DE69921920T2

DE69921920T2 - Kugelschaftfräser

Info

Publication number: DE69921920T2
Application number: DE69921920T
Authority: DE
Inventors: Nagatoshi 1-1 Kunimori; Naohiro 1-1. Koyakita 1-chome Nakamura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2019-09-11
Also published as: CN1250704A; KR20000023037A; JP2000141118A; CN1113718C; EP0985478A3; EP0985478B1; EP0985478A2; DE69921920D1; US6231275B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stirnradiusfräser nach dem Vorspruch von Anspruch 1 und insbesondere einen schaltbaren Stirnradiusfräser für schnelle und präzise Bearbeitung der Kugellaufrillen von gleichmäßigen Verbindungen und ähnlichem.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei geforderter schneller und präziser Bearbeitung zum Schneiden einer Kugellaufrille zum Beispiel wird nach dem Stand der Technik ein fester Stirnradiusfräser verwendet, in den ein Halterkörper und eine Werkzeugschneide integriert sind, oder aber ein geneigter Stirnradiusfräser, bei dem die Werkzeugschneide zum Beispiel durch Blazing an einem Halter befestigt wird. Bei solchen Stirnradiusfräsern verstärkt sich der Verschleiß oder die Abplatzung der Werkzeugschneide, wenn die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht wird, um die Schneidleistung zu verbessern. Daher wird es bei den oben beschriebenen Stirnradiusfräsern mit Zunahme des Verschleißes bzw. der Abplatzung erforderlich, die Werkzeugschneide nachzuschleifen bzw. den Stirnradiusfräser-Körper häufiger auszuwechseln, was zu einer geringeren Wirtschaftlichkeit führt.
Angesichts des Vorgesagten haben schaltbare Stirnradiusfräser weite Verbreitung gefunden, bei denen eine Wendeschneidplatte mit einer auf einem schaltbaren plattenförmigen Schneideneinsatz ausgebildeten Werkzeugschneide eingebaut wird. Bei dem schaltbaren Stirnradiusfräser ist der plattenförmige Schneideneinsatz in einen Schlitz an dem vorderen Ende des Halterkörpers eingesetzt. Der plattenförmige Schneideneinsatz wird an dem Halter befestigt, indem der Schlitz durch die Klemmkraft einer Klemmschraube geschlossen wird.
Insbesondere wird eine Endfläche des plattenförmigen Schneideneinsatzes in Kontakt mit einer Bodenfläche des Schlitzes gebracht, und die Endfläche des plattenförmigen Schneideneinsatzes wird an die Bodenfläche des Schlitzes der Halterkörpers gedrückt, so dass Drehung des plattenförmigen Schneideneinsatzes begrenzt wird, und der plattenförmige Schneideneinsatz und der Körperhalter werden integriert.
Insbesondere wird bei dem oben beschriebenen schaltbaren Stirnradiusfräser ein Mittelabschnitt des plattenförmigen Schneideneinsatzes mit einer Klemmschraube an die Bodenfläche des Schlitzes gedrückt und fixiert, so dass die Bodenfläche und eine Endfläche des plattenförmigen Schneideneinsatzes miteinander in Kontakt gebracht werden, wodurch der plattenförmige Schneideneinsatz befestigt wird. Um eine genaue Befestigung des plattenförmigen Schneideneinsatzes auch bei schwankenden Schneidkräften während des Schneidens aufrecht zu erhalten, muss daher die Genauigkeit der Schraubbefestigung durch die Klemmschraube verbessert werden. Mit der verbesserten Klemmgenauigkeit wird eine Klemmkraft gewährleistet, die ausreichend ist, um die Reibungskraft zwischen dem Außengewinde an der Klemmschraube und dem Innengewinde an dem Halterkörper aufrecht zu erhalten.
Zu diesem Zweck wurden verschiedene Vorschläge in Bezug auf die Formen von Abschnitten um die Klemmschraube herum gemacht. In der Japanischen Patentschrift Nr. 64-1248 wird ein Spalt in der Mitte der Bodenfläche des Schlitzes bereitgestellt. 14 ist ein Querschnitt eines Stirnradiusfräsers gemäß diesem einen Beispiel des Standes der Technik, bei dem ein Schlitz 101 eines Halterkörpers 100 seitlich dargestellt ist. Der Stirnradiusfräser mit einem Spalt 103 in dem Mittelabschnitt der Bodenfläche 102 des Schlitzes 101 ist wie unten unter Verweis auf 14 beschrieben ausgeführt. In der Mitte der Bodenfläche 102 des Schlitzes 101 des vorderen Endes des Halterkörpers 100 wird ein Spalt 103 bereitgestellt. Der plattenförmige Schneideneinsatz 104 wird in den Schlitz 101 eingesetzt. Der Raum des Schlitzes 101 wird durch die Klemmkraft der Klemmschraube 105 verengt, und eine hintere Endfläche des plattenförmigen Schneideneinsatzes 104 befindet sich in Kontakt mit der Bodenfläche 102 des Schlitzes 101. Daher wird bei dem herkömmlichen Stirnradiusfräser mit einem Spalt 103 in dem Mittelabschnitt der Bodenfläche 102 des Schlitzes 101 der plattenförmige Schneideneinsatz 104 in innigem Kontakt mit der Bodenfläche 102 des Schlitzes 101 des Halterkörpers 100 befestigt, wobei seine mechanische Drehung unterdrückt wird.
Bei diesem Beispiel des Standes der Technik biegen sich die eine Hälfte 106 und die andere Hälfte 107 gleichmäßig, da der Spalt 103 in gleichem Abstand von den gegenü berliegenden Flächen des Schlitzes 101 bereitgestellt wird. Dementsprechend wird der plattenförmige Schneideneinsatz 104 fest befestigt, da er mit der gesamten Fläche der Seitenflächen des Schlitzes 101, d.h. mit den gesamten Flächen der Innenseitenfläche der einen Hälfte 106 und der Seitenfläche der anderen Hälfte 107, in Kontakt ist.
Bei dem beschriebenen Stand der Technik tritt jedoch das folgende Problem auf. Hier ist die Hälfte 107 wegen des Spaltes 103 in Bezug auf die Klemmschraube 105 geneigt, und daher wird keine genaue Schraubbefestigung zwischen dem Außengewindeabschnitt der Klemmschraube 105 und dem Innengewindeabschnitt der Hälfte 107 erreicht. Weiterhin verbleibt bei der Klemmmethode, bei der nur die Klemmschraube 105 einfach durch ein Durchgangsloch hindurch geführt wird, ein Zwischenraum zwischen der Klemmschraube 105 und dem Durchgangsloch des plattenförmigen Schneideneinsatzes 104, und daher kann der plattenförmige Schneideneinsatz 104 nicht auf die Bodenfläche 102 des Schlitzes 101 gedrückt werden. Demzufolge ist die begrenzende Kraft in der Ausdehnungsrichtung des Schlitzes 101 und in der Drehrichtung der Klemmschraube 105 unzureichend, und daher kann der plattenförmige Schneideneinsatz 104 möglicherweise verschoben werden, wenn die Schneidkraft stark schwankt.
Ein anderer Stirnradiusfräser mit einem befestigten plattenförmigen Schneideneinsatz wird in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-252714 beschrieben. Zwei Arten von in dieser Offenlegungsschrift behandelten Stirnradiusfräsern werden unter Bezugnahme auf 15 und 16 beschrieben werden. 15 zeigt ein Beispiel des Stirnradiusfräsers mit einem plattenförmigen Schneideneinsatz mit bogenförmig ausgebildetem hinteren Ende und 16 zeigt ein Beispiel eines Stirnradiusfräsers mit einem plattenförmigen Schneideneinsatz mit V-förmig ausgebildetem hinteren Ende.
Zuerst wird der technische Gedanke für die Befestigung des plattenförmigen Schneideneinsatzes des in 15 gezeigten Stirnradiusfräsers beschrieben. Der plattenförmige Schneideneinsatz 131 mit einer Werkzeugschneide wird in einen Schlitz eingesetzt, der sich über den Mittelabschnitt des vorderen Endes des Halterkörpers wie in 15 gezeigt erstreckt. Der Plattenförmige Schneideneinsatz 131 wird befestigt, wenn die Breite des Schlitzes durch die Klemmschraube 132 verengt wird.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die hintere Endfläche 131a des plattenförmigen Schneideneinsatzes 131 so angeordnet wird, dass sie den gleichen Krümmungsradius hat wie die Bodenfläche 133 des Schlitzes bzw. wenn der Krümmungsradius der hinteren Endfläche 131a größer ist als der der Bodenfläche 133, wird der plattenförmige Schneideneinsatz 131 automatisch ausgerichtet, wobei seine Mittellinie zu einer Position bewegt wird, die die Mittellinie des Halterkörpers 130 überlappt. Dies verbessert die Bearbeitungsgenauigkeit des Schneidvorganges maßgeblich.
Um eine hohe Genauigkeit des Schneidvorganges zu erhalten, ist es jedoch notwendig, die Passgenauigkeit des Durchgangsloches des plattenförmigen Schneideneinsatzes 131 und des Halsdurchmessers der Klemmschraube 132 zu verbessern. Zusätzlich muss die Positioniergenauigkeit des Schraubenloches der Halterkörpers 130 ebenso verbessert werden. Insbesondere müssen die hintere Endfläche 131a des plattenförmigen Schneideneinsatzes 131 und die bogenförmige Kontaktfläche der Bodenfläche 133 des Schlitzes vollständig in Kontakt miteinander sein. Wenngleich Ist-Teile in selektiver Befestigung bemessen werden können, ist es schwierig, die zu erwartende Genauigkeit zu erzielen, wenn der plattenförmige Schneideneinsatz 104, der Halterkörper 130 und die Klemmschraube 132 willkürlich montiert werden.
Der technische Gedanke für die Befestigung des plattenförmigen Schneideneinsatzes des in 16 gezeigten Stirnradiusfräsers wird im Folgenden beschrieben. Ein plattenförmiger Schneideneinsatz 141 mit einer Werkzeugschneide wird in einen Schlitz eingesetzt, der sich über den Mittelabschnitt des vorderen Endes eines Halterkörpers 140 ähnlich wie bei dem Stirnradiusfräser aus 15 erstreckt, und befestigt, wenn der Schlitz wie in 16 ersichtlich durch die Klemmschraube 142 geschlossen wird. Eine hintere Endfläche 141a des plattenförmigen Schneideneinsatzes 141 ist V-förmig ausgebildet und eine Bodenfläche 143 des Schlitzes ist V-förmig gegenüberliegend zu der hinteren Endfläche 141a und angrenzend ausgebildet. Daher wird die Mittellinie des plattenförmigen Schneideneinsatzes 141 automatisch in eine Position bewegt, die die Mittellinie des Halterkörpers überlappt, und ausgerichtet.
Wenn die Genauigkeit der V-förmigen Kontaktflächen des plattenförmigen Schneideneinsatzes 141 und der Bodenfläche 143 schwankt, ist jedoch die Genauigkeit gegen Unrundheit des plattenförmigen Schneideneinsatzes 141 nicht gewährleistet. Schleifen der beiden V-förmigen Kontaktflächen, der hinteren Endfläche 141a des plattenförmigen Schneideneinsatzes 141 und der Bodenfläche 143, ist ein effektives Mittel, um den Einfluss der Unrundheit in einer willkürlichen Kombination aus plattenförmigem Schneideneinsatz 141 und Halterkörper 140 zu minimieren. Um die Bodenfläche 143 des Schlitzes zu schleifen, ist eine Schleifscheibe sehr kleinen Durchmessers, die in dem Schlitz angeordnet werden kann, erforderlich. Bei der Schleifscheibe sehr kleinen Durchmessers ergibt sich jedoch ein Problem mit der Festigkeit, und daher ist es schwierig, hohe Schleifgenauigkeit zu erreichen.
Bei dem Schneidvorgang unter Verwendung des oben in 14 bis 16 beschriebenen herkömmlichen Stirnradiusfräsers ist ein Schwingen der Schneidkraft , verursacht durch Schwankungen der Bearbeitungsspanne des zu bearbeitenden Materials oder ein leichtes Schwingen der Werkzeugschneide des plattenförmigen Schneideneinsatzes, unvermeidlich. Wenn in einem solchen Zustand zum Beispiel der plattenförmige Schneideneinsatz 104, 131, 141, der Schlitz 101, und die Klemmschraube 105, 132, 142 nicht in engem Kontakt miteinander stehen, kann die zum Halten vorgeschriebene Reibungskraft zwischen dem Innengewindeabschnitt und dem Außengewindeabschnitt nicht erzeugt werden. Somit würde zum Beispiel der plattenförmige Schneideneinsatz 104, 131, 141, der Schlitz 101 und die Klemmschraube 105, 132, 142 nicht mit dem richtigen vorläufigen Druck geklemmt. Infolgedessen kann die Reibungskraft zum Halten, die zwischen dem Innengewindeabschnitt und dem Außengewindeabschnitt erzeugt und durch die Zugbeanspruchung der Klemmschraube 105, 132, 142 in Achsrichtung möglicherweise durch die durch Schwankung der Schneidkraft verursachte Schwingung verloren gehen. Infolgedessen kann sich die Klemmschraube lösen.
Um ein Lösen der Klemmschraube zu verhindern, muss eine äußerst hohe Positioniergenauigkeit bei der Bearbeitung des Durchgangsloches des plattenförmigen Schneideneinsatzes 104, 131, 141, der Innengewindeschraube des Halterkörpers 100, 130, 141 und ähnlichen erreicht werden. Eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit dieser Abschnitte verursacht sehr hohe Kosten und ist daher nicht praktisch. Daher muss die unzureichende Bearbeitungsgenauigkeit und Positioniergenauigkeit dieser Abschnitte durch eine Verbesserung der Klemmkonstruktion des plattenförmigen Schneideneinsatzes kompensiert werden.
US 4,566,828 betrifft ein Kugellaufbahn-Fräswerkzeug. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Stirnradiusfräser mit einer Klemmkonstruktion bereitzustellen, die ein Lösen der Klemmschraube durch Schwankungen der Schneidkraft an der Werkzeugschneide verhindert.
Der Stirnradiusfräser gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Halterkörper, dessen eine Hälfte und dessen andere Hälfte durch einen Schlitz getrennt sind, der sich von einem Mittelabschnitt eines vorderen Endes aus in axialer Richtung erstreckt; einen plattenförmigen Schneideneinsatz mit einem Durchgangsloch, das ungefähr die Mitte der vorderen und der hinteren Hauptfläche durchdringt, und der in den Schlitz eingesetzt ist; eine Klemmschraube, die durch ein Loch, das in der einen Hälfte vorhanden ist, und das Durchgangsloch in einem Innengewindeabschnitt geschraubt ist, der in der anderen Hälfte vorhanden ist, um den plattenförmigen Schneideneinsatz zu klemmen, indem die vordere und die hintere Hauptfläche durch eine Innenseitenfläche der einen Hälfte und einen Innenseitenfläche der anderen Hälfte befestigt werden; eine Bohrung, in der ein Kopf der Klemmschraube sitzt, als einen Teil des Loches, das in der einen Hälfte vorhanden ist; einen konischen Abschnitt mit einem Durchmesser, der zu der einen Hälfte hin vergrößert ist, als einen Teil des Durchgangsloches des plattenförmigen Schneideneinsatzes; dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: eine Kegelfeder, die auf einen unter dem Kopf befindlichen Hals der Klemmschraube aufgepasst ist, die in der Bohrung sitzt und in das Loch in das anderen Hälfte eingeführt ist; und einen konischen Ring, der unter der Kegelfeder vorhanden ist und in das Durchgangsloch eingepasst ist und einen konischen Abschnitt einer Form aufweist, die dem konischen Abschnitt des Durchgangsloches entspricht.
Aufgrund dieser Konstruktion wird die Kegelfeder zusammengedrückt, wenn die Klemmschraube allmählich angezogen wird. Durch die Rückstellkraft der zusammengedrückten Kegelfeder wird der konische Ring zu dem Durchgangsloch des plattenförmigen Schneideneinsatzes hin gedrückt. Nun grenzt der konische Abschnitt des Durchgangsloches in dem plattenförmigen Schneideneinsatz an die geneigte Fläche an, wodurch die Konizität des konischen Ringes bereitgestellt wird. Dementsprechend bewegt sich der plattenförmige Schneideneinsatz in eine Richtung, in die eine hintere Endfläche des plattenförmigen Schneideneinsatzes zu der Bodenfläche des Schlitzes hin gedrückt wird. Infolgedessen wird der plattenförmige Schneideneinsatz sicherer an dem Halter körper befestigt. Gemäß einem anderen Aspekt umfasst der Stirnradiusfräser einen Halterkörper, dessen eine Hälfte und dessen andere Hälfte durch einen Schlitz getrennt sind, der sich von dem Mittelabschnitt eines vorderen Endes aus in axialer Richtung erstreckt; einen plattenförmigen Schneideneinsatz mit der Form einer Platte mit einer vorderen und einer hinteren Fläche als Rechenflanken und einer vorderen Endfläche als Flanke und mit einem Durchgangsloch, das ungefähr die Mitte der Rechenflanken durchdringt und das in den Schlitz eingesetzt ist, wobei die Flanke an dem vorderen Ende des Halterkörpers positioniert ist; und eine Klemmschraube, die durch ein in der genannten einen Hälfte vorhandenes Loch und durch das Durchgangsloch in einen Außengewindeabschnitt in der genannten anderen Hälfte geschraubt ist, um den plattenförmigen Schneideneinsatz mit den vorderen und hinteren Rechenflanken zu klemmen, die zwischen der Innenseitenfläche der einen Hälfte und der anderen Hälfte befestigt sind. Weiterhin hat der plattenförmige Schneideneinsatz einen Einsatzvorderflächen-Vorsprung nahe dem einen Seitenende und der Flanke an der vorderen Rechenflanke und eine Einsatzrückflächen-Vorsprung nahe dem anderen Seitenende und der Flanke an der hinteren Rechenflanke, wobei eine Innenseitenfläche des Einsatzvorderseiten-Vorsprunges und eine Innenseitenfläche des Einsatzrückseiten-Vorsprunges so ausgebildet sind, dass sie einen konischen Abschnitt bereitstellen, der sich in vertikaler Richtung zu den Rechenflanken hin gesehen breiter von dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende des plattenförmigen Schneideneinsatzes erstreckt. Weiterhin weist der Schlitz des Halterkörpers einen Halter-Kontaktabschnitt auf, der zu der Innenseitenfläche des Einsatzvorderflächen-Vorsprunges und der Innenseitenfläche des Einsatzrückflächen-Vorsprunges passt.
Bei dem Stirnradiusfräser gemäß dem oben beschriebenen Aspekt werden die Innenseitenflächen des Einsatzvorderflächen-Vorsprunges und des Einsatzrückflächen-Vorsprunges, die an den Seitenflächen des plattenförmigen Schneideneinsatzes vorhanden sind, in die jeweiligen Kontaktabschnitte gedrückt, wobei eine Verschiebung oder Abweichung des plattenförmigen Schneideneinsatzes in der Ausdehnungsrichtung des Schlitzes verhindert werden kann. Daher ist eine sicherere Befestigung des plattenförmigen Schneideneinsatzes möglich. Da die Innenseitenflächen des Einsatzvorderflächen-Vorsprunges und des Einsatzrückflächen-Vorsprunges weiterhin von dem vorderen Ende der Werkzeugschneide zu einer Fläche gegenüber der Bodenfläche des Schlitzes breiter ausgebildet sind, erfolgt das Einsetzen des plattenförmigen Schneideneinsatzes reibungslos.
Vorzugsweise ist der Stirnradiusfräser gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Schlitz versehen, der sich in einer Richtung parallel zu einer Innenseitenfläche der einen Hälfte erstreckt, die an der Bodenfläche des Schlitzes an einer Position ausgebildet ist, schräg zu der einen Hälfte von der Mittelposition zwischen der Innenseitenfläche der einen Hälfte und der Innenseitenfläche der anderen Hälfte ist.
Bei einer solchen Konstruktion wird die Breite der anderen Hälfte in der Richtung vertikal zu dem Schlitz an einem Abschnitt, an dem der Schlitz vorhanden ist, verbreitert, da ein Schlitz schräg oder verschoben zu einer Hälfte bereitgestellt wird. Daher hat in einem Querschnitt vertikal zu dem Schlitz die genannte andere Hälfte ein großes zweites Trägheitsmoment als Kragarm. Dementsprechend weist die andere Hälfte als Kragarm eine größere Biegefestigkeit auf.
Bei einer solchen Konstruktion wird die Breite der anderen Hälfte in der Richtung vertikal zu dem Schlitz an einem Abschnitt verbreitert, an dem der Schlitz vorhanden ist, da ein Schlitz zu einer Hälfte hin schräg oder verschoben bereitgestellt wird. Daher hat die andere Hälfte in einem Querschnitt vertikal zu dem Schlitz ein größeres zweites Trägheitsmoment als Kragarm. Dementsprechend weist die andere Hälfte als Kragarm eine größere Biegefestigkeit auf. Im Vergleich zu der entsprechenden anderen Hälfte des herkömmlichen Stirnradiusfräsers, bei dem der Schlitz in der Mitte zwischen der einen Hälfte und der anderen Hälfte vorhanden ist, biegt sich die andere erfindungsgemäße Hälfte daher als Kragarm weniger durch, wenn die Klemmkraft der Klemmschraube darauf einwirkt, d.h. wenn Biegebeanspruchung darauf einwirkt. Wenn daher der plattenförmige Schneideneinsatz befestigt werden soll, indem der Schlitz unter Verwendung der Klemmschraube geschlossen wird, wobei die Mittelachse des Außengewindeabschnittes der Klemmschraube und die Mittelachse des Innengewindeabschnittes an der anderen Hälfte etwa ausgerichtet sind, kann eine Verschiebung oder eine Passdifferenz der Mittelachse des Innengewindes gegenüber der Mittelachse des Außengewindes, die durch Biegung der anderen Hälfte verursacht wird, unterdrückt werden. Infolgedessen werden der Innengewindeabschnitt und der Außengewindeabschnitt mit etwa der genauen Auslegungsgenauigkeit verschraubt und daher wird die Reibungskraft entspre chend der Genauigkeit zwischen dem Innengewindeabschnitt und dem Außengewindeabschnitt erzeugt. Dementsprechend kann ein Lösen der Klemmschraube, das durch aus Schwankungen der Schneidkraft abgeleitete Unrundheit verursacht wird, unterdrückt werden.
Der Stirnradiusfräser gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Flachscheibe umfassen, die durch die Klemmschraube eingepasst und zwischen die Kopfbund-Fläche der Klemmschraube und einer oberen Fläche der Bohrung eingesetzt wird. Da die Flachscheibe in diese Konstruktion zwischengeschoben wird, wird die Klemmschraube in den Halterkörper eingeschraubt, wobei der Körper und der Hals geführt werden und keine Beeinträchtigung der Gewindegenauigkeit des Gewindeabschnittes eintritt.
Bei dem Stirnradiusfräser gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Halterkörper ein Körperhalter-Blindloch aufweisen, das etwa parallel zu der Klemmschraube von einer Außenseitenfläche der anderen Hälfte zu dem Mittelabschnitt der Bodenfläche des Schlitzes aufweisen. Der plattenförmige Schneideneinsatz weist eine Einsatzvertiefung auf, die sich von einer Fläche, die in Kontakt mit der anderen Hälfte stehen soll, zu einer Fläche, die der Bodenfläche des Schlitzes gegenüberliegen soll, erstreckt, und der Stirnradiusfräser kann weiterhin einen Stift umfassen, der in das Halterkörper-Blindloch bis etwa zu der Mitte des Schlitzes eingesetzt ist und der in die Einsatzvertiefung eingepasst, jedoch nicht in Kontakt mit dieser gebracht wird.
Wenn aufgrund dieser Konstruktion der plattenförmige Schneideneinsatz verkehrt herum eingesetzt wird, passen die Vertiefung und der Stift nicht, und daher kann der plattenförmige Schneideneinsatz nicht vollständig eingesetzt werden. Daher sind die Mittelachsen des Durchgangsloches zum Aufnehmen der Klemmschraube, des in der einen Hälfte vorhandenen Loches und des Innengewindeabschnittes beachtlich voneinander verschoben und daher kann die Klemmschraube nicht verschraubt werden. Daher kann ein fehlerhaftes Befestigen des plattenförmigen Schneideneinsatzes verkehrt herum verhindert werden.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Stirnradiusfräser eine Spantasche zur Aufnahme von Spänen von der Bodenfläche des Schlitzes in axialer Richtung des Halter körpers, entlang der Innenseitenfläche der einen Hälfte, auf. Somit kann der Schneidvorgang durchgeführt werden, ohne dass die Späne in der Umgebung verstreut werden. Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den anhängenden beispielhaften Zeichnungen besser verständlich werden.
Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine Schnittdarstellung eines Abschnittes des Schlitzes in dem Stirnradiusfräser gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittdarstellung eines Abschnittes nahe einer Klemmschraube des Stirnradiusfräsers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Schnittdarstellung und zeigt eine Konstruktion von Mitteln zum Verhindern örtlichen Aneinanderstoßens um den kopf der Klemmschraube des erfindungsgemäßen Stirnradiusfräsers herum.
4A ist eine Draufsicht des plattenförmigen Schneideneinsatzes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4B ist eine Schnittdarstellung des plattenförmigen Schneideneinsatzes des Stirnradiusfräsers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Schnittdarstellung eines Abschnittes nahe dem Schlitz des Stirnradiusfräsers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6A ist eine Vorderansicht des plattenförmigen Schneideneinsatzes des Stirnradiusfräsers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6B ist eine Draufsicht des plattenförmigen Schneideneinsatzes des Stirnradiusfräsers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7A ist eine Vorderansicht des Halterkörpers des Stirnradiusfräsers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7B ist eine Seitenansicht des Halterkörpers des Stirnradiusfräsers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt die Form und Abmessung des plattenförmigen Schneideneinsatzes eines Vergleichsbeispieles.
9 zeigt die Form und Abmessung eines plattenförmigen Schneideneinsatzes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
10 ist eine Kurve zur Veranschaulichung des Ergebnisses des Vergleiches zwischen Genauigkeit und Unrundheit des plattenförmigen Schneideneinsatzes des Vergleichsbeispiels 2 und des plattenförmigen Schneideneinsatzes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine schematische Darstellung einer zur Messung von Genauigkeit gegen Unrundheit verwendeten Ausrüstung.
12 ist eine Kurve zur Veranschaulichung des Ergebnisses des Vergleiches zwischen Genauigkeit und Unrundheit des plattenförmigen Schneideneinsatzes des Vergleichsbeispiels 2 und des plattenförmigen Schneideneinsatzes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Düse wiederholt zusammengebaut wird.
13 zeigt die Form und Abmessung des Werkstückmaterials.
14 ist eine Schnittdarstellung des herkömmlichen Stirnradiusfräsers von einer Seitenfläche des Schlitzes aus gesehen.
15 ist eine Draufsicht des herkömmlichen Stirnradiusfräsers, wobei die hintere Endfläche des plattenförmigen Schneideneinsatzes bogenförmig ausgebildet ist
16 ist eine Draufsicht des herkömmlichen Stirnradiusfräsers, wobei der hintere Endabschnitt des plattenförmigen Schneideneinsatzes V-förmig ausgebildet ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Der Stirnradiusfräser gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. 1 ist eine Schnittdarstellung und zeigt in Vergrößerung einen Abschnitt um einen Schlitz 2 des Halterkörpers 1 des Stirnradiusfräsers gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel herum. Wie aus 1 ersichtlich ist, hat der Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den folgenden Aufbau.
Der Halterkörper 1 hat eine Hälfte 3 und eine andere Hälfte 7, die durch einen Schlitz 2 getrennt sind, der sich von einem Mittelabschnitt des vorderen Endes aus in axialer Richtung erstreckt. Die eine Hälfte 3 hat eine Bohrung 6, in der ein Kopf 5 der Klemmschraube 4 sitzt. Die andere Hälfte 7 hat einen Innengewindeabschnitt 8 darin. An einer Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 ist an einer Position, die auf eine Hälfte 3 hin verschoben oder geneigt ist, ein Spalt 10 vorhanden, der sich entlang der Innenseitenfläche der einen Hälfte 3 erstreckt. Ein in den Schlitz 2 eingesetzter plattenförmiger Schneideneinsatz 11 wird an dem Halterkörper 1 befestigt, wenn der Schlitz 2 in einer Richtung geklemmt wird, um die Breite desselben durch die Klemmkraft der Klemmschraube 4 zu verengen.
Wenn die Klemmkraft an einer Linie 20-20, die die Mittelachse der Klemmschraube 4 darstellt, wirkt, biegt sich die eine Hälfte 3, um die Breite des Schlitzes 2 zu verengen als ein Kragarm mit einem Punkt A an dem Boden des Spaltes 10, der als Basispunkt dient. Weiterhin ist der Spalt 10 schräg zu der einen Hälfte 3 vorhanden. Daher wird die Breite der anderen Hälfte 7 in einer Richtung vertikal zu dem Schlitz 2 in dem Bereich, in dem der Spalt 10 vorhanden ist, größer im Verhältnis zu der Breite der einen Hälfte 3 in der gleichen Richtung.
Daher hat die andere Hälfte 7 dementsprechend als Kragarm ein größeres zweites Trägheitsmoment an dem Querschnitt vertikal zu dem Spalt 10. Dementsprechend hat die andere Hälfte 7 als Kragarm eine höhere Biegefestigkeit. Daher biegt sich die andere Hälfte 7 im Vergleich zu der anderen Hälfte 7 des herkömmlichen Stirnradiusfräsers, bei dem der Spalt 10 in der Mitte zwischen der einen Hälfte und der anderen Hälfte 3 und 7 vorhanden ist, weniger, wenn die Klemmkraft der Klemmschraube 4, das heißt eine Biegebeanspruchung, auf den Kragarm ausgeübt wird.
Wenn daher der plattenförmige Schneideneinsatz 11 durch Schließen des Schlitzes 2 durch die Klemmschraube 4 befestigt wird, wobei die Mittelachse 20-20 des Außengewindeabschnittes an der Klemmschraube 4 und die Mittelachse des Innengewindeabschnittes 8 an der anderen Hälfte 7 annähernd ausgerichtet sind, kann eine Abweichung oder Verschiebung der Mittelachse des Innengewindeabschnittes 8 von der Mittelachse 20-20 des Außengewindeabschnittes aufgrund der Biegung der anderen Hälfte 7 unterdrückt werden. Infolgedessen werden der Außengewindeabschnitt der Klemmschraube 4 und der Innengewindeabschnitt 8 der anderen Hälfte 7 mit etwa der gleichen Genauigkeit wie die Auslegungsgenauigkeit verschraubt und daher wird die Reibungskraft zum Halten gemäß der Genauigkeit der Schraube zwischen dem Außengewindeabschnitt und dem Innengewindeabschnitt erzeugt.
Normalerweise gilt es als gesicherte Erkenntnis, dass das Lösen einer Schraube eintritt, wenn die zwischen einer geneigten Fläche des Gewindes des Außengewindeabschnittes und der geneigten Fläche des Gewindes des Innengewindeabschnittes, die miteinander in Kontakt stehen, erzeugte Reibungskraft abnimmt. Unter der Annahme, dass diese Erkenntnis richtig ist, gewährleistet der Aufbau des Stirnradiusfräsers gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Reibungskraft, die der Genauigkeit der Schraube entspricht, und daher kann ein Lösen der Klemmschraube durch Unrundheit aufgrund von Schwankungen der Schneidkraft unterdrückt werden.
Der Aufbau des Stirnradiusfräsers gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 2, die einen Abschnitt um die Klemmschraube 4 herum in Vergrößerung zeigt, ausführlicher beschrieben. Wie aus 2 ersichtlich ist, hat der Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den folgenden Aufbau. An dem unter dem kopf befindlichen Halsabschnitt 5 der Klemmschraube 4 sind eine Kegelfeder 12 und ein konischer Ring 13 drehbar angebracht. Der konische Ring 13 wird mit einem Sprengring 14 befestigt, damit er nicht wegrutscht.
Eine Seitenfläche 5a des Kopfabschnittes 5 der Klemmschraube 4 und eine Wandfläche 6a der Bohrung 6 an der einen Hälfte 3 weisen eine übereinstimmende Genauigkeit auf, wie sie in "Dimensional Tolerance and Engagement" (Maßtoleranz und Überdeckung) von JIS (Japanischer Industriestandard) B0401 definiert wird. Insbesondere werden sie mit einem Zwischenraum zwischen denselben so montiert, dass der Durchmesser des Loches etwas größer ist als die kleinste zulässige Abmessung bzw. dass der Durchmesser der Welle etwas kleiner ist als die größte zulässige Abmessung, einschließlich eines Falles, bei dem der Toleranzbereich, das heißt die Differenz zwischen der kleinsten zulässigen Abmessung und der größten zulässigen Abmessung Null ist. Weiterhin passen in der anderen Hälfte 7 ein Körperabschnitt 4a der Klemmschraube 4 und ein Führungsabschnitt 15, in den der Körperabschnitt 4a eingesetzt wird, so mit einem Zwischenraum zwischen denselben zusammen, dass der Durchmesser des Loches etwas größer ist als die kleinste zulässige Abmessung bzw. dass der Durchmesser der Welle etwas kleiner ist als die größte zulässige Abmessung, einschließlich eines Falles, bei dem der Toleranzbereich Null ist.
Wenn der Außengewindeabschnitt der Klemmschraube 4 in den Innengewindeabschnitt 8 der anderen Hälfte 7 eingeschraubt wird, kommt ein konischer Abschnitt 17 des Durchgangsloches 16 des plattenförmigen Schneideneinsatzes 11 in Kontakt mit der geneigten Fläche 13a, wobei die Verjüngung des konischen Ringes 13 auf der Seite der Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 bereitgestellt wird. Somit bewegt sich der plattenförmige Schneideneinsatz 11 in einer solchen Richtung, dass eine Endfläche 11a des plattenförmigen Schneideneinsatzes 11 zu der Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 gedrückt wird. Um die Funktion zu erhalten, die den plattenförmigen Schneideneinsatz 11 zu der Bodenfläche des Schlitzes 2 bewegt, wird die Mittelachse des Durchgangsloches 16 näher an der vorderen Endseite der Werkzeugschneide ausgebildet als die Mittelachse des konischen Ringes 13, der in das Durchgangsloch 16 einzupassen ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, wird es dementsprechend möglich, den plattenförmigen Schneideneinsatz 11 durch die Klemmschraube 4 in einem solchen Zustand zu befestigen, dass die geneigte Fläche 13a des konischen Ringes 13 nicht in Kontakt mit dem konischen Abschnitt 17 des Durchgangsloches 16 des plattenförmigen Schneideneinsatzes 11 an der vorderen Endseite ist, das heißt in einem solchen Zustand, dass es einen Zwischenraum gibt. Somit ist der plattenförmige Schneideneinsatz 11 frei von jedweden Kräften, die den Einsatz zu dem vorderen Ende der Werkzeugschneide hin drücken. Mit anderen Worten nimmt der plattenförmige Schneideneinsatz 11 eine solche Kraft auf, die den Einsatz zu der Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 von dem konischen Ring 13 drückt. Daher wird der plattenförmige Schneideneinsatz 11 sicher in innigen Kontakt mit der Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 gebracht. Alternativ dazu und um die oben beschriebene Funktion zu erhalten kann das Durchgangsloch 16 des plattenförmigen Schneideneinsatzes als Langloch ausgebildet werden, und zwar gedehnt zu der Seite des vorderen Endes der Werkzeugschneide in der axialen Richtung des Halterkörpers 1, wie in 4 gezeigt, die später beschrieben werden wird.
Wenn weiterhin die Klemmschraube 4 vollständig verschraubt ist, stößt die Halsoberfläche 5b unter dem Kopf 5 der Klemmschraube 4 an die Bohrungsfläche 6b der Bohrung 6 an. Nun werden die Rückstellkraft der einen Hälfte 3 zum Zurückstellen der Durchbie gung und die Rückstellkraft der Kegelfeder 12 zum Zurücksetzen des verformten Zustandes bestimmt werden. Somit wird eine resultierende Kraft der Wiederherstellungskräfte der einen Hälfte 3 und der anderen Hälfte 7 als Kragarme erzeugt, die mit dem durch den Spalt 10, der der Basispunkt ist, ausgebildeten Punkt A und der Rückstellkraft der Kegelfeder 12 zusammenwirken, wobei die Klemmschraube 4 in axialer Richtung nach oben gezogen wird. Die resultierende Kraft verursacht eine vorgegebene Reibungskraft zwischen den Gewindegängen des Außengewindeabschnittes der Klemmschraube 4 und den Gewindegängen des Innengewindeabschnittes 8 der anderen Hälfte 7. Wenn die vorgegebene Reibung aufrecht erhalten wird, kann ein Lösen der Klemmschraube 4, das durch Schwankung der Schneidkraft verursacht wird, verhindert werden. Somit wird es möglich, den plattenförmigen Schneideneinsatz 11 fest an dem Halterkörper 1 zu befestigen.
Da weiterhin die Bohrung 6 der einen Hälfte 3 und die Seitenfläche 5a des Kopfes der Klemmschraube 4 sowie der Führungsabschnitt 15 der anderen Hälfte 7 und des Körperabschnittes 4a der Klemmschraube 4 eng zusammenpassen, kann genaues Verschrauben entsprechend der Genauigkeit der Schraube durch die Klemmschraube 4 erreicht werden.
Ein Aufbau eines anderen Stirnradiusfräsers gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, der die Aufgabe hat, einen nicht vollständigen, sondern örtlichen Kontakt zwischen dem Kopf 5 der Klemmschraube 4 und der Bohrung 6 zu verhindern, wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Bei dem Stirnradiusfräser gemäß diesem Aspekt des vorliegenden Ausführungsbeispieles ist eine Flachscheibe 18 zwischen dem Hals der Klemmschraube 4 und der Kegelfeder 12 eingesetzt. Mit Ausnahme dieses Punktes ist der Aufbau der gleiche wie der des Stirnradiusfräsers, der in 2 gezeigt wird.
Bei dem in 3 gezeigten Stirnradiusfräser des vorliegenden Ausführungsbeispieles werden die Bohrung 6 und das Loch des Innengewindeabschnittes 8 mit unterschiedlichen Schneidwerkzeugen bearbeitet. Daher können die Löcher genaugenommen keine konzentrischen Kreise sein. Wenn daher in dem Aufbau von 2 der Führungsabschnitt 15 und der Schraubenabschnitt und der Körperabschnitt 4a der Klemmschraube 4 als Referenz genutzt werden, kann es in dem Anfangsstadium der Verschraubung der Klemmschraube 4 möglich sein, dass die Bohrung 6 und die Seitenfläche 5a des Kopfes 5 in Kontakt, nicht über die volle Kontaktfläche, sondern nur örtlich, gebracht werden.
Wenn ein örtlicher Kontakt zu der Schaftseite des Halterkörpers 1 verschoben auftritt, ist es möglich, dass die Verschraubung zwischen dem Führungsabschnitt 15 und dem Körperabschnitt 4a fortgeführt wird, wobei die Klemmschraube 4 von der Mittelachse des Innengewindes 8 geneigt ist. Dies verstärkt den Verschleiß der Seitenfläche 5a des Kopfes 5.
Dieses Phänomen kann vermieden werden, indem eine Flachscheibe 18 passend zu dem Durchmesser des Halsabschnittes der Klemmschraube 4 und der Bohrung 6 zwischen den Hals der Klemmschraube 4 und der Kegelfeder 12 eingeschoben wird. Durch das Einsetzen der Flachscheibe 18 wird es möglich, dass der Außengewindeabschnitt der Klemmschraube 4 in den Innengewindeabschnitt 8 eingeschraubt wird, der von dem Körperabschnitt 4a und dem Halsabschnitt geführt wird, ohne dass die Schraubengenauigkeit des Schraubenabschnittes beeinträchtigt wird. Dieser Aufbau kann auch in dem Aufbau des Stirnradiusfräsers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden, das später beschrieben werden wird.
Der Aufbau des plattenförmigen Schneideneinsatzes 11 wird unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben. Die plane Erscheinung des plattenförmigen Schneideneinsatzes 11 wird in 4A veranschaulicht. Dieser Querschnittsaufbau entlang der Linie 30-30 von 4A wird in 4B gezeigt. Der in 4A und 4B gezeigte plattenförmige Schneideneinsatz wird aus einem Legierungsstahl oder aus einem Sintercarbid ausgebildet und hat eine gleichmäßige Dicke. Das Durchgangsloch 16 wird in der Mitte des plattenförmigen Schneideneinsatzes 11 ausgebildet. Das Durchgangsloch 16 hat einen konischen Abschnitt 17, der darin ausgebildet ist und der der geneigten Fläche 13a des konischen Ringes 13 entspricht. Das Durchgangsloch kann als Langloch ausgebildet werden, das in der axialen Richtung des Halterkörpers 1 gedehnt ist, so dass sich der plattenförmige Schneideneinsatz 11 in der Richtung zu dem Bodenabschnitt 9 des Schlitzes 2 bewegen kann und dass auch in diesem Fall der Abstand B zwischen der einer Endfläche 11a des plattenförmigen Schneideneinsatzes 11 und der Peripherie der Fläche des Durchgangsloches 16 auf eine vorgegebene Abmessung eingestellt wird.
Weiterhin muss der vertiefte Abschnitt 11b auf der Seite der hinteren Endfläche 11a vorzugsweise als stabiler Kontaktabschnitt ausgebildet werden, wenn sich der plattenförmi ge Schneideneinsatz 11 zu der Bodenfläche 9 hin bewegt. Ein Paar Werkzeugschneiden 11c bilden einen Teil eines Bogens und müssen vorzugsweise einen Körper aus Hartmetalllegierung oder einen gesinterten Körper haben, der an der Werkzeugschneide angefügt ist, so dass die Schärfe und die Verschleißfestigkeit verbessert werden können.
Zweites Ausführungsbeispiel
Der Stirnradiusfräser gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 5 bis 13 beschrieben. Der Stirnradiusfräser des vorliegenden Ausführungsbeispieles ist im Aufbau ähnlich dem Stirnradiusfräser des ersten Ausführungsbeispieles, und wenn örtlich eine harte Textur oder Struktur in der Zusammensetzung des geschnittenen Werkstoffes vorhanden ist oder wenn die Form kompliziert ist und unvermeidbar eine Unterbrechung des Schneidvorganges erfordert, kann der Stirnradiusfräser des vorliegenden Ausführungsbeispieles eine sicherere Befestigung des plattenförmigen Schneideneinsatzes an dem Halterkörper bereitstellen, indem Drehung des plattenförmigen Schneideneinsatzes um die Klemmschraube herum beschränkt wird und indem Bewegung des Einsatzes in der Richtung der Ausdehnung des Schlitzes Der Querschnittsaufbau des Stirnradiusfräsers gemäß des zweiten Ausführungsbeispieles wird in 5 gezeigt, die 1 entspricht, die in Vergrößerung den Querschnittsaufbau um den Schlitz 2 herum des Stirnradiusfräsers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
Bei dem Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist wie in 4 ersichtlich eine Bohrung 6, in die ein Kopf 5 der Klemmschraube 4 passt, in der einen Hälfte 3 vorhanden. Die andere Hälfte 7 hat einen Innengewindeabschnitt 8. An einem Hals des Kopfes 5 der Klemmschraube 4 sind eine Kegelfeder 12 und ein konischer Ring drehbar befestigt und werden durch einen Sicherungsring 15 gehalten, um Abrutschen zu verhindern.
Weiterhin weist ein Halterkörper 20 ein Halterkörper-Blindloch 23 auf, das etwa parallel zu der Klemmschraube 4 ausgebildet ist und sich von einer Außenseitenfläche der anderen Hälfte 7 zu der Mitte der Bodenfläche des Schlitzes 2 erstreckt. Ein plattenförmiger Schneideneinsatz 21 hat eine Einsatz-Vertiefung 21d, die so ausgebildet ist, dass sie sich von einer Fläche in Kontakt mit der anderen Hälfte 7 zu einer Fläche erstreckt, die auf der Seite der Bodenfläche des Schlitzes 2 positioniert ist. Ein Stift 22 ist bis etwa zu der Mitte des Schlitzes 2 in dem Halterkörper-Blindloch 23 so eingesetzt, dass er hinein passt, jedoch nicht in Kontakt mit der Vertiefung der Einsatz-Vertiefung 21d kommt.
Bei dem Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der plattenförmige Schneideneinsatz 21 einen Einsatz-Vorderflächen-Vorsprung 21c, der sich von einer vorderen Endseite zu einer Seitenfläche einer Hauptrechen-Stirnfläche hin erstreckt, und einen Einsatz-Rückflächen-Vorsprung 21f, der sich von der vorderen Endseite zu der Seitenfläche einer Unterrechen-Stirnfläche erstreckt, von der Flanke wie in 6A aus gesehen. Weiterhin werden eine Innenseitenfläche 21b des Einsatz-Vorderflächen-Vorsprunges 21c und eine Innenseitenfläche 21e des Einsatz-Rückflächen-Vorsprunges 21f so ausgebildet, dass sie eine konische Erweiterung von dem vorderen Ende der Werkzeugschneide zu einer hinteren Endfläche 21a haben, die dem Bodenabschnitt des Schlitzes 2 gegenüberliegt, von der Seite der Rechen-Stirnfläche wie in 6B gezeigt aus gesehen. Es ist ein Abstand S zwischen einer hinteren Endfläche 21a des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 und dem Bodenabschnitt des Schlitzes 2 vorhanden.
Die Form des Schlitzes 2 des Halterkörpers 20, in den der plattenförmige Schneideneinsatz 21 eingesetzt wird, wird in 7A und 7B gezeigt. 7A ist eine Vorderansicht des Halterkörpers 20, und 7B ist eine Seitenansicht des Halterkörpers 20. Die Kontaktabschnitte 2a, 2b, die den Innenseitenflächen 21b, 21e der Vorsprünge 21c, 21f der Hauptrechen- und der Unterrechenflächen des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 gegenüber liegen, werden durch die Kontaktabschnitte 2a, 2b begrenzt. Weiterhin wird eine Spantasche 24 zur Aufnahme von Spänen durch Schneiden entlang der Innenseitenfläche der einen Hälfte 3 von der Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 in axialer Richtung des Halterkörpers 20 ausgebildet.
Unter Bezugnahme auf 5 gilt: da die Klemmschraube 4 in den Innengewindeabschnitt 8 der anderen Hälfte 7 eingeschraubt wird, kommt der konische Abschnitt 17 des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 in Kontakt mit der geneigten Fläche 13a des konischen Ringes 13 an der Seite der Bodenfläche 9 des Schlitzes 2. Durch diese Be wegung des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 kommen die Seitenflächen 21b, 21e der Vorsprünge 21c, 21f der Haupt- und Unterrechen-Stirnflächen des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 in innigen Kontakt mit den Kontaktabschnitten 2a, 2b des gegenüberliegenden Schlitzes 2.
Somit werden Drehung um die Klemmschraube herum und Bewegung in der Richtung der Ausdehnung des Schlitzes 2 des plattenförmigen Schneideneinsatzes 11 begrenzt. Daher wird die Reibungskraft der Klemmschraube 4 stabil gehalten, auch wenn sie einer Schwankung der Schneidkraft zum Beispiel bei unterbrochenem Schneiden ausgesetzt wird, und daher kann Verschlechterung der Schneidkraft, verursacht durch Prellen oder ähnliches der Schneidfläche aufgrund leichter Schwankung des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 verhindert werden. Infolgedessen wird der plattenförmige Schneideneinsatz 21 im Vergleich zu dem Stirnradiusfräser gemäß der vorliegenden Erfindung sicherer an dem Halterkörper 20 in dem Stirnradiusfräser des zweiten Ausführungsbeispiels befestigt, und daher ist der Spalt 10 möglicherweise nicht erforderlich. Bei dem Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Innenseitenflächen 21b, 21e des Haupt- und des Unterrechen-Stirnflächen-Vorsprunges 21c, 21f aus Ebenen ausgebildet, die nach außen hin freigelegt sein können. Daher ist im Vergleich zu dem tiefen V-förmigen Bodenabschnitt 143 Schleifen mit hoher Genauigkeit möglich.
Wie in 5 gezeigt hat der Halterkörper 20 ein Haltekörper-Blindloch 23, das etwa parallel zu der Klemmschraube 4 ausgebildet ist, von der Außenseitenfläche der anderen Hälfte 7 zu der Mitte der Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 hin. Der plattenförmige Schneideneinsatz 21 hat eine Einsatz-Vertiefung 21d, die sich von einer Fläche in Kontakt mit der anderen Hälfte 7 zu einer Fläche der Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 gegenüber liegend erstreckt. Weiterhin wird der Stift 22 bis etwa zu der Mitte des Schlitzes 2 durch das Halterkörper-Blindloch 23 eingesetzt. Der Stift 22 greift in die Einsatz-Vertiefung 21d ein und befestigt den plattenförmigen Schneideneinsatz 21. Auf diese Weise, durch Verwendung des Stiftes 22, können Fehler durch Unachtsamkeit beim Einsetzen des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 verhindert werden. Bei einem solchen Aufbau wie oben beschrieben ist insbesondere eine Verschraubung mit der Klemmschraube 4 nicht möglich, und zwar selbst dann nicht, wenn der plattenförmige Schneideneinsatz 21 verkehrt herum, das heißt in der umgekehrten Richtung zu der in
5 gezeigten, in den Halterkörper 20 eingesetzt werden soll. Daher kann ein fehlerhaftes Einsetzen des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 verkehrt herum verhindert werden.
Um einen solchen Fehler zu verhindern, kann eine Innengewindeschraube an dem vorderen Ende des Halterkörper-Blindloches 23 bereitgestellt werden, und eine Verschlussschraube kann anstelle des Stiftes 22 eingeschraubt werden. Dieser Aufbau gilt auch für den Stirnradiusfräser gemäß der vorliegenden Erfindung.
Nun werden ein Vergleichsbeispiel des Standes der Technik mit Verwendung des in 8 in einem in 14 gezeigten Stirnradiusfräser-Körper gezeigten plattenförmigen Schneideneinsatzes 104 und der Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verglichen werden, wobei Aufmerksamkeit auf die ein Lösen verhindernde Konstruktion sowie auf die Maßhaltigkeit von Komponenten, wie zum Beispiel des plattenförmigen Schneideneinsatzes und des Halterkörpers, gelegt wird.
Das plattenförmige Schneideneinsatz 104 des Vergleichsbeispiels wird mit einer Dicke von 3,0 mm ausgebildet, um zu dem Schlitz 101 zu passen, der eine Dicke von 3,0 mm hat, wie in 8 gezeigt. Der Werkstoff des plattenförmigen Schneideneinsatzes 104 ist Sintercarbid mit cBN (Kubikbornitrid), welches ein hart gesinterter Körper ist, wird geblazt und an einem bogenförmigen Werkzeugschneidenabschnitt integriert.
Die Dicke und der Werkstoff des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind gleich denen des Vergleichsbeispieles. Fünf Proben des plattenförmigen Schneideneinsatzes gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und fünf Proben des plattenförmigen Schneideneinsatzes werden vorbereitet, wobei jede Probe so fertigbearbeitet wird, dass die Genauigkeitsklasse 7 nach JIS0401 für den Krümmungsradius, die Dicke und ähnliches eingehalten wird. SNCM (Nickel-Chrom-Molybdän-Stahl) 630 wird als der Werkstoff des Halterkörpers 100 und des Halterkörpers 20 ausgewählt, und ein Schaft mit einem Außendurchmesser von 20 mm wird für jede Probe vorbereitet.
Eine Ausrüstung zum Messen der Genauigkeit gegen Unrundheit des plattenförmigen Schneideneinsatzes des Stirnradiusfräsers wird kurz beschrieben. Auf einer Abrichtplatte 200 wird ein Prisma 201 platziert. In einer V-förmigen Nut des Prismas 201 werden die Halterkörper 20 und 100 nacheinander seitlich montiert. An einem hinteren Ende des Prismas 201 wird ein Stopfen 202 mit einer Schraube fixiert. Die Halterkörper 20 und 100 werden mit einer in einem Mittelloch a eingebetteten Stahlkugel 204 gedrückt, so dass sie sich in Punktberührung an dem Stopfen 202 befinden. Eine Messuhr 205 wird an einem Magnetständer 206 angebracht, der durch Anziehung an der Abrichtplatte 200 befestigt wird. Eine Anschlussklemme der Messuhr 205 ist in Kontakt mit einer bogenförmigen Werkzeugschneide der plattenförmigen Schneideneinsätze 21 und 104.
Beim Messen der Genauigkeit gegen Unrundheit wird der Halterkörper 20 bzw. 100 zuerst in Kontakt mit dem Stopfen 202 mit der dazwischenliegenden Stahlkugel 204 gedrückt, und die Messung der Messuhr 205 wird auf 0 gestellt. Danach wird der Halterkörper 20 bzw. 100 um 180°C um die Mittelachse des Halterkörpers 20 bzw. 100 gedreht, so dass die andere bogenförmige Werkzeugschneide des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 bzw. 104 in Kontakt mit der Anschlussklemme der Messuhr 205 gebracht wird. Auf diese Weise wird die Differenz zwischen dem Wert der Messuhr 205 , wenn eine Werkzeugschneide in Kontakt mit der Anschlussklemme der Messuhr 205 steht, und dem Wert der Messuhr 205, wenn die andere Werkzeugschneide in Kontakt mit der Anschlussklemme der Messuhr 205 steht, als "Unrundheit" aufgezeichnet.
Unter Verwendung einer Messeinrichtung wie in 11 gezeigt wurde die Genauigkeit gegen Unrundheit der Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und des Vergleichsbeispiels gemessen. Die Genauigkeit gegen Unrundheit der fünf Proben des plattenförmigen Schneideneinsatzes 104 des Stirnradiusfräsers gemäß dem Vergleichsbeispiel und der fünf Proben des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 des Stirnradiusfräsers gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wiesen die Werte auf, die in dem oberen und dem unteren Abschnitt von 10 gezeigt werden.
Weiterhin wird die Wiederholbarkeit der Montage, das heißt die Genauigkeit der Baugruppe, wenn der plattenförmige Schneideneinsatz mehrere Male an- und abgebaut wird, bewertet, wofür das Ergebnis in 12 gezeigt wird. Der obere Abschnitt dieser Figur zeigt Genauigkeit gegen Unrundheit nach einer jeden Verwendung des Stirnradiusfräsers gemäß dem Vergleichsbeispiel, wenn die Montage, d.h. der An- und Abbau des plattenförmigen Schneideneinsatzes zehn Mal wiederholt wird, insbesondere das Passen des Halterkörpers 100 und des plattenförmigen Schneideneinsatzes 104. Der untere Abschnitt der Figur zeigt Genauigkeit gegen Unrundheit nach einer jeden Verwendung des Stirnradiusfräsers gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn der platten förmige Schneideinsatz zehn Mal wiederholt an- und abgebaut wird, insbesondere das Passen der Komponenten des Halterkörpers 20 und des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21.
Wie aus den Ergebnissen der Kurven in 10 und 12 ersichtlich ist, ist die vorliegende Erfindung gegenüber dem Vergleichbeispiel in Genauigkeit gegen Unrundheit überlegen. Das zugrundeliegende Prinzip ist wie folgt:
Wenn bei dem Vergleichsbeispiel die hintere Endfläche des plattenförmigen Schneideneinsatzes 104 und der Bodenfläche 102 des Schlitzes 101 nicht zufriedenstellend vollständig in Kontakt stehen, wobei der Kontakt von der Passgenauigkeit des Halsdurchmessers der Klemmschraube 105 und des Durchgangsloches des plattenförmigen Schneideneinsatzes 104 und von der Positioniergenauigkeit des Schraubenloches des Halterkörpers 100 abhängig ist, dreht sich der plattenförmige Schneideneinsatz um die Klemmschraube und bewegt sich in der Richtung des Ausdehnung des Schlitzes aufgrund der Schneidkraft. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch wird das Positionieren in Bezug auf den Halterkörper vorwiegend durch die Innenseitenflächen 21b, 21e der Vorsprünge 21c, 21f der vorderen und hinteren Rechen-Stirnflächen des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 und der Kontaktabschnitte 2a, 2b des Schlitzes 2 definiert. Daher kann Drehung um die Klemmschraube und Bewegung in der Richtung der Ausdehnung des Schlitzes des plattenförmigen Schneideneinsatzes begrenzt werden. Da weiterhin eine Klemmkonstruktion mit einer Kegelfeder 12 und einem konischen Ring 13 verwendet wird, wird der plattenförmige Schneideneinsatz 21 stark gegen die Bodenfläche 9 des Schlitzes 2 gedrückt. Infolgedessen kann bei dem Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der plattenförmige Schneideneinsatz 21 stärker an dem Halterkörper 20 befestigt werden, und zwar auch dann, wenn die Kontaktfläche des Gewindes wegen unzureichender Maßhaltigkeit des Schraubenabschnittes oder ähnlichem nicht hinreichend sicher befestigt werden kann.
Vorstehendes dient der Bewertung der statischen Montagegenauigkeit. Die Bewertung der Rauhigkeit der fertigen Oberfläche, wenn der plattenförmige Schneideneinsatz einer Schneidkraft unterworfen ist, wird beschrieben. Als Proben des Vergleichsbeispiels wurden ein Halterkörper 100 und zwei plattenförmige Schneideneinsätze 104 verwendet, die zur Bewertung der Genauigkeit gegen Unrundheit vorbereitet wurden. Als Proben des vorliegenden Ausführungsbeispieles wurden ein Haltekörper 20 und zwei platten förmige Schneideneinsätze 21 verwendet, die zur Bewertung der Genauigkeit gegen Unrundheit vorbereitet wurden. Als Schneidmaterial wurde ein Blockmaterial 300, ausgebildet aus einsatzgehärtetem/zementiertem SCM (Chrom-Molybdän-Stahl) 415 zum Erzielen von Rockwellhärte (HRC) 60, wie in 13 gezeigt verwendet. Unter der folgenden Schneidbedingung wurden die Halterkörper 20 und 100 linear in einer diagonalen Richtung von 45 Grad wie in 13 gezeigt in trockener Atmosphäre bewegt: Drehzahl = 10.000 min^–1, Arbeitsgeschwindigkeit V = 650 m/min, Vorschubgeschwindigkeit F = 650 mm/min und Schnitttiefe d = 0,2 mm. Nun wurde die Rauhigkeit der fertigbearbeiteten Oberfläche nach den Proben für zehn Arbeitsgänge hin- und herbewegt, wobei ein Durchgang von α nach β in Tabelle 1 gezeigt wird.
Tabelle 1
Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 geht hervor, dass der Stirnradiusfräser gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel eine stabile Rauhigkeit der Schneidoberfläche des Schneidmaterials bereitstellt, und zwar auch unter den gleichen Bedingungen, da die Andrückkraft des konischen Ringes 13, die durch die Rückstellkraft der Kegelfeder 12 erzeugt wird, die bereitgestellt wird, um ein Lösen der Klemmschraube 4 zu verhindern, bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Andrückkraft zwischen den Kontaktabschnitten 2a, 2b des Schlitzes 2 und den Innenseitenflächen 21b, 21e der Vorsprünge 21c, 21f der vorderen und der hinteren Rechen-Stirnflächen des plattenförmigen Schneideneinsatzes 21 dient, so dass der plattenförmige Schneideneinsatz 21 auch beim Schneiden an dem Halterkörper 20 befestigt wird. Wenngleich die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und veranschaulicht worden ist, ist deutlich verständlich, dass diese Beschreibung der Veranschaulichung dient und nicht einschränkend zu verstehen ist.

Claims

Stirnradiusfräser, der umfasst: einen Halterkörper (1, 20), dessen eine Hälfte (3) und die andere Hälfte (7) durch einen Schlitz (2) getrennt sind, der sich von einem Mittelabschnitt eines vorderen Endes aus in axialer Richtung erstreckt; einen plattenförmigen Schneideneinsatz (11, 21) mit einem Durchgangsloch (16), das ungefähr die Mitte der vorderen und der hinteren Hauptfläche durchdringt, und der in den Schlitz (2) eingesetzt ist; eine Klemmschraube (4), die durch ein Loch, das in der einen Hälfte (3) vorhanden ist, und das Durchgangsloch (16) in einen Innengewindeabschnitt (8) geschraubt ist, der in der anderen Hälfte (7) vorhanden ist, um den plattenförmigen Schneideinsatz (11, 21) festzuklemmen, indem die vordere und die hintere Hauptfläche durch eine Innenseitenfläche der einen Hälfte (3) und eine Innenseitenfläche der anderen Hälfte (7) befestigt werden; eine Bohrung (6), in der ein Kopf (5) der Klemmschraube (4) sitzt, als einen Teil des Lochs, das in der einen Hälfte (3) vorhanden ist; einen konischen Abschnitt (17) mit einem Durchmesser, der zu der einen Hälfte (3) hin vergrößert ist, als einen Teil des Durchgangslochs (16) des plattenförmigen Schneideneinsatzes (11, 21 ); dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst: eine Kegelfeder (12), die auf einen unter dem Kopf befindlichen Hals der Klemmschraube (4) aufgepasst ist, die in der Bohrung (6) sitzt, und in das Loch eingeführt ist, das in der einen Hälfte (3) vorhanden ist; und einen konischen Ring (13), der unter der Kegelfeder (12) vorhanden und in das Durchgangsloch (16) eingepasst ist und einen konischen Abschnitt einer Form hat, die dem konischen Abschnitt (17) des Durchgangslochs (16) entspricht.
Stirnradiusfräser nach Anspruch 1, wobei ein Spalt (10), der sich in einer Richtung parallel zu der Innenseitenfläche der einen Hälfte (3) erstreckt, an einer Bodenfläche (9) des Schlitzes (2) an einem Abschnitt vorhanden ist, der zu der einen Hälfte (3) aus der mittigen Position zwischen der Innenseitenfläche der einen Hälfte (3) und der Innenseitenfläche der anderen Hälfte (7) versetzt ist.
Stirnradiusfräser nach Anspruch 1, der des Weiteren eine flache Scheibe (18) umfasst, die auf die Klemmschraube (4) zwischen einer unteren Fläche des Kopfes der Klemmschraube (4) und einer oberen Fläche der Bohrung (6) aufgepasst ist.
Stirnradiusfräser nach Anspruch 1, wobei der Halterkörper (20) ein Halterkörper-Sackloch (23) hat, das annähernd parallel zu der Klemmschraube (4) von einer Außenseitenfläche der anderen Hälfte (7) zur Mitte der Bodenfläche (9) des Schlitzes (2) ausgebildet ist; der plattenförmige Schneideneinsatz (21) eine Einsatzvertiefung (21d) hat, die so ausgebildet ist, dass sie sich von einer Fläche, die mit der anderen Hälfte (7) in Kontakt sein soll, zu einer Fläche erstreckt, die an der Seite der unteren Fläche (9) des Schlitzes (2) angeordnet ist; wobei der Stirnradiusfräser des Weiteren umfasst: einen Stift (22), der in das Halterkörper-Sackloch (23) bis ungefähr zur Mitte des Schlitzes (2) eingesetzt ist, so dass er in die Einsatzaussparung (21d) eingepasst, jedoch nicht mit ihr in Kontakt ist.
Stirnradiusfräser nach Anspruch 1, der einen Spanhohlraum (24) zum Aufnehmen eines Spans umfasst, der in der axialen Richtung des Halterkörpers (20) von der Bodenfläche (9) des Schlitzes (2) entlang der Innenseitenfläche der einen Hälfte (3) ausgebildet ist.