DE68909556T2 - Fräser mit Schneideeinsätzen. - Google Patents
Fräser mit Schneideeinsätzen.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Fräser mit Schneideinsätzen, bei dem wenigstens ein erster Schneideinsatz und wenigstens ein zweiter Schneideinsatz zum Abschneiden von Graten an einem Schneidkörper angebracht sind.
- Bei der Bearbeitung der Oberfläche eines Metallwerkstücks mittels eines Fräsers mit Schneideinsatz, wie einem Stirnfräser mit Schneideinsatz (nachfolgend als Stirnfräser bezeichnet), der eine Vielzahl von Schneideinsätzen darauf aufweist, bleiben oft Grate an der Kante der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks zurück. Man denkt, daß die Ursache von zurückbleibenden Graten darin liegt, daß die Kraft, um einen kleinen Abschnitt des Werkstücks benachbart zur Kante zu biegen, die Scherkraft, um den Abschnitt abzuschneiden, übersteigt, und daß der kleine Abschnitt des Werkstücks durch die Schneidkante des Schneideinsatzes in Richtung der Vorschubrichtung des Stirnfräsers gebogen wird, bevor er vollständig von der Schneidkante abgeschnitten wird. Deshalb wird, um das Zurückbleiben von Graten an der Kante des Werkstücks zu vermeiden, der Gebrauch von Schneideinsätzen mit scharfen Schneidkanten empfohlen, die auf dem Stirnfräserkörper mit einem großen positiven Neigungswinkel angebracht sind, um die Biegekraft zu reduzieren, die auf das Werkstück wirkt, und um ein vollständiges Abschneiden des Grats zu ermöglichen.
- Zusätzlich zu dem vorhergehenden ist es wohlbekannt, daß eine gehonte Kante einer Kante ohne Honung unterlegen ist, um das Zurückbleiben von Graten zu vermeiden, auch wenn die gehonte Kante eine gesteigerte Festigkeit und eine verlängerte Lebensdauer aufweist. Dementsprechend ist es nicht angebracht, einen Schneideinsatz mit einer gehonten Kante in der Bearbeitung zu verwenden, um das Zurückbleiben von Graten zu vermeiden.
- Umgekehrt neigt bei einem Fräser mit Schneideinsatz, bei dem die scharfe Schneidkante ohne Honung mit einem großen positiven Neigungswinkel daran angebracht ist, die Schneidkante dazu, leicht abzuraspeln, wenn sich ihre Festigkeit verschlechtert. Deshalb ist ein Fräser der obengenannten Art zur Bearbeitung einfacher Metallstücke nicht verfügbar.
- Ein herkömmlicher Fräser, der entwickelt wurde, um keine Grate auf der bearbeiteten Oberfläche eines Werkstücks zu hinterlassen, ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 54-137187 gezeigt. Dieser herkömmliche Fräser mit Schneideinsatz hat eine gleiche Anzahl erster Schneidkanten und zweiter Schneidkanten, die an einer vorderen Seite des Werkzeugkörpers abwechselnd in Umfangsrichtung angebracht sind; die zweiten Schneidkanten sind radial einwärts und axial vorwärts am Werkzeugkörper bezüglich der ersten Schneidkanten angebrachte wobei jegliche Grate, die auf der durch die ersten Schneidkanten bearbeiteten Oberfläche zurückbleiben, durch die zweite Schneidkante weggeräumt werden.
- In dem oben beschriebenen Fräser werden jedoch neue Grate durch die zweite Schneidkante gebildet. Deshalb ist der Fräser nicht in der Lage, das Zurückbleiben von Graten auf der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks zu verhindern.
- Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fräser mit Schneideinsätzen zu schaffen, der in der Lage ist, das Zurückbleiben von Graten auf einer bearbeiteten Oberfläche eines Werkstücks zu verhindern.
- Die vorliegende Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen festgelegt. Der Anspruch 1 davon wurde in eine zweiteilige Form aufgespalten, die auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 54-137187 als dem nächstkommenden Stand der Technik beruht.
- Zusammenfassend wird ein Fräser mit Schneideinsätzen geschaffen, der folgendes umfaßt:
- - einen Schneidkörper mit einer Drehachse hindurch und einem vorderen Endabschnitt; und
- - mindestens einen ersten Schneideinsatz mit mehr als einer Hauptschneidkante und mehr als einer Endschneidkante; und wenigstens einen zweiten Schneideinsatz zum Abschneiden eines Grats mit mehr als einer Hauptschneidkante und mehr als einer Endschneidkante, der lösbar am vorderen Endabschnitt des Schneidkörpers befestigt ist, wobei der zweite Schneideinsatz so angebracht ist, daß dessen Hauptschneidkante einen negativen Eckwinkel hat und dessen Endschneidkante radial einwärts und axial vorwärts in bezug auf die Endschneidkante des ersten Schneideinsatzes angeordnet ist.
- Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Stirnfräsers gemäß einer Ausführung der Erfindung;
- Fig. 2 ist eine Unteransicht des Stirnfräsers von Fig. 1;
- Fig. 3 ist eine Ansicht, in der durch den Pfeil III der Fig. 2 angezeigten Richtung gesehen;
- Fig. 4 ist eine Ansicht, in der durch den Pfeil IV der Fig. 3 gezeigten Richtung gesehen;
- Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Gratschneideeinsatzes mit einem Standard-Schneideeinsatz in strichpunktierter Linie, der im Stirnfräser von Fig. 1 verwendet wird;
- Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines Stirnfräsers gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung, mit einem durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Gratschneideeinsatz;
- Fig. 7 ist eine Unteransicht des Stirnfräsers von Fig. 6;
- Fig. 8 ist eine Ansicht, in der durch den Pfeil VIII von Fig. 6 angezeigten Richtung gesehen;
- Fig. 9 ist eine Ansicht, in der durch den Pfeil IX von Fig. 8 angezeigten Richtung gesehen;
- Fig. 10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Ausschnitts, die die Relativstellung eines Standardschneideinsatzes und eines Gratschneideeinsatzes von Fig. 6 zeigt;
- Fig. 11 ist eine Ansicht, in der durch den Pfeil XI von Fig. 6 gezeigten Richtung gesehen;
- Fig. 12 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 10, jedoch eine abgewandelte Tasche des Schneidkörpers zeigend;
- Fig. 13 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 10, jedoch einen abgewandelten Gratschneideeinsatz zeigend, der auf dem Schneidkörper befestigt ist;
- Fig. 14 bis Fig. 17 sind schematische Querschnittsansichten, die Zustände zeigen, in denen ein Werkstück von einem Gratschneideeinsatz von Fig. 6 geschnitten wird;
- Fig. 18 bis Fig. 21 sind Ansichten ähnlich den Figuren 14 bis 17, jedoch zeigen sie Zustände, in denen ein Werkstück von einem Schneideinsatz mit einem positiven Eckwinkel geschnitten wird;
- Fig. 22 bis Fig. 25 sind Ansichten ähnlich den Figuren 14 bis 17, jedoch zeigen sie Zustände, in denen ein Werkstück von einem Schneideinsatz mit einem Winkel von 0º geschnitten wird; und
- Fig. 26 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 5, jedoch zeigt sie einen dreieckigen Gratschneideeinsatz mit der Standardschneidkante der zweiten Ausführungsform, die durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist.
- Mit Bezug auf die Figuren 1 bis 5 umfaßt ein Stirnfräser gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schneidkörper 10 mit kreisförmigem Querschnitt mit einer Drehachse 0 hindurch und mit einer Umfangsfläche 12 und einer vorderen Endseite 14, die in einer zur Drehachse 0 senkrechten Ebene angeordnet ist. Der Schneidkörper 10 hat eine axial durchgehend ausgebildete Zentralbohrung 16.
- Der Schneidkörper 10 hat eine Vielzahl von Taschen 18, die in Umfangsrichtung in ungleichmäßig beabstandetem Verhältnis zueinander angeordnet sind und an einem vorderen Endabschnitt davon gebildet sind, um sich davon radial auswärts und vorwärts zu öffnen. Jede der Taschnen 18 hat einen im allgemeinen kanalförmigen Querschnitt, der von einem Paar von in Umfangsrichtung schauenden, gegenüberliegenden ersten und zweiten Seitenwänden 20 und 21, einer Rückwand 22 und einer Bodenwand 24, die die erste und zweite Wand 20 und 21 und die Rückwand 22 an ihren inneren Enden verbindet, festgelegt wird. Eine oder einige der Taschen 18 nehmen Gratschneideeinsätze (zweite Schneideinsätze) 26 durch einen Klemmkeil 28 und eine (nicht gezeigte) Schraube auf und eine Vielzahl der anderen Taschen 18 nehmen Standardschneideinsätze (erste Scheideinsätze) 30 mittels eines Klemmkeils 32 und einer Schraube 33, die dazwischen eingesetzt sind, auf. Der Gratschneideeinsatz 26 umfaßt eine im allgemeinen quadratische Platte, die durch ein Paar von parallelen Vorder- und Rückflächen 34 und 35 und zwei Paaren von Seitenflächen 36 und 37, die zwischen den Vorder- und Rückflächen 34 und 35 liegen, festgelegt werden, wobei jede Seitenfläche einwärts von der Platte in eine Richtung weg von der Vorderseite 34 geneigt ist. Wie durch eine durchgehende Linie in Fig. 5 beschrieben, hat jede der Seitenflächen 36 einen ersten ebenen Abschnitt 36a, der von jeder diagonalen Ecke im Uhrzeigersinn gerichtet ist und einen zweiten ebenen Abschnitt 36b. Vorzugsweise hat der erste ebene Abschnitt 36a eine Länge w im Bereich von 3 mm bis 10 mm. Der erste ebene Abschnitt 36a ist leicht einwärts geneigt in der Richtung weg von dem zweiten ebenen Abschnitt 36b. Eine Kante, die durch die Vorderfläche 34 und den ersten ebenen Abschnitt 36a festgelegt wird, dient als eine Endschneidkante 38. Ein vorbestimmter Abschnitt der anderen Seitenflächen 37 wird jeweils in einer V-Form, die von der Ecke, die der Endschneidkante 38 benachbart ist, im Gegenuhrzeigersinn gerichtet ist, entfernt, um Hauptschneidkanten 40 zu schaffen, derart, daß die Hauptschneidkante 40 davon, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 5º bis 30º, mit Bezug auf die Linie L senkrecht zur Endschneidkante 38 einwärts geneigt ist.
- Der Standardschneideinsatz 30, wie er durch die strichpunktierte Linie in Fig. 5 beschrieben wird, umfaßt eine im allgemeinen quadratische Platte mit einer Vorderfläche 42, die 4 Ecken und 4 Kanten hat, und mit einer Rückfläche 43. Ein vorbestimmter Abschnitt jeder Kante von der Ecke, im Gegenuhrzeigersinn gerichtet, dient als eine Hauptschneidkante 44. Jeder Abschnitt der Kante von der Ecke zur entgegengesetzen Richtung der Hauptschneidkante 44 hin dient als eine Endschneidkante 46.
- Jeder Gratschneideeinsatz 36 wird in einer jeweiligen Tasche 18 aufgenommen, derart, daß die Vorderfläche 34 und die Seitenfläche 37 jeweils in Kontakt mit der ersten Seitenwand 20 und der Bodenwand 24 der Tasche 18 sind. Der Gratschneideeinsatz 36 wird austauschbar durch den Klemmkeil 28, der zwischen der Rückfläche 35 des Einsatzes 26 und der zweiten Seitenwand 21 der Tasche 18 eingesetzt ist, in Position gehalten und daran mit einer Gewindeschraube fixiert. Jeder Standardschneideinsatz 30 wird in einer jeweiligen Tasche 18 aufgenommen, derart, daß die Vorderfläche 42 und die Seitenfläche jeweils in Kontakt mit der ersten Seitenwand 20 und der Bodenwand 24 der Tasche 18 sind, und wird durch den Klemmkeil 32, der zwischen der Rückfläche 43 des Einsatzes 30 und der zweiten Seitenwand 21 der Tasche 18 aufgenommen ist, austauschbar in Position gehalten und daran durch die Schraube 33 fixiert, die darin eingeschraubt ist.
- Diese Gratschneideeinsätze 26 und Standardeinsätze 30 sind so relativ zueinander angeordnet, daß sowohl die Endschneidkante 38 als auch die Endschneidkante 46 in der jeweiligen Ebene senkrecht zur Drehachse 0 angeordnet sind, weshalb die Hauptschneidkante 40 des Gratschneideeinsatzes 28 einen negativen Eckwinkel α hat (der vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von -5º bis 30º liegt), und die Endschneidkante 38 ist radial einwärts und axial vorwärts am Schneidkörper 10 mit Bezug auf die Endschneidkante 46 des Standardschneideinsatzes 30 jeweils in einem Abstand b und a, wie in Fig. 5 gezeigt, angeordnet. Der Abstand a liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0.05 mm bis 0.3 mm.
- In dem wie oben konstruierten Stirnfräser ist, da der Gratschneideeinsatz 26 und der Standardschneideinsatz 30 so angeordnet sind, daß die Hauptschneidkante 40 des Gratschneideeinsatzes 26 einen negativen Eckwinkel α hat, und die Endschneidkante 38 mit Bezug auf die Endschneidkante 46 des Standardschneideinsatzes 30 radial einwärts und axial vorwärts angeordnet ist, die Kraft, um einen kleinen Abschnitt benachbart zur Kante des Arbeitsstücks zu biegen, die von der Hauptschneidkante 40 des Gratschneideeinsatzes 26 wirkt, geringer als die erforderliche Scherkraft, um den Abschnitt durch die Hauptschneidkante 40 abzuschneiden. Aus diesem Grund wird ein kleiner Abschnitt B des Werkstücks W, wie in Fig. 14 bis Fig. 17 gezeigt, vollständig durch die Hauptschneidkante 40 des Gratschneideinsatzes 26 abgeschnitten, und damit ist es möglich, die Oberfläche des Werkstücks W zu bearbeiten, ohne irgendwelche Grate zurückzulassen.
- Im Gegensatz dazu ist, wie in Fig. 18 bis Fig. 21 oder in Fig. 22 bis Fig. 25 gezeigt, der herkömmliche Stirnfräser mit einem Schneideinsatz 50 oder 52 mit jeweils positivem Eckwinkel oder Eckwinkel 0º nicht in der Lage, keine Grate zurückzulassen. Das liegt daran, daß der kleine Abschnitt B des Werkstücks W benachbart zur Kante nicht vollständig abgeschnitten wird, sondern stattdessen durch die Hauptschneidkante 54 oder 56 in Richtung der Vorschubrichtung des Fräsers gebogen wird und auf der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks W als Grat zurückbleibt.
- Zusätzlich ist in der oben erwähnten Ausführung die Schneidkante 38 des Gratschneideeinsatzes 26 in der Lage, als flache Schneidkante zu dienen, falls die Länge der Endschneidkante 38 im Bereich von 3 mm bis 10 mm liegt. Dementsprechend ist es möglich, die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks zu steigern.
- Die Fig. 6 bis 11 zeigen eine zweite Ausführung des Fräsers gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Stirnfräser sind eine Vielzahl von Taschen 61 in einem in Umfangsrichtung ungleichmäßig zueinander beabstandeten Verhältnis angeordnet und an einem vorderen Endabschnitt des Schneidkörpers 60 gebildet.
- Jede Tasche 61 nimmt einen Standardschneideinsatz (ein erster Schneideinsatz) 62 mit vier Hauptschneidkanten 63 und vier Endschneidkanten 64 (mit Eckwinkeln ungefähr 45º) durch den Halter 65, Klemmkeile 66 und 67 und Schrauben 68, die dazwischen eingesetzt sind, auf. Eine zusätzliche Tasche 70 ist einwärts von den Taschen 61 gebildet und zwischen einem Paar von Taschen 61 mit den größten Abständen dazwischen angeordnet. Ein Gratschneideeinsatz (ein zweiter Schneideinsatz) 74 wird in der Tasche 70 durch den Klemmkeil 72 und die Schraube 73, die dazwischen eingesetzt sind, aufgenommen.
- Wie in Fig. 10 und Fig. 11 gezeigt, umfaßt der Gratschneideeinsatz 74 eine im allgemeinen parallelogrammförmige Platte, die durch eine Vorderfläche 76 mit zwei Paaren von Kanten 78 und 79, eine Rückfläche und vier Seitenflächen, die dazwischen liegen, festgelegt wird. Ein Paar der Kanten 78 dient als Hauptschneidkanten und vorbestimmte Abschnitte der anderen Kanten 79, die vorzugsweise eine Länge w haben, die im Bereich vom 3 mm bis 10 mm von jeder spitzwinkligen Ecke liegt, dienen als Endschneidkanten 80.
- Wie in Fig. 10 gezeigt, sind diese Gratschneideeinsätze 74 und Standardschneideinsätze 62 so zueinander angeordnet, daß sowohl die Endschneidkante 80 als auch die Endschneidkante 64 jeweils in einer Ebene senkrecht zur Drehachse angeordnet sind, weshalb die Hauptschneidkante 78 des Gratschneideeinsatzes 74 einen negativen Eckwinkel α (der vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von -5º bis -30º liegt) hat, und die Endschneidkante 80 radial einwärts und axial vorwärts am Schneidkörper 60 mit Bezug auf die Endschneidkante 64 des Standardschneideinsatzes 62 jeweils in einem Abstand von b und a angeordnet ist. Der Abstand a liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0.05 mm bis 0.3 mm.
- Fig. 12 zeigt eine dritte Ausführung des Stirnfräsers mit Schneideinsatz gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der der Schneidkörper 60 eine Tasche 84 enthält, die vorwärts und radial sowohl einwärts als auch auswärts davon geöffnet ist. Der Gratschneideeinsatz (ein zweiter Schneideinsatz) 74 wird in der Tasche 84 derart aufgenommen, daß eine Seitenfläche in Kontakt mit einer geneigten Rückwand 86 der Tasche 84 ist, und daher ist eine Position der Endschneidkante 80 innerhalb eines Abstands c einstellbar, indem sie entlang der Rückwand 86 der Tasche 84 gleitet.
- Fig. 13 ziegt eine vierte Ausführung des Stirnfräsers mit Schneideinsatz gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der ein Gratschneideeinsatz (ein zweiter Schneideinsatz) 90 mit einem Abschnitt 92 benachbart zu einer spitzwinkligen Ecke, der aus einem gesinterten supergehärteten Festkörper hergestellt ist, in der oben erwähnten Tasche 84 aufgenommen wird.
- Während die Erfindung im besonderen mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, ist klar, daß zahlreiche Abwandlungen, z.B. ein dreieckiger Gratschneideeinsatz 96 mit Hauptschneidkanten 98 und Endschneidkanten 100, wie in Fig. 26 gezeigt, der anstatt der oben erwähnten Gratschneideeinsätzen 26 oder 74 in der gleichen Weise verwendet wird, möglich sind.
Claims (6)
1. Fräser mit Schneideinsatz, wobei mindestens ein erster
Schneideinsatz (30, 62) zum Standardschneiden und
mindestens ein zweiter Schneideinsatz (26, 74) zum
Abschneiden von Graten lösbar auf einem vorderen
Endabschnitt eines Schneidkörpers (10, 60) befestigt
sind,
- wobei jeder der ersten und zweiten Schneideinsätze
mindestens ein Paar von Haupt- und Endschneidkanten
(44, 46; 63, 64; 40, 38; 78, 79) hat und
- wobei die Endschneidkante (38, 79) des zweiten
Schneideinsatzes (26, 74) mit Bezug auf die
Endschneidkante (46, 64) des ersten Schneideinsatzes
(30, 62) in einer radial einwärts und axial vorwärts
versetzten Position ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Schneideinsatz (26, 74) so angeordnet ist,
daß die Hauptschneidkante (40, 78) davon in eine
Position mit einem negativen Eckwinkel (α) gerastet
ist.
2. Fräser mit Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, wobei die
Endschneidkante (38, 79) des zweiten Schneideinsatzes
(26, 74) mit Bezug auf die Endschneidkante (46, 64) des
ersten Schneideinsatzes (30, 62) innerhalb eines
Bereichs von 0.05 mm bis 0.3 mm am Schneidkörper (10,
60) axial vorwärts versetzt ist.
3. Fräser mit Schneideinsatz gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei die Endschneidkante (38, 79) des zweiten
Schneideinsatzes (26, 74) eine Länge im Bereich von
3 mm bis 10 mm hat.
4. Fräser mit Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei der zweite Schneideinsatz (26) eine im
allgemeinen quadratische Platte umfaßt, die durch ein
Paar von parallelen Vorder- und Rückflächen (34, 35)
und zwei Paaren von Seitenflächen (36, 37), die
zwischen den Vorder- und Rückflächen liegen, festgelegt
wird, wobei jede der Seitenflächen (36, 37) einen
ersten ebenen Abschnitt (36a) hat, der von jeder
diagonalen Ecke in der Draufsicht in Uhrzeigerrichtung
gerichtet ist, und einen zweiten ebenen Abschnitt (36b)
hat, wobei der erste ebene Abschnitt (36a) von der
Platte leicht einwärts in eine Richtung weg vom zweiten
ebenen Abschnitt (36b) geneigt ist, und wobei die
Vorderfläche (34) mit dem ersten ebenen Abschnitt (36a)
zusammenwirkt, um eine Kante festzulegen, die als die
Endschneidkante (38) dient, wobei ein Abschnitt der
anderen Seitenf lächen (37) von der Ecke, in der
Draufsicht in Gegenuhrzeigerrichtung gerichtet, in
einer V-Form entfernt wird, um die Hauptschneidkante
(40) an der Kante der Vorderfläche (34), die von der
Ecke einwärts geneigt ist, zu schaffen.
5. Fräser mit Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder
4, wobei die Zahl der zweiten Schneideinsätze (74) eins
beträgt, während die Zahl der ersten Schneideinsätze
(62) zwei oder mehr als drei beträgt, wobei der
Schneidkörper (60) eine Vielzahl von Taschen (61) hat,
die in Umfangsrichtung in zueinander ungleichmäßig
beabstandetem Verhältnis angeordnet sind und in dem
vorderen Endabschnitt davon gebildet sind, um sich vom
Schneidkörper (60) radial auswärts und vorwärts zu
öffnen, wobei der zweite Schneideinsatz (74) in einer
der Taschen aufgenommen wird, während die ersten
Schneideinsätze (62) in den anderen Taschen aufgenommen
werden.
6. Fräser mit Schneideinsatz gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder
4, wobei der Schneidkörper (60) eine Vielzahl von
Taschen (61) aufweist, die in Umfangsrichtung in
zueinander ungleichmäßig beabstandetem Verhältnis
angeordnet sind, um den ersten Schneideinsatz (62)
aufzunehmen, und eine zusätzliche Tasche (70), die
zwischen einem benachbarten Paar der Taschen (61) mit
dem größten Abstand dazwischen angeordnet ist, um den
zweiten Schneideinsatz (74) aufzunehmen.
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