DE3832118A1 - Kugelkopfstirnfraeser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kugelkopf­ stirnfräser mit einem einstellbaren Schneideinsatz, bei dem konvex gekrümmte Schneidkanten lösbar am äußeren Umfang eines vorderen Endabschnitts des Kugelkopfstirnfräserkörpers angebracht sind.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein bekannter Kugelkopfstirnfräser dargestellt, der in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 62-1 07 230 beschrieben ist.

Der dargestellte Kugelkopfstirnfräser umfaßt einen im allge­ meinen zylindrischen Stirnfräserkörper 10 mit einem halbku­ gelförmigen vorderen Endabschnitt und einem hinteren Endab­ schnitt, der fest an einer Maschinenspindel angebracht werden kann, so daß der Stirnfräserkörper 10 um seine Achse drehbar ist. Ein Paar diametral gegenüberliegender Spantaschen 12 und 14 sind im vorderen Endabschnitt des Stirnfräserkörpers 10 ausgebildet, und eine Aussparung 16, 18 ist in der Wandfläche jeder Spantasche 12, 14 ausgebildet, die in Drehrichtung des Körpers 10 gerichtet ist. Einstellbare erste und zweite Schneideinsätze 20 und 22 sind lösbar in den Aussparungen 16 bzw. 18 befestigt.

Von diesen zwei Einsätzen ist der erste Einsatz 20 so ange­ ordnet, daß er ein wenig nach vorne zum Fräskörper 10 gegen­ über dem zweiten Einsatz 22 versetzt ist. Wie man in den Fig. 4 bis 6 sieht, umfaßt der Einsatz 20 eine Platte mit einer allgemein elliptischen Form, die durch eine vordere Fläche 24, eine hintere Fläche 26 parallel zur vorderen Flä­ che 24 und zwei Paare erster und zweiter Seitenflächen 28 und 30 gebildet wird, die abwechselnd angeordnet sind und zwi­ schen der vorderen und hinteren Fläche 24 und 26 liegen, wo­ bei jede der Seitenflächen nach innen zur Platte in Richtung von der vorderen Fläche 24 weggeneigt ist. Die zwei ersten Seitenflächen 28 als auch die zwei Seitenflächen 30 liegen einander gegenüber, so daß sie in bezug auf die Achse der Platte oder des Einsatzes symmetrisch sind. Jede erste Sei­ tenfläche 28 ist konvex gekrümmt, um eine quadrantenähnliche Form einzunehmen, wenn man in Richtung senkrecht zur vorderen Fläche 24 sieht, während jede zweite Seitenfläche 30 eben und verglichen mit der ersten Seitenfläche 28 sehr kurz ist. Jede erste Seitenfläche und jede zweite Seitenfläche schnei­ den einander und bilden zwischen sich einen stumpfen Winkel aus. Der Einsatz hat ein Paar konvex gekrümmter Hauptschneid­ kanten 32, die durch die Schnittlinien der entsprechenden ersten Seitenflächen 28 mit der vorderen Fläche 24 gebildet werden, und weist weiter ein Paar kurzer Schneidkanten 34 auf, die jeweils durch die Schnittlinien der entsprechenden zweiten Seitenflächen 30 mit der vorderen Fläche 24 gebildet werden. Jede Hauptschneidkante 32 hat ein vorderes Ende, an dem sie eine der kurzen Schneidkanten 34 schneidet, und weist weiter ein hinteres Ende auf, an dem sie die andere kurze Schneidkante 34 schneidet, wobei der durch die kurze Schneid­ kante 28 und einer Tangente an die Hauptschneidkante 26 an ihrem vorderen Ende eingeschlossene Winkel stumpf ist.

Die vordere Fläche 24 dient als Spanfläche für die Schneid­ kanten, und ein Randflächenabschnitt 36, der benachbart zu jeder kurzen Schneidkante 34 angeordnet ist, und die benach­ barten vorderen und hinteren Endabschnitte der Hauptschneid­ kanten 32, die die kurze Schneidkante 34 schneiden, ist bogenförmig so konvex, daß er zur hinteren Fläche 26 in Richtung der kurzen Schneidkante 34 geneigt ist, wodurch die vorderen und hinteren Endabschnitte jeder Hauptschneidkante 32 konvex gekrümmt sind, wenn man sie in einer Seitenansicht sieht. Die Einsatzplatte hat eine mittlere Öffnung 38, die durchgehend in ihr ausgebildet ist und sich von der vorderen Fläche 24 zur hinteren Fläche 26 erstreckt. Die Öffnung 38 hat einen Abschnitt 38 a größeren Durchmessers, der benachbart zur vorderen Fläche 24 angeordnet ist, und einen Abschnitt 38 b verminderten Durchmessers, der benachbart zur hinteren Fläche 26 angeordnet ist, und einen geneigten Abschnitt 38 c, der den Abschnitt 38 a größeren Durchmessers und den Ab­ schnitt 38 b kleineren Durchmessers miteinander verbindet.

Der zweite Einsatz 22 umfaßt ebenfalls ein Paar konvex ge­ krümmter Hauptschneidkanten 40, die jedoch nicht im einzel­ nen beschrieben werden. Jeder Einsatz 20, 22 wird in einer entsprechenden Aussparung 16 bzw. 18 aufgenommen und ist daran lösbar mittels einer Klemmschraube 42 so befestigt, daß eine der Hauptschneidkanten 32, 40 in einer Arbeitsstel­ lung so eingestellt ist, daß sie sich ein wenig über den vorderen Endabschnitt des Fräskörpers 10 erstreckt. Die Klemmschraube 42 wird durch die mittlere Öffnung 38 des Ein­ satzes eingesetzt und in den Körper 10 eingeschraubt, wobei ihr Kopfteil 42 a gegen den geneigten Abschnitt 38 c der Öff­ nung 38 gehalten wird und wobei ihr Gewindeabschnitt 42 b gewindemäßig mit einer Gewindebohrung 44 in einer Bodenfläche 16 a der Aussparung 16 in Eingriff steht (siehe Fig. 7). Der Einsatz 20 wird weiter so in seiner Stellung gehalten, daß die hintere Endfläche 26 mit der Bodenfläche 16 a der Ausspa­ rung 16 zusammenpaßt, wobei ein Teil der ersten Seitenfläche 28, die die andere Hauptschneidkante 32 bildet, gegen einen Teil einer bogeförmigen Seitenwand 16 b der Aussparung 16 anstößt.

Bei dem bekannten oben beschriebenen Kugelkopfstirnfräser nimmt die Schneidlast beim Fräsen allmählich zu, da der vor­ dere Endabschnitt der Hauptschneidkante, gesehen in axialer Richtung des Stirnfräserkörpers 10, konvex gekrümmt ist, so daß keine große Schneidlast plötzlich auf die Schneidkante 32 ausgeübt wird. Da der von der kurzen Schneidkante 34 und der Tangente an die Hauptschneidkante 32 an ihrem vorderen Ende gebildete Winkel stumpf ist, hat die eingestellte Schneidkante 32 auch in ihrem vorderen Ende eine höhere Fe­ stigkeit. Weitere Vorteile des Kugelkopfstirnfräsers bestehen darin, daß er eine bessere Spanabführung, verglichen mit üblichen Kugelkopfstirnfräsern, aufweist.

Bei dem oben beschriebenen Kugelkopfstirnfräser nimmt der Teil der Seitenwand 16 b der Aussparung 16 eine auf den Ein­ satz 20 in axialer Richtung einwirkende Schneidlast F auf, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn der Einsatz drei­ eckig oder vierseitig ausgebildet ist, kann eine Lagerfläche an der Seitenwand der Aussparung ausgebildet werden, auf die die Kraft F senkrecht einwirkt. Wenn der Einsatz 20 jedoch elliptisch ausgebildet ist, kann eine derartige Lagerfläche nicht vorgesehen werden. Wenn der Kugelkopfstirnfräser somit in axialer Richtung mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird, wird der Einsatz 20 axial längs der Seitenwand 16 b nach hin­ ten in bezug auf den Fräskörper gedrückt, wodurch der Teil der eingestellten Schneidkante in einer Stirnfrässtellung sich um eine Strecke b axial nach hinten in bezug auf den Körper verschiebt, während sich der Teil der eingestellten Schneidkante in einer Umfangsschneidstellung um eine Strecke a radial nach außen in bezug auf den Körper verschiebt. Hier­ durch wird die Schneidgenauigkeit in nachteiliger Weise, ins­ besondere in der Umfangsschneidstellung, verschlechtert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kugel­ kopfstirnfräser der eingangs genanntenArt zu schaffen, bei dem ein Schneideinsatz fest gehalten wird, so daß die Fräs­ genauigkeit stark verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst, d. h. es wird ein Kugelkopfstirnfräser ge­ schaffen, umfassend einen Stirnfräserkörper mit einer durch ihn verlaufenden Drehachse und einer in seinem vorderen Endabschnitt ausgebildeten Aussparung mit einer Bodenfläche, wobei im vorderen Endabschnitt eine Bohrung ausgebildet ist, die sich zur Bodenfläche der Aussparung hin öffnet und einen Innengewindeabschnitt aufweist; einen einstellbaren Schneid­ einsatz mit einer vorderen Fläche, einer hinteren Fläche und mindestens zwei Seitenflächen, die zwischen der vorde­ ren und hinteren Fläche liegen, wobei der Schneideinsatz weiter mindestens zwei Hauptschneidkanten hat, die jeweils durch Schneiden der entsprechenden konvex gekrümmten Seiten­ flächen mit der vorderen Fläche gebildet werden, und im Ein­ satz eine durchgehende Öffnung, die sich allgemein senkrecht zur hinteren Fläche erstreckt, ausgebildet ist, und der Einsatz in der Aussparung aufgenommen ist, wobei seine hin­ tere Fläche mit der Bodenfläche der Aussparung so in Berüh­ rung steht, daß eine der Schneidkanten in einer Schneidstel­ lung eingesetzt ist; und eine Klemmschraube zum lösbaren Befestigen des Schneideinsatzes in der Aussparung, wobei die Klemmschraube einen Außengewindeabschnitt aufweist, durch die Öffnung des Einsatzes verläuft und in der Bohrung mit dem in dem Innengewindeabschnitt eingeschraubten Außengewin­ deabschnitt aufgenommen ist, wobei mindestens zwei Seiten­ flächen konvex so gekrümmt sind, daß mindestens zwei Haupt­ schneidkanten konvex gekrümmt sind, wobei die Bohrung einen zylindrischen Bohrungsabschnitt umfaßt, von dem sich der Innengewindeabschnitt koaxial erstreckt, wobei der zylindri­ sche Bohrungsabschnitt benachbart zur Bodenfläche angeordnet ist und einen größeren Durchmesser als der Innengewindeab­ schnitt hat, und wobei die Klemmschraube einen koaxial zum Außengewindeabschnitt angeordneten zylindrischen Engriffs­ abschnitt umfaßt, der einen größeren Durchmesser als der Außengewindeabschnitt hat, wobei der zylindrische Eingriffs­ abschnitt mit dem zylindrischen Bohrungsabschnitt in Eingriff steht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 eine Frontansicht eines bekannten Kugelkopfstirn­ fräsers;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils des Stirnfräsers von Fig. 1, gesehen in Richtung der Pfeile II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Endansicht des Stirnfräsers von Fig. 1, ge­ sehen in Richtung der Pfeile III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Aufsicht eines bei dem Stirnfräser von Fig. 1 verwendeten Schneideinsatzes;

Fig. 5 eine Seitenansicht des in Fig. 4 dargestellten Schneideinsatzes, gesehen in Richtung der Pfeile V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Schnittansicht des Einsatzes von Fig. 4 längs der Linie VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Teils des Stirnfräsers von Fig. 1;

Fig. 8 eine Explosionsansicht eines Teils eines Kugelkopf­ stirnfräsers gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 9 eine Schnittansicht eines Teils des Stirnfräsers von Fig. 8.

In den Fig. 8 und 9 ist der Kugelkopfstirnfräser gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Kugelkopfstirnfräser unterscheidet sich von dem bekannten, in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Stirnfräser lediglich in der Befestigung des Einsatzes 20 am Stirnfräserkörper 10, die im folgenden be­ schrieben wird.

In der Bodenfläche 16 a der Aussparung 16 ist eine Bohrung 50 ausgebildet, die sich im allgemeinen senkrecht zur Bodenflä­ che erstreckt. Die Bohrung 50 umfaßt einen zylindrischen Bohrungsabschnitt 50 a, der benachbart zur Bodenfläche ange­ ordnet ist, und einen Innengewindeabschnitt 50 b, der sich koaxial vom zylindrischen Bohrungsabschnitt 50 a erstreckt, wobei der zylindrische Bohrungsabschnitt 50 a einen größeren Durchmesser als der Innengewindeabschnitt 50 b hat. Eine Klemmschraube 52, die einen Kopfabschnitt 52 a, einen zylin­ drischen Eingriffsabschnitt 52 b, der benachbart zum Kopfab­ schnitt 52 a angeordnet ist, und einen Außengewindeabschnitt 52 c, der sich koaxial von dem zylindrischen Abschnitt 52 b erstreckt, umfaßt, wird durch die Öffnung 38 des Einsatzes 20 eingesetzt und in die Bodenfläche der Aussparung 16 einge­ schraubt, so daß der Einsatz 20 lösbar an dem Stirnfräserkör­ per 10 befestigt ist. Das heißt, wie man in Fig. 9 sieht, der Außengewindeabschnitt 52 c der Klemmschraube 52 steht gewinde­ mäßig mit dem Innengewindeabschnitt 50 b der Bohrung 50 in Eingriff. Der Kopfabschnitt 52 a wird gegen den geneigten Ab­ schnitt 38 c der Öffnung 38 gehalten, um den Einsatz 20 in Richtung der Bodenfläche der Aussparung 16 zu drücken, wobei der untere Abschnitt es zylindrischen Eingriffsabschnitts 52 b in festem Eingriff mit dem zylindrischen Bohrungsab­ schnitt 50 a der Bohrung 50 gehalten wird.

Bei dem oben beschriebenen Kugelkopfstirnfräser wird, wenn der zylindrische Abschnitt 52 b der Klemmschraube 52 in festem Eingriff mit dem zylindrischen Abschnitt 50 a der Bohrung 50 gehalten wird, der Einsatz 20 fest am Stirnfräserkörper 10 befestigt. Somit wird, auch wenn eine große Schneidlast auf den Einsatz 20 einwirkt, der Schneideinsatz 20 positiv gegen ein Verschieben während des Fräsens gehalten. Hierdurch wird, auch wenn der Stirnfräser mit einer hohen Geschwindigkeit in axialer Richtung vorwärtsbewegt wird, die Schneidgenauigkeit in Umfangsrichtung kaum vermindert.

Entsprechend wird mit der Erfindung ein Kugelkopfstirnfräser geschaffen, der eine bessere Schneidfestigkeit und Span­ abführung als der bekannte Kugelkopfstirnfräser aufweist, wodurch es möglich ist, ein Fräsen mit hoher axialer Zuführ­ geschwindigkeit bei einer verbesserten Fräsgenauigkeit durch­ zuführen.

Claims (3)

1. Kugelkopfstirnfräser, umfassend einen Stirnfräserkörper mit einer durch ihn verlaufenden Drehachse und einer in seinem vorderen Endabschnitt ausgebildeten Aussparung mit einer Bodenfläche, wobei im vorderen Endabschnitt eine Boh­ rung ausgebildet ist, die sich zur Bodenfläche der Aussparung hin öffnet und einen Innengewindeabschnitt aufweist; einen einstellbaren Schneideinsatz mit einer vorderen Fläche, einer hinteren Fläche und mindestens zwei Seitenflächen, die zwischen der vorderen und hinteren Fläche liegen, wobei der Schneideinsatz weiter mindestens zwei Hauptschneidkanten hat, die jeweils durch Schneiden der entsprechenden konvex ge­ krümmten Seitenflächen mit der vorderen Fläche gebildet werden, und im Einsatz eine durchgehende Öffnung, die sich allegmein senkrecht zur hinteren Fläche erstreckt, ausgebil­ det ist, und der Einsatz in der Aussparung aufgenommen ist, wobei seine hintere Fläche mit der Bodenfläche der Ausspa­ rung so in Berührung steht, daß eine der Schneidkanten in einer Schneidstellung eingestellt ist; und eine Klemmschraube zum lösbaren Befestigen des Schneideinsatzes in der Ausspa­ rung, wobei die Klemmschraube einen Außengewindeabschnitt aufweist, durch die Öffnung des Einsatzes verläuft und in der Bohrung mit dem in dem Innengewindeabschnitt einge­ schraubten Außengewindeabschnitt aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Seitenflächen konvex so gekrümmt sind, daß mindestens zwei Hauptschneidkanten konvex gekrümmt sind, daß die Bohrung (50) einen zylindrischen Boh­ rungsabschnitt (50 a) umfaßt, von dem sich der Innengewinde­ abschnitt (50 b) koaxial erstreckt, wobei der zylindrische Bohrungsabschnitt (50 a) benachbart zur Bodenfläche (16 a) angeordnet ist und einen größeren Durchmesser als der Innen­ gewindeabschnitt (50 b) hat, und daß die Klemmschraube (52) einen koaxial zum Außengewindeabschnitt (52 c) angeordneten zylindrischen Eingriffsabschnitt (52 b) umfaßt, der einen größeren Durchmesser als der Außengewindeabschnitt (52 c) hat, wobei der zylindrische Eingriffsabschnitt (52 b) mit dem zylindrischen Bohrungsabschnitt (50 a) in Eingriff steht.

2. Kugelkopfstirnfräser nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung (38) einen benachbart zur vorderen Fläche angeordneten Abschnitt (38 a) größeren Durchmessers, einen benachbart zur hinteren Fläche angeordneten Abschnitt (38 b) kleineren Durchmessers und einen geneigten Abschnitt (38 c), der vom Abschnitt (38 a) größeren Durchmessers zum Abschnitt (38 b) kleineren Durchmessers geneigt ist, aufweist, daß die Klemmschraube (52) einen benachbart zum zylindrischen Eingriffsabschnitt (52 b) angeordneten Kopfabschnitt (52 a) und einen zum zylindrischen Abschnitt (52 b) geneigten Ab­ schnitt aufweist, daß der Kopf (52 a) im Abschnitt (38 a) größeren Durchmessers der Öffnung (38) aufgenommen ist, wobei der geneigte Abschnitt gegen den geneigten Abschnitt (38 c) der Öffnung (38) anstößt, so daß, wenn die Schraube (52) angezogen wird, der Kopf (52 a) den Einsatz (20) gegen die Aussparung (16) drückt.

3. Kugelkopfstirnfräser nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bodenfläche (16 a) der Aussparung (16) all­ gemein in Richtung der Drehung des Körpers (10) weist, daß die Aussparung (16) eine im allgemeinen bogenförmige Seiten­ wand hat, die axial nach vorne und radial vom Stirnfräser­ körper (10) nach außen weist, daß der Einsatz (20) allgemein ellipsoidförmig mit einem Paar konvex gekrümmter Seitenflä­ chen ausgebildet ist, daß die Seitenfläche mit der vorderen Fläche zur Ausbildung der anderen Schneidkante zusammenwirkt und gegen die Seitenwand anstößt.