Vorderseiten 17a, 17b, 19a und 19b in Drehrichtung des Stirnfräsers 2 liegen und daß ihre Umfangs-Schneiden auf dem Kreisumfang eines mit dem Hauptkörper 4 konzentrischen' imaginären Zylinders liegen, was heißen soll,

3® daß dieser imaginäre Zylinder dieselbe Achse wie der Stirnfräser 2 hat. Weiterhin sind die Einsatzstücke 16a und 16b auf der Spannut fläche 12 und die Einsatzstükke 18a und 18b auf der Spannutfläche 14 in Axial richtung des Stirnfräsers 2 zickzackförmig gegeneinander versetzt oder verschoben, wodurch die Einsatzstücke 16a, 18a 16b und 18b in dieser Reihenfolge vom schaftfernen Ende des Hauptkörpers 4 zum Schaft 6 abwechselnd auf der

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ersten bzw. zweiten Spannutfläche 12 bzw. 14 aufeinander folgen, so daß sich die von den Einsatzstücken bei Drehung des Stirnfräsers 2 zurückgelegten Wege jeweils in axialer Richtung überlappen. D.h., die Stellungen der Einsatzstücke 16a, 16b, 18a und 18b sind so aufeinander abgestimmt, daß sie eine in Axialrichtung des Stirnfräsers 2 kontinuierliche zusammengesetzte Bewegung durchführen. Die Vorderseiten 17a, 17b, 19a und 19b der Einsatzstücke 16a, 16b, 18a und 18b liegen in Drehrichtung des Stirnfräsers 2; deshalb sind diese Vorderseiten 17a , 17b , 19a und 19b in diesem Ausführungsbeispiel durch vorbestimmte Winkel bezüglich einer die Achse des Stirnfräsers 2 enthaltenden Ebene geneigt, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Bei der oben aufgezeigten versetzten bzw. Zickzack-Anordnung der Umfangs-Schneideinsatzstücke 16a, 16b, 18a und 18b, bei der das auf der ersten Spannutfläche 12 befestigte Einsatzstück 16a dem schaftfernen Ende des Hauptkörpers 4 am nächsten kommt, verbleibt auf der ersten Spannutfläche 12 zwischen dem Einsatzstück 16a und dem schaftfernen Ende des Hauptkörpers 4 nur ein vergleichsweise begrenzter offener Raum oder eine vergleichsweise begrenzte nicht besetzte Fläche.

Auf einer Stirnfläche 24 der Phase 20, die die das der Stirnfläche 24 nächstliegende Umfangs-Schneideinsatzstück 16a tragende Spannutfläche 12 aufweist, ist ein austauschbares Bohr-Einsatzstück 26 lösbar befestigt, das einen radialen Innenabschnitt eines Lochs schneidet und im weiteren als inneres Bohreinsatzstück 26 bezeichnet wird. Dieses innere Bohreinsatzstück 26 ist rechtwinkelig. Seine Rückseite liegt an die Stirnfläche 24 an. Seine der Rückseite gegenüberliegende Vorderseite 27 hat eine Flächenschneide. Das innere Bohreinsatzstück

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26 ist so angeordnet, daß seine Vorderseite 27 bezüglich einer zur Achse des Stirnfräsers 2 rechtwinkeligen Ebene in einem kleineren Winkel geneigt ist als bezüglich einer .zur besagten Achse parallelen Ebene. Genauer gesagt, die Vorderseite 27 des inneren Bohreinsatzstückes 26 neigt sich etwa 20° gegen die zur Achse des Stirnfräsers 2 parallele Ebene. Dadurch liegt; ein
radial außerhalb des Hauptkörpers 4 liegender Außenrand
der Vorderseite 27 bezüglich der Axialrichtung von Schaft 6 zu Hauptkörper 4 unterhalb eines radialen

Innenrands der Vorderseite 27, wie in Fig.

1 gezeigt. Dagegen neigt sich die Vorderseite 27 mit etwa 5° bis 10° gegen die zur Stirnfräserachse rechtwinkelige Ebene, so daß die Flächenschneiden (schneidfähige Kanten des rechteckigen Einsatzstückes 26) , diein Drehrichtung des Stirnfräsers 2 zeigen, in Axialrichtung von Schaft 6 zu Hauptkörper 4 unterhalb der nicht schneidenden Ablaufkanten (nicht schneidfähige Kanten des Einsatzstückes 26) liegen, wie in Fig. 2 gezeigt.

Wie in der Unteransicht Fig. 4 gezeigt, ist das rechtekkige Einsatzstück 26 so orientiert, daß eine seiner vier Ecken auf der Achse des Stirnfräsers 2 bzw. der Achse des Ölkanals 11 liegt und daß eine andere, der ersteren diagonal gegenüberliegende Ecke entweder auf dem oder radial innerhalb des jedenfalls nicht radial außerhalb des Kreisumfangs des oben erwähnten durch die Umfangsschneideinsätze 16a, 3 6b, 18a und 18b beschriebenen imaginären Rotationszylinders liegt. Das innere Bohreinsatzstück 26 ist also so orientiert, daß die vorangehenden Flächenschneiden wirken können, indem sie das Material eines Werkstücks abtragen und so den nicht schneidenden Ablaüfkanten ermöglichen, den vorangehenden Flächenschneiden zu folgen. Die Stirnfläche 24 der ersten Phase 20, auf der das innere Bohreinsatzstück

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26 befestigt ist, hat eine Lagervorrichtung 24a, 24b und 24c, auf der das innere Bohreinsatzstück 26 mit einer Schraube in einer vorbestimmten Stellung befestigt ist. Die Lagervorrichtung 24a, 24b, 24c hat eine Sitzfläche 24a, die die Rückseite des Einsatzstückes 26 trägt, und zwei Positionierflächen 24b und 24c, die rechtwinkelig zur Sitzfläche 24a liegen. Die Positionierflächen 24b und 24c liegen an zwei benachbarten Seitenflächen des Einsatzstückes 26 so an, daß sie dieses auf der Stirnfläche 24 in die richtige Lage bringen.

Infolge der räumlichen Anordnung des inneren Bohreinsatzstückes 26 auf der Stirnfläche 24 der Phase 20 besteht nicht die Gefahr einer gegenseitigen Störung zwisehen dem Einsatzstück 26 und dem benachbarten Umfangs-Schneideinsatzstück 16a. D.h., das Einsatzstück 26 ist durch das Einsatzstück 16a in seiner Größe nicht begrenzt und kann daher Abmessungen haben, die für eine ausreichende Bohr- bzw. Schneidfähigkeit notwendig sind.

Auf der die Umf angs-Schneideinsatzstücke 18a und 18b tragenden Spannutfläche 14 ist der Raum bzw. die Fläche zwischen dem Einsatzstück 18a und der Stirnfläche der

Phase 22 vergleichsweise groß. Dieser Raum wird benutzt, um dort ein parallelogrammförmiges austauschbares Bohreinsatzstück 28 zum Schneiden eines radialen .
Außenabschnitts' eines Lochs abnehmbar zu befestigen. Dieses Einsatzstück 28 wird im folgenden äußeres Bohreinsatzstück 28 genannt. Das äußere Bohreinsatzstück 28 hat eine Rückseite, die an die zweite Spannutfläche 14 anliegt, und eine der Rückseite gegenüberliegende Vorderseite 29 mit einer Flächenschneide. Das äußere Bohreinsatzstück 28 ist so orientiert, daß seine Vorderseite 29 in Drehrichtung des Stirnfräsers 2 zeigt. Genau-

3g er gesagt, die Vorderseite 29 wird parallel zur Achse

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des Stirnfräsers 2 gehalten, und ihre Flächenschneide auf der schaftfernen Seite des Hauptkörpers 4 (niedrige Seite des Einsatzstückes 28 in Fig. 1) steht i_n Axialrichtung des Stirnfräsers 2 über die Stirnseiten der Phasen 20 und 22 vor. Das äußere Bohreinsatzstück 28 ist außerdem so geformt und orientiert, daß ein Außenrand der Vorderseite 29, der radial außerhalb des
Hauptkörpers 4 liegt, in Axialrichtung von Schaft 6 zu Hauptkörper. 4 weg von einem radial inn-

¹^ wärtigen Rand der Vorderseite 29 liegt. Der
radial innwärtige Rand des Einsatzstückes 28 erreicht nicht die Achse des Stirnfräsers 2. Anders ausgedrückt, ein durch die Drehung des Stirnfräsers 2 ausgelöster. Schneidweg des äußeren Bohreinsatzstückes 28 formt einen ringförmigen Körper, zu dem die Achse des' Hauptkörpers 4 nicht gehört. Das äußere Bohreinsatzstück 28 hat auch an seinem radial nach außen gerichteten Rand eine Schneide. Diese Schneide dient als Umfangsschneide und liegt auf dem Kreisumfang des oben erwähnten durch

^O die Umfangs-Schneideinsatzstücke 16 und 18

beschriebenen_# Rotationszylinders. Das Einsatzstück 28 ist bezüglich des Umfangs-Schneideinsatzstücks 16a in Axialrichtung des Stirnfräsers so orientiert, daß sich die Schneidwege der Einsatzstücke 16a und 28 gegenseitig überlagern. Das äußere Bohreinsatzstück 28 befindet sich mit den Umfangs-Schneideinsatzstücken 16a, 16b, 18a und 18b in einer versetzten bzw. Zickzackanordnung d.h., das Einsatzstück 28 ist dazu bestimmt, mit den Einsatzstücken 16a, 16b, 18a und 18b zusammenzuwirken,

um eine Außenf lächen-Fräs- bzw. Sp-alt-Schneidwirkung hervorzurufen. Die zweite Spannutfläche 14, auf der das Einsatzstück 28 liegt, ist mit einer Lagervorrichtung (nicht dargestellt) versehen, in der das Einsatzstück 28 mit einer Schraube befestigt ist.

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Auf Drehung des Stirnfräsers 2 beschreiben das innere bzw. äußere Bohreinsatzstück 26 bzw. 28 den in Fig. 5 dargestellten zusammengesetzten Schneidweg. Der von der Flächenschneide 27a des inneren Bohreinsatzstückes 26 beschriebene Schneidweg durchkreuzt den von der Flächenschneide 29a des äußeren Bohreinsatzstückes 28 beschriebenen Schneidweg, und die sich gegenüberliegenden Enden Pl und P2 der Flächenschneide 27a liegen außerhalb des von der Vorderseite 29 des äußeren Bohreinsatzstückes 28 beschriebenen Schneidwegs. Dadurch wird das von diesen Einsatzstücken 26 und 28 als Späne abgetragene Material in vier Teile aufgeteilt. Daher werden die von den Einsatzstücken 26 und 28 hergestellten Späne auch leicht aus einem zu schneidenden Loch oder Spalt entfernt und ausgeführt. In diesem Zusammen-· hang sei bemerkt, daß die Spannut 8 eine radiale Tiefe hat, die sich in Axialrichtung vom Schaft 6 zum schaftfernen Ende des Hauptkörpers 4 in einem schaftfernen Abschnitt des Hauptkörpers 4 neben seinem schaftfernen Ende stetig vergrößer.t. D.h., ein entsprechender schaftferner Abschnitt eines Stegs, der die Phasen 20 und 22 verbindet, nimmt in Richtung auf das Ende des Hauptkörpers 4 stetig in seiner Breite ab, wodurch der Grund des schaftfernen Endabschnitts der Spannut 8 in der Nähe der Achse des Stirnfräsers 2 liegt, d.h, nahe dem radial innen liegenden Rand des inneren Bohreinsatzstückes 26. Diese Anordnung erleichtert den sonst vergleichsweise schwierigen Abtransport bzw. Auswurf■der Späne, die in der radial innen befindlichen Zone eines zu schneidenden Lochs hergestellt werden.

Aus Fig. 5 geht hervor, daß die radial nach außen gerichtete Kante Pl der Flächenschneide 27a des Einsatzstückes 26 und eine radial nach außen gerichtete Kante Q der Flächenschneide 29a des Einsatzstückes 28 beide

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in einer Ebene A liegen, die rechtwinkelig zur Achse des Stirnfräsers 2 orientiert ist. Durch diese Anordnung kann die Grundfläche eines durch diese Einsatzstücke 26 und 28 zu schneidenden Spalts eben hergestellt wer-

B den. Der Spalt kann auch dann mit einer ebenen Grundfläche hergestellt werden, wenn die Kante Pl in Axialrichtung bezüglich der Ebene A näher zum Schaft 6 liegt. Falls die Grundfläche eines Spalts nicht eben sein muß, kann die Kante Pl in Axialrichtung von Schaft 6 zu Hauptkörper 4 auch im Abstand von der Ebene A liegen.

Wenn sich der in bisher beschriebener Weise konstruierte Stirnfräser 2 während der Drehbewegung in axialer Richtung vorwärtsbewegt, bewirken das innere und das äußere Bohreinsatzstück 26 und 28 einen Bohrschnitt. Wennder sich drehende Stirnfräser 2 rechtwinkelig zu seiner Achse bewegt wird, bewirken die Umfangs-Schneideinsatzstücke 16a, 16b, 18a und 18b und das äußere Bohreinsatzstück 28 eine Flächen-Fräs- oder Spalt-Schneid-Wirkung.

Der Stirnfräser 2 ist also fähig, ohne die Hilfe anderer Schneidwerkzeuge sowohl Löcher und Spalten mit vergleichsweise großer Tiefe, beispielsweise 40 oder 50 cm, als auch vergleichsweise flache Löcher und Spalten in jeder gewünschten Zusammenstellung zu schneiden.

Der Stirnfräser 2 ist sehr vielseitig und besonders geeignet zur Herstellung von Bohrgewinden und Hohlformen .

Die Erfindung ist als bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 beschrieben worden, soll aber nicht darauf beschränkt sein. Beispielsweise ist es möglich, drei oder mehr Umfangs-Schneideinsatzstücke auf beiden Spannutflächen 12 bzw. 14 vorzusehen. Unter dieser Voraussetzung kann die Länge des sehneidenden Rotationszylinders vergrößert werden, und folgerichtig hätte der Stirnfräser 2 verbesserte Bohr- bzw.

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Fräseigenschaften, um ein tiefere;; Loch zu bohren, bzw. einen tieferen Spalt zu schneiden.

Im obengenannten Ausführungsbeispiel ist das innere Bohreinsatzstück 26 rechtwinkelig oder quadratisch. Der Stirnfräser 2 kann aber auch, wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt, ein durchgängig flach ausgebildetes ringförmiges oder rundes inneres Bohreinsatzstück 30 haben. Außer für das Einsatzstück 30 sind in diesen Figuren die selben Bezugszeichen für entsprechende Teile wie in den Fig. 1 bis 5 gebraucht. Zum Verständnis des in den Fig. 6 bis 8 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiels kann daher die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels herangezogen werden. Das ringförmige innere Bohreinsatzstück 30 ist so orientiert, daß ein Punkt seines Außenrands auf der Achse des Hauptkörpers 4 liegt.

Außerdem ist es möglich, daß die Stellungen und Anordnungen der inneren und äußeren Bohreinsatzstücke, d.h.

die bei Drehbewegung entstehenden Schneidwege dieser Einsatzstücke nicht so eingeschränkt sein sollen, daß in jedem Fall die Herstellung vierfach geteilter Späne ermöglicht wird. Sie können auch so gewählt sein, daß das Material in Form zwei- oder dreifach geteilter Späne abtransportiert wird.

Offensichtlich sind auch weitere Änderungen und Abwandlungen der Erfindung möglich, ohne daß der in den An-Sprüchen abgesteckte Bereich der Erfindung verlassen wird.

Ein Stirnfräser hat einen länglichen Hauptkörper, der zwei Spannuten aufweist, die zwei sich etwa in Axialrichtung des Hauptkörpers erstreckende längliche Phasen

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bilden. Die zwei Phasen haben entsprechende Spannut flächen, die in Drehrichtung des Stirnfräsers zeigen. Der Stirnfräser trägt zumindest ein austauschbares Umfangs-Schneideinsatzstück mit Umfangs-Schneide zur B Erzielung einer Umfangs-Fräswirkung, ein austauschbares inneres Bohreinsatzstück mit zumindest einer Flächenschneide zum Schneiden eines radialen Innenabschnitts eines Lochs und ein austauschbares äußeres Bohreinsatzstück mit einer Flächenschneide zum Schneiden eines radialen Außenabschnitts

des Lochs. Alle Einsatzstücke sind im wesentlichen flach
und haben eine Rückseite, die an die entsprechende
Fläche des Hauptkörpers 4 anliegt, und eine der Rückseite gegenüberliegende Vorderseite, zu der die Schnei- den und Kanten gehören.

- Leerseite -

Claims

edtke - BüHLiNG - Κι«ΝΕ :_:Θβτρ>ε

::«::·»":**-* Dipl.-Ing. H.Tiedtke RAMS— ÖTRÜIF" " Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne
Dipl.-Ing. R Grupe
Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

i71RQ Bavariaring 4, Postfach 20 2^

Γ /IbO 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münc

9.Mai 1984
DE 3909

case K 4121 D

Patentansprüche

1. Stirnfräser, der bohrfähig und an einer drehbaren Spindel befestigbar ist, mit einem an der Spindel befestigten länglichen Schaft und mit einem mit dem Schaft um eine Achse des Stirnfräsers drehbaren länglichen Hauptkörper, der zwei Spannuten aufweist, die eine erste und zweite sich etwa in Axialrichtung des Hauptkörpers erstreckende Phase bilden, die auf einer ihrer Seiten eine erste bzw. zweite Spannutfläche haben, die beide in Drehrichtung des Hauptkörpers zeigen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper (4) zumindest ein im wesentlichen flach ausgebildetes austauschbares Umfangs-Schneideinsatzstück (16a,16b,18a,18b) mit einer Umfangs-Schneide zum Erzielen einer Umfangs-Schneidwirkung, ein im wesentlichen flach ausgebildetes inneres Bohreinsatzstück (26,30) mit zumindest einer Flächenschneide zum Schneiden eines radialen Innenabschnitts eines Lochs und ein im wesentlichen flach ausgebildetes austauschbares äußeres Bohreinsatzstück (28) mit einer Flächenschneide zum Schneiden eines radialen Außenabschnitts eines Lochs aufweist.

Dresdner Rnnlt (München) KIo. 3Θ39 844 Bayer. Vereinebank (München) Kto. 508 S41 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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2. Stirnfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Umfangs-Schneideinsatzstücke (16a, 16b, 18a, 18b) gegeneinander versetzt alternierend auf der ersten bzw. zweiten SpannutfLäche (12, 5

14) angeordnet sind, daß diese in Axia Lrichtung gegeneinander so versetzt sind, daß ihre durch Drehung des Hauptkörpers (4) hervorgerufenen Schneidwege einander in Axia Lrichtung überlagern und daß die Umfangs-Schneiden

der wenigstens zwei Umfangs-Schneideinsatzstücke (16a, IO

16b, 18a, 18b) auf einem Kreisumfang desselben imaginären Zylinders, der mit dem Hauptkörper (4) dieselbe Achse hat, L i egen.

3·. Stirnfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß das Umfangs-Schneideinsatzstück (16a, 16b, 18a, 18b), welches zumindest einfach vorhanden ist, mit seiner Rückseite an die erste oder zweite Spannutfläche (12, 14) anliegt und daß seine der Rückseite gegenüberliegende mit einer Umfangs-Schneide versehene Vorder-

seite (17a, 17b, 19a/ 19b) in Drehrichtung des Hauptkörpers (4) zeigt.

4. Stirnfräser nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet, daß eins (16a) der zumindest einfach vor-

handenen Umfangs-Schneideinsatzstueke (16a, 16b, 18a, 18b) auf der ersten SpannutfIac he (12) so angeordnet ist, daß dieses Umfangs-Schneideinsatzstück (16a) nächst einem dem Schaft (6) benachbarten Ende des Hauptkörpers (4) gegenüberliegenden schaftfernen Ende des Hauptkörpers (4)

liegt und daß das innere Bohreinsatzstück (26,' 30) auf der Stirnfläche (24) der ersten Phase (20) mit der ersten SpannutfIac he (12) liegt.

5. Stirnfräser nach Anspruch 4, dadurch gekenn-35

zeichnet,, daß die Rückseite des inneren Bohreinsatzstückes (26, 30) an die Stirnseite der ersten Phase (20) anliegt, daß eine der Rückseite gegenüberliegende

Vorderseite (27) die Flächenschneide hat und daß sich ο

die Vorderseite (27) bezüglich einer zur Achse des Hauptkörpers (4) rechtwinkligen Ebene in einem kleineren Winkel neigt als bezüglich einer zu dieser Achse parallelen Ebene.

6. Stirnfräser nach Anspruch 4 oder 5, dadurch

gekennzeichnet, daß das auf der zweiten Spannutfläche (14) liegende äußere Bohreinsatzstück (28) in Axialrichtung vom schaftnahen zum schaftfernen Ende des Hauptkör-.

pers (4) im Abstand von dem zumindest einfach ·

vorhandenen Umfangs-Schneideinsatzstück (16a, 16b, 18a, 18b), welches dem schaftfernen Ende des Hauptkörpers

(4) am nächsten liegt, angeordnet ist und daß das äußere Bohreinsatzstück (28) eine an die zweite Spannutfläche

(14) anliegende Rückseite und eine der Rückseite gegenüber-20

liegende mit einer Flächenschneide versehene Vorderseite

(29) hat, die in Drehrichtung zeigt.

7. Stirnfräser nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, daß das äußere Bohreinsatzstück (28) 25

so auf der zweiten Spannutfla ehe (14) orientiert ist, daß sich bei Drehung des Hauptkörpers (4) ein Schneidweg des äußeren Bohreinsatzstücks (28) und ein Schneidweg des dem schaftfernen Ende nächsten Umfangs-Schneid-

einsatzstücks (16a) in Axialrichtung gegenseitig über-30

lagern und daß das äußere Bohreinsatzstück (28) auf seiner Vorderseite (29) außerdem eine Umfangs-Schneide hat, die auf dem Kreisumfang des imaginären Zylinders liegt.

8. Stirnfräser nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, d a 35

durch gekennzeichnet, daß das innere Bohreinsatzstück

(26,30) bezüglich einer zur Achse rechtwinkligen Ebene so geneigt ist, daß ein bezüglich des Hauptkörpers (4) in Radialrichtung nach außen liegender Außenrand der Vorderseite (27) in Axialrichtung vom schaftnahen zum schaftfernen Ende sich unterhalb bzw. im Abstand von dem radial innen liegenden Innenrand der Vorderseite (27) befindet.

9. Stirnfräser nach Anspruch 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Bohreinsatzstück (26,30) bezüglich einer zur Achse rechtwinkligen Ebene so geneigt ist, daß seine zumindest einfach vorhandene Flächenschneide in Axialrichtung vom schaftnahen zum schaftfernen Ende im Abstand von seinen nichtschneidenden Ablaufkanten liegt.

10. Stirnfräser nach Anspruch 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Bohreinsatzstück (26) rechteckige Form hat, daß eine seiner vier Ecken auf der Achse, des Hauptkörpers (4) liegt und daß eine andere der vier Ecken, die der einen diagonal gegenüberliegt, entweder auf oder innerhalb des Kreisumfangs des imaginären Zylinders liegt.

11. Stirnfräser nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Phase (20) auf ihrer Stirnseite (24) eine Lagervorrichtung (24a,24b,24c) hat, um das innere Bohreinsatzstück (26) zu tragen und in · der richtigen Stellung zu halten, . wobei die Lagervorrichtung ( 24a, 24b, 24c) eine ■ Sitzfläche (24a)₍ die die Rückseite des inneren Bohreinsatzstückes (26) trägt, und zwei Positionierflächen (24b,24c) hat, die an zwei benachbarte Seitenflächen des inneren Bohreinsatzstückes (26) anliegen.

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12. Stirnfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (29) des äußeren Bohreinsatzstückes (28) parallel zur Achse des Hauptkörpers (4) liegt.

13. Stirnfräser nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenschneide des äußeren Bohreinsatzstückes (28) in Axialrichtung vom schaftnahen zum schaftfernen Ende über die

Stirnfläche der zweiten Phase (22) vorsteht.

14. Stirnfräser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein radial auswärts des Hauptkörpers (4) liegender Außenrand der Flächenschneide des äußeren Bohreinsatzstücks (28) in Axialrichtung vom schaftnahen· zum schaftfernen Ende im Abstand vom radial einwärts liegenden Ende der Flächenschneide des äußeren Bohreinsatzstückes (28) liegt.

15. Stirnfräser .nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom äußeren Bohreinsatzstück (28) bei Drehung des Hauptkörpers (4) hervorgerufener Schneidweg einen ringförmigen Hohlraum formt, zu dem die Achse des Hauptkörpers (4) nicht gehört.

16. Stirnfräser nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in einem bei Drehung des Hauptkörpers (4) vom inneren (26) und äußeren (28) Bohreinsatzstück beschriebenen zusammengesetzten Schneidweg ein von der zumindest einen Flächenschneide (27a) des inneren Bohreinsatzstücks (26) beschriebener Schneidweg einen von der Flächenschneide (29a) des äußeren Bohreinsatzstücks (28) beschriebenen Schneidweg kreuzt, wobei die sich gegenüberliegenden Enden (Pl, P2) der zumindest einen Flächenschneide (27a) des inneren Bohr-

einsatzstückes (26) außerhalb eines von der Vorderseite (29) des äußeren Bohreinsatzstückes (28) beschriebenen Schneidwegs liegen.

17. Stirnfräser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das radial auswärtige (Pl) Ende der beiden sich gegenüberliegenden Enden (Pl, P2) der zumindest einen Flächenschneide (27a) des inneren Bohreinsatzstükkes (26) und ein radial auswärtiges Ende (Q) der Flächenschneide (29a) des äußeren Bohreinsatzstückes (28) in einer rechtwinkelig zur Achse des Hauptkörpers (4) orientierten Ebene liegen.

18. Stirnfräser nach einem der Ansprüche 1 bis · 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannuten (8,10) .

Vertiefungen sind, die im Schnitt quer zur Achse des
Hauptkörpers (4) V-Form haben.

19. Stirnfräser nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannuten (8, 10) auf dem Hauptkörper

(4) diametral gegenüber ausgebildet sind.

20. Stirnfräser nach einem der Ansprüche 1 bis

19, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Spannuten (8,10) spiralförmige Vertiefungen mit einem Spiralwinkel zwischen 10 und 30 sind.

21. Stirnfräser nach einem der Ansprüche 4 bis

20, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tiefe zumindest einer der zwei Spannuten (8,10) in einem dem schaftfernen Ende des Hauptkörpers (4) benachbarten Abschnitt in Axialrichtung vom schaftnahen zum schaftfernen Ende stetig vergrößert, so daß das radial innwärtige Ende (P2) des inneren Bohreinsatzstückes (26) in der Nähe des Grundes der zumindest einen Spannut (8,10) liegt.

22. Stirnfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Bohreinsatzstück (30) kreisförmige Form hat.

23. Stirnfräser nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Punkt des Außenumfangs des kreisförmigen inneren Bohreinsatzstückes (30) auf der Achse des Hauptkörpers (4) liegt.

24. Stirnfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (6) und der Hauptkörper (4) einen Ölkanal (11) haben, der in ihrem radialen Mittelabschnitt ausgebildet ist und am schaftfernen Ende des Hauptkörpers (4) geöffnet ist , um ein Kühlmittel zum schaftfernen Ende zu leiten, wobei einradial innwärtiges Ende (P2) des inneren Bohreinsatzstückes (26,30) auf einer Achse des Ölkanals (11) liegt.