DE3517135A1 - Konturenfraeser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Konturenfräser, vorzugsweise aus Hartmetall, insbesondere zur Bearbeitung von Leiterplatten o. dgl., mit Schneidkanten aufweisenden Schneidelementen, die im Bereich der Fräserhüllzylindermantelfläche liegen.

Konturenfräser zur Bearbeitung von glasfaserverstärkten Leiterplatten sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, wobei die kreuzverzahnte Ausführung, in Fachkreisen auch diamantverzahnte Fräser genannt, am weitesten verbreitet ist. Ein solcher diamantverzahnter Fräser weist beispielsweise sechs rechtsspiralige und sieben linksspiralige Nuten auf. Die Anzahl dieser Nuten variiert je nach Durchmesser des Bohrers.

Weiterhin bekannt sind sog. spiralverzahnte Fräser, deren spiralige Schneiden durch Spanbrechnuten unterbrochen sind. Ein sog. Schruppfräser weist beispielsweise sechs linksspiralige Nuten auf, die durch ein aufgebrachtes Gewinde zur Spanbrechung unterbrochen sind.

Bekannt sind weiterhin Konturenfräser mit zwei, drei und vier spiraligen Schneiden, welche der DIN 844, 326 usw. nachempfunden sind und aus der Metallbearbeitung übernommen wurden.

Die Nachteile der bekannten diamantverzahnten Fräser liegen in den meist sehr kleinen und empfindlichen Einzelschneiden, deren

Schneidenüberdeckung für eine ebene und saubere Fräsfläche in der Werkzeugfertigung schwer zu beherrschen ist. Darüber hinaus weisen diamantverzahnte Konturenfräser eine relativ große Anzahl von Teilvorgängen in der Fertigung auf, was kostenintensiv bei der Herstellung ist.

Spiralverzahnte Konturenfräser mit Spanbrechernuten nehmen im Vergleich zu diamantverzahnten Fräsern höhere Schnittkräfte auf, die nicht von allen Fräsmaschinen erbracht werden. Die nach der DIN 844 oder 326 nachempfundenen spiralverzahnten Konturenfräser mit zwei, drei und vier Schneiden arbeiten in glasfaserverstärkten Leiterplatten meist ungünstig, da die jeweilige, nicht unterteilte Schneide den inhomogenen Werkstoff mit unterschiedlichen Schnittkräften bearbeitet, was zu unregelmäßigen Bearbeitungsgüten an der Schnittfläche führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Konturenfräser zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, der insbesondere eine saubere Schnittfläche herstellt und hohe Standzeiten aufweist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Konturenfräser der einleitend bezeichnenden Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Fräser unterscheidet sich in seiner Schneidengeometrie grundlegend von den bekannten Konturenfräsern. Schon ein optischer Vergleich der Fräser zeigt, daß die bekannten Fräser durch die wesentlich höheren Teilungsvorgänge mehr dem Aussehen einer Raspel mit vielen kleinen Schneidelementen gleichen, während der erfindungsgemäße Fräser mehr als Schneidwerkzeug die Form eines Bohrers aufweist. Erfindungsgemäß sind deshalb die Schneidkanten der jeweiligen Schneidelemente sehr lang ausgeführt, was zu einer mehr schneidenden als reißenden Bearbeitung führt.

Gegenüber den bekannten Fräsern hat der erfindungsgemäße Konturenfräser folgende Vorteile:

- die Schnittkräfte sind ca. 10 % kleiner als bei diamantverzahnten Fräsern und ca. 35 % geringer als bei einem spiralverzahnten Fräser mit Spanbrechernuten;

- durch die geringeren Schnittkräfte folgt eine höhere Lebensdauer des Fräsers;

- durch die geringeren Schnittkräfte folgt eine geringere Wärmeentwicklung, was sich ebenfalls auf die Lebensdauer auswirkt und was weiterhin die Verschmierung des Kunststoff auf dem Fräser vermindert;

- die SchnittkraftSchwankungen sind ca. 20 % geringer als bei einem diamantverzahnten Fräser;

- durch die erfindungsgemäße Verzahnungsgeometrie werden größere Spanräume geschaffen und damit ein optimaler Spanguttransport, der auch noch bei relativ schwachen Span-Absaugungsverhältnissen zu keinem Spänestau führt;

-durch die erfindungsgemäße Schneidkantenausbildung wird ein sauberer Schnitt auch bei beschichteten Platten erzielt, d. h. z. B. auch bei kupferbeschichteten oder folienbeschichteten Leiterplatten liegt eine geringere Gratbildung vor;

- der erfindungsgemäße Konturenfräser zeigt sich unempfindlich gegen variierende Schnittgeschwindigkeiten;

- durch die kleineren Schnittkräfte ist eine Vorschubserhöhung der Maschine möglich und damit eine erhöhte Mengenleistung;

- die Schnittkraft-Standweg-Kennlinie des erfindungsgemäßen Fräsers ist ca. 25 % günstiger als bei diamantverzahnten Fräsern.

In den Unteransprüchen sind weitere Maßnahmen zur Lösung der er-

findungsgemäßen Aufgabe und insbesondere zur vorteilhaften Weiterbildung und Verbesserung vorgesehen.

Gemäß der Ausbildung des Fräsers durch die erfindungsgemäßen Merkmale nach Unteranspruch 2 wird erreicht/ daß der Fräser im Betrieb einen ruhigen schwingungsarmen Lauf bei optimalem Spanguttransport aufweist. Die erfindungsgemäßen langen Schneidkanten ermöglichen ein sauberes Schnittbild, d. h. das Material wird mehr geschnitten als gerissen wie bei den Fräsern gemäß Stand der Technik. Hierdurch ergeben sich bessere Eigenschaften in Bezug auf Leistung, Oberflächenbearbeitungsgüte, Standweg und Schnittkräfte im Vergleich zum Stand der Technik.

Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung nach Unteranspruch 3 wird jeder Fräser grundsätzlich mit wenigen Teilvorgängen ausgebildet, insbesondere mit vier rechtsspiraligen und sechs linksspiraligen Nuten bei jedem Fräserdurchmesser. Hierdurch werden die erfindungsgemäßen großen Schneidkanten mit großen Spanabführungsnuten geschaffen.

Erfindungsgemäß werden gemäß Unteranspruch 4 niedrige Spiralwinkel gewählt, die zu einer niedrigen Axial- und Radialbelastung der Werkzeugspindel führen. Die Spiralwinkel beeinflussen auch die niedrigen Schnittkräfte und die damit verbundenen Vorteile.

Als vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist die Wahl des positiven Spanwinkels sowie die Schneidzahnhöhe im Verhältnis zu den übrigen Abmaßen des Konturenfräsers anzusehen.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile sind in dem vorteilhaften und zweckmäßigen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fräsers,

Fig. 2 eine Draufsicht und

Fig. 3 eine Mantelabwicklung des Hüllkreises.

Der in der Fig. 1 in Seitenansicht und Fig. 2 in Draufsicht dargestellte Konturenfräser 10 ist aus Hartmetall gefertigt und eignet sich zur Bearbeitung von glasfaserverstärkten Leiterplatten. Der Fräser 10 besteht aus einem Einspannschaft 11 und dem Frässchaft 12. Die Herstellung von Einzelzahnen bei kreuzverzahnten Fräsern geschieht mittels einer Anzahl von rechtsspiraligen Nuten, die von linksspiraligen Nuten gekreuzt werden. Beim erfindungsgemäßen Fräser werden stets vier rechtsspiralige Nuten von sechs linksspiraligen Nuten gekreuzt, zur Erzeugung von rechtsschneidenden Schneidelementen 13 (schraffiert), die linksspiral ig angeordnete Schneidkanten 14 aufweisen. Die Schneid-

kanten 14 liegen im Bereich des Fräser-Hüllzylindermantels 15, der auch als Fräser-Hüllkreisdurchmesser bezeichnet wird und fallen danach zum Nutengrund hin ab. Diese Kante ist zur Rechtsnut 29 hin mit 31, zur Linksnut hin mit 32 bezeichnet.

Der Schneidkanten-Spiralwinkel 16 zwischen Schneidkante 14 und Längsachse 17 beträgt im Ausführungsbeispiel 14° 30', der zugehörige gegenläufige Spiralwinkel 18 zur Schneidenaufteilung beträgt ebenfalls 14° 30'.

In der Darstellung in Fig. 3 ist die Geometrie des erfindungsgemäßen Fräsers näher dargestellt. Hierzu ist die Fräser-Außenkontur als Ausschnitt einer Abwicklung des Hüllzylinders dargestellt. Die Drehrichtung ist mit Pfeil 19 gekennzeichnet. Die jeweiligen Schneidelemente 13 mit Schneidkanten 14 sind in der Abwicklung entsprechend dargestellt.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße Ausbildung des Fräsers ist die axiale Länge 20 der Schneidkante 14, d. h. die Projektion der Schneidkantenlänge auf die Längsachse. Diese im Bereich des Fräser-Hüllzylindermantels 15 liegende Schneidkantenlänge 20 weist einen Betrag auf, der dem halben Fräser-Hüllkreisdurchmesser D bzw. dem Hüllkreisradius entspricht. Die axiale Länge 20 der Schneidkante 14 kann auch in Fig. 3 als Höhe eines gleichschenkligen Dreiecks mit den Bezugszeichen 21 bis 23 gekennzeich-

net werden. Daraus läßt sich die genaue Länge der Schneidkante selbst ermitteln. Die axiale Länge 20 der Schneidkante 14 hat zugleich einen Betrag der Hälfte des axialen Abstandes 24 zweier Schneidkanten 14', 14'^f zueinander, sofern man gleiche Punkte, beispielsweise Schneidkantenbeginn betrachtet. Dieser axiale Abstand 24 entspricht dem Durchmesser D des Hüllkreises 15. Somit entsteht axial eine Schneidlücke durch den axialen Abstand 24, die im Hüllzylinder radial je zur Hälfte von einer Schneidkante 14', 14'' abgedeckt wird, wobei die Schneidkante 14' vor und die Schneidkante 14'' nach der Schneidenlücke erscheint. Die axialen Längen 20 zweier aufeinanderfolgender Schneidkanten 14', 14'' bilden deshalb die Schneidenlücke 24 bzw. den axialen Abstand zweier nachfolgender Schneidkanten, der vom Betrag her dem Durchmesser D des Hüllkreises 15 entspricht.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 wird die Spanfläche 25 durch den Verlauf der Hüllzylinder-Schneidkanten 14 zur Werkzeugachse 17 hin gebildet. Diese Spanfläche 25 weist einen radial verlaufenden, zur Drehrichtung positiven Winkel 26 auf, der einen Betrag von 8 bis 12° aufweist, insbesondere 8°. Die Tiefe der Spanfläche 25, d. h. die radiale Schneidzahnhöhe 27 beträgt 1/8 des Fräser-Hüllkreisdurchmessers 15.

Die Schneidkanten 14 enden in axialer Richtung mit einer in einem bestimmten Winkel zum Nutengrund hin abfallenden Kante

31. 32. Dieser nicht näher dargestellte Kantenwinkel zum Nutengrund beträgt an der 4-Zahnteilung (Rechtsnut 29) < 20°, vorzugsweise 13° bis 16° (Kante 31) und an der 6-Zahnteilung (Linksnut) < 10°, vorzugsweise 6° bis 8° (Kante 32).

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schneidkantenlängen in Verbindung mit den Spiralwinkeln 16, 18 sowie dem axialen Abstand 24 zwischen zwei Schneidelementen 13 ergibt sich eine Fräserstruktur, bei welchem jeweils zwei um 180° zueinander versetzte Schneiden auftreten, die axial gleich angeordnet sind und den höchsten Punkt auf der Fräser-Hüllzylindermantelfläche bilden. Hierdurch wird beim Eintauchen in ein Werkstück die Belastung symmetrisch aufgefangen, was sich positiv auf die Bohrspitze auswirkt.

Als akzeptable Toleranzen haben sich für den Spiralwinkel 16, mit dem Betrag von 14°, 30' +/- 1° als akzeptabel erwiesen. Weiterhin wird die Nuttiefe der Spanfläche 25 mit 1/8 des Hüllkreisdurchmessers D mit einer Toleranz von +/- 1/16 der Nuttiefe ausgeführt; der Spanwinkel 26 variiert zwischen 8 bis 12°. Die axiale Schneidenlänge 20 mit einem Betrag des halben Hüllkreisdurchmessers kann um + 20 % der gewählten Länge variieren.

Die Ausführung der Stirnschneide 28 kann frei gewählt werden und

insbesondere als Bohrspitze, Fischschwanzstirnschneide o. dgl. ausgeführt sein.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

Ή-

- Leerseite -

Claims (7)

PATENTANWÄLTE , DIPL.-ING. EBERHARp^eISH-UΕ;--; ^dr.-ing. HERBERT OTTEN ZugelKEseno-Vertratcrbelnn iiuFepälschen Patentamt Goetheplatz 7 798O Ravensburg Telefon (O751) 3003U.3004 Teletex 7511O2 Inventi Anmelderin: HAWERA Präzisionswerkzeuge GmbH Wangener Straße 133 7980 Ravensburg amtl. Bez.: "Konturenfräser" ANSPRÜCHE

1. Konturenfräser, vorzugsweise aus Hartmetall, insbesondere zur Bearbeitung von glasfaserverstärkten Kunststoff-Leiterplatten o. dgl., mit Schneidkanten aufweisenden Schneidelementen, die im Bereich der Fräser-Hüllzylindermantelfläche liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (20) der Schneidkanten (14, 14', 14'') etwa dem Betrag des halben Fräser-Hüllkreisdurchmessers (D, 15) entspricht.

2. Fräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem radialen Scheitelpunkt der Schneidkante (14) und der zugehörigen Fräser-Arbeitslänge jeweils nur ein Schneidelement (13) im Scheitelpunkt-Eingriff steht, wobei die axiale Länge (20) der Schneidkante (14, 14', 14¹¹) des Schneidelements (13) die Hälfte des axialen Abstandes gleicher Punkte zweier benachbarter Schneidkanten (14, 14',14¹¹J beträgt, der etwa dem Betrag (D) des Hüllkreisdurchmessers (15) entspricht.

3. Fräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß rechtsschneidende Schneidelemente (13) mit linksspiralig angeordneten Schneidkanten (14), insbesondere durch vier rechtsspiralige Nuten (29) (4-Zahnteilung) und sechs linksspiralige Nuten (30) (6-Zahnteilung) vorgesehen sind.

4. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkanten-Spiralwinkel (16) (Linksnut (30)) am Hüllkreiszylinder (15) bzw. gegenüber der Längsachse (17) und dessen gegenläufiger Spiralwinkel (18) (Rechtsnut (29)) zur Schneidenaufteilung in Linksnut (30) und Rechtsnut (29) in gleicher Winkelgröße ausgeführt sind und vorzugsweise 14° 30' +/-1° betragen.

5. Fräser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der auf dem Hüllkreiszylinder (15) angeordneten Schneidkante (14) zur Werkzeugachse (17) hin verlaufende Spanfläche (25) des Schneidelements (13) einen zur Drehrichtung (Pfeil 19) positiven Spanwinkel (26) von 8° bis 12°, vorzugsweise 8° aufweist.

6. Fräser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Schneidzahnhöhe (27) des Schneidelements (13) ca. 1/8 des Betrags D des Fräser-Hüllkreisdurchmessers (15) beträgt, mit einer Toleranz von +/- 1/16 der Nuttiefe.

7. Fräser nach einem der Ansprüche 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden jeder Schneidkante (14) in axialer Richtung zum Nutengrund hin abfallen, wobei der zugehörige Abfall-Winkel zu einer rechtsspiraligen Nut (29) bei 4-Zahnteilung einen Betrag von < 20°, vorzugsweise 13° bis 16° und zu einer linksspiraligen Nut (30) bei 6-Zahnteilung einen Betrag von < 10°, vorzugsweise 6° bis 8° aufweist.