DE10052963A1 - Stirnfrässchneidwerkzeug - Google Patents

Abstract

Ein Stirnfrässchneidwerkzeug umfaßt einen langgestreckten Werkzeughauptkörper 1 mit einem vorderen Endteil. Eine Vielzahl von Schneidplattenaufnahmen 4 sind durch Einschneiden eines Umfangs des vorderen Endteiles des Werkzeughauptkörpers 1 ausgebildet. Eine Einweg-Schneidplatte 5, 12 ist lösbar in jeder Schneidplattenaufnahme befestigt. Die Einweg-Schneidplatte 5, 12 ist eine im wesentlichen polygonale Platte, die eine Eckschneide 6b, 13b, die zumindest in einem Teil davon ausgebildet ist, eine Bogenschneide 6a, 13a, die auf einer Seite der Eckschneide 6b, 13b an dem vorderen Endteil des Werkzeughauptkörpers 1 angeordnet ist, und eine Außenschneide 6c, 13c aufweist, die auf einer anderen Seite der Eckschneide 6b, 13b auf einer Außenseite des Werkzeughauptkörpers 1 angeordnet ist. Die Bogenschneide 6a, 13a ragt, ausgehend von der Eckschneide 6b, 13b, an dem vorderen Endteil des Werkzeughauptkörpers 1 nach vorne und die Außenschneide 6c, 13c ist, ausgehend von der Eckschneide 6b, 13b, schräg gestellt in Richtung einer Achse des Werkzeughauptkörpers 1.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stirnfrässchneidwerkzeug zur Benutzung in der spanenden Formgebung, z. B. dem Gravieren von Formstücken, und insbesondere ein Stirnfrässchneidwerkzeug mit einer Vielzahl von Einweg- Schneidplatten, die auswechselbar auf einem Werkzeughauptkörper angebracht sind. Als Schneidwerkzeug zur Benutzung in der spanenden Formgebung ist ein Radius-Schaftfräser, wie in Fig. 5 gezeigt, mit einer Vielzahl von Schneidplatten, die auswechselbar auf einem Werkzeughauptkörper angeordnet sind, bekannt. Der Hauptkörper des Radius-Schaftfräsers weist einen langgestreckten Schaftteil 20 und einen Schneidteil 21 auf, der an dem vorderen Ende des Schaftteiles 20 ausgebildet ist.

Eine Vielzahl von Schneidplattenaufnahmen 22 sind am Umfang eines vorderen Endteiles des Schneidteiles 21 ausgebildet. Jede Schneidplattenaufnahme 22 in dem Schneidteil 21 ist in radialer sowie in Umfangsrichtung geöffnet. In jeder Schneidplattenaufnahme 22 ist eine scheibenförmige Einweg-Schneidplatte (im folgenden als Schneidplatte bezeichnet) 23 angebracht, die aus einem Hartmetall oder einem anderen harten Material hergestellt ist. Genauer gesagt, ist die Schneidplatte 23 in der Schneidplattenaufnahme 22 durch Anziehen einer Schraube 25 befestigt, die sich durch ein zentrales Befestigungsloch 24 der Schneidplatte 23 erstreckt. Die Schneidplatte 23 ist derart in der Schneidplattenaulhahme 22 befestigt, daß eine kreisförmige obere Fläche als eine Spanfläche 26 und eine ringförmige seitliche Fläche als eine Freifläche wirkt. An einer Kantenlinie, bei der sich die Spanfläche und die Freifläche treffen, ist eine Schneide 27 ausgebildet.

Die Schneidplatte 23 des oben beschriebenen Schneidwerkzeuges ist insofern vorteilhaft, daß ein Zerkratzen oder Abplatzen des Materials der Schneidplatte verhindert wird, da die Festigkeit einer Eckschneide erhöht ist. Insbesondere ermöglicht sie eine außergewöhnliche Wirksamkeit bei der Bearbeitung eines harten Materials oder eines schwer zu zerspanenden Teiles. Ferner ist in dem Fall von flachen Schnitten der Vorschub pro Schneide erhöht, um die Arbeitseffizienz zu erhöhen und ohne die Glattheit der Arbeitsoberfläche zu verringern. Darüber hinaus können im Falle von tiefen Schnitten, bei denen das Werkzeug über eine relativ lange Distanz bewegt wird, Ratter-Vibrationen verhindert werden. Jedoch hat die oben beschriebene konventionelle Technik die folgenden Nachteile.

Wenn eine Nut mit geringer Tiefe in der axialen Richtung des Werkzeughauptkörpers hergestellt und der selbe Teil wiederholt geschnitten wird, erhöht sich die Tiefe der Fuge. Dies hat zur Folge, daß der Bereich der bogenförmigen Schneide, der in Kontakt mit dem Werkstück steht, vergrößert wird, was in einer Erhöhung des Schneidwiderstandes resultiert. Dies ist darauf zurückzuführen, daß keine Lücke, d. h. kein sogenannter Freiwinkel, zwischen der Außenschneide und der Wand der Fuge vorhanden ist. Wird der Schneidwiderstand erhöht, so löst dies Vibrationen aus und ist verantwortlich für ein Abplatzen oder den Abrieb von Material der Schneidplatte. Somit ist ein Anstieg des Schneidwiderstandes insofern nachteilig, daß die Lebensdauer des Werkzeuges verkürzt und die Glattheit der Oberfläche verringert wird.

Ein Schneidwerkzeug mit polygonalen Schneidplatten ist aus der japanischen Patentanmeldung Hei 2000-141123 bekannt. Bei der in dieser Publikation offenbarten Schneidplatte ist die am vorderen Ende des Werkzeughauptkörpers angeordnete Schneide gerade ausgebildet. Daher hat die Schneidplatte insofern ein Problem, daß der Bereich der Schneide, der in Kontakt mit dem Werkstück steht größer ist, was im Vergleich mit dem Fall einer kreisförmigen Schneidplatte in einem größeren Schneidwiderstand resultiert.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Stirnfrässchneidwerkzeug zu schaffen, das eine glatte spanende Formgebung durch Unterdrückung einer Erhöhung des Schneidwiderstandes während des Gravierfräsverfahrens und eine effiziente spanende Formgebung durch Erhöhung des Vorschubs ermöglicht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stirnfrässchneidwerkzeug geschaffen, aufweisend: einen Werkzeughauptkörper mit einem vorderen Endteil mit langgestreckter Form; eine Vielzahl von Schneidplattenaufnahmen, die durch Einschneiden eines Umfangs des vorderen Endteiles des Werkzeughauptkörpers hergestellt sind; und eine Vielzahl von Einweg-Schneidplatten, die jeweils lösbar in einer der Vielzahl von Schneidplattenaufnahmen befestigt sind, wobei jede Einweg-Schneidplatte eine im wesentlichen polygonale Platte ist, die eine Eckschneide, die zumindest in einem Teil davon vorgesehen ist, eine Bogenschneide, die auf einer Seite der Eckschneide an den vorderen Endteil des Werkzeughauptkörpers angeordnet ist, und eine Außenschneide aufweist, die auf einer anderen Seite der Eckschneide bei einer Außenseite des Werkzeughauptkörpers angeordnet ist, wobei die Bogenschneide ausgehend von der Eckschneide an dem vorderen Endteil des Werkzeughauptkörpers nach vorne ragt und die Außenschneide ausgehend von der Eckschneide in Richtung einer Achse des Werkzeughauptkörpers zurücktritt.

Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung ausgeführt und gehen zum Teil aus der Beschreibung hervor oder könne durch Anwendung der Erfindung offensichtlich werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können anhand der Werkzeuge und Kombinationen, die insbesondere im folgenden hervorgehoben werden, erkannt und erhalten werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG

Die folgenden Zeichnungen, die mit der Beschreibung vereinigt und somit einen Teil derselben darstellen, zeigen derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der allgemeinen oben angeführten Beschreibung und der detaillierten folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erklärung der Prinzipien der Erfindung.

Fig. 1A ist eine Vorderansicht eines Stirnfrässchneidwerkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1B ist eine Seitenansicht des Stirnfrässchneidwerkzeugs in der ersten Ausführungsform;

Fig. 1C ist eine Bodenansicht des Stirnfrässchneidwerkzeuges in der ersten Ausführungsform;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Stirnfrässchneidwerkzeuges in der ersten Ausführungsform während eines Schnittes unter Benutzung einer Schneide;

Fig. 3A ist eine Vorderansicht einer Schneidplatte gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 3B ist eine Seitenansicht einer Schneidplatte gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines Stirnfrässchneidwerkzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während eines Schnittes unter Benutzung einer Schneide; und

Fig. 5 ist eine Vorderansicht eines konventionellen Schneidwerkzeuges während eines Schnittes unter Benutzung einer Schneide.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3B beschrieben.

Ein Werkzeughauptkörper 1 eines Stirnfrässchneidwerkzeuges, dargestellt in den Fig. 2, 3A und 3B weist einen langgestreckten Schaftteil 2, der durch ein Maschinenwerkzeug gehalten wird, und einen Schneidenteil 3 auf, der an dem vorderen Ende des Schaftteiles 2 vorgesehen ist.

Eine Vielzahl von Schneidplattenaufnahmen 4 sind an rotationssymetrisch verteilten Positionen auf einer umfangsmäßigen Oberfläche des vorderen Endteiles des Schneidenteiles 3 ausgebildet. Die Schneidplattenaufnahmen 4 sind entlang einer radialen Richtung des Werkzeughauptkörpers 1 an einem vorderen Ende davon geöffnet. Eine Einweg-Schneidplatte (nachfolgend als eine Schneidplatte bezeichnet) 5, wie in Fig. 3A, B dargestellt, ist in jeder Schneidplattenaufnahme 4 befestigt. Genauer gesagt ist die Schneidplatte 5 in der Schneidplattenaufnahme 4 durch Anziehen einer Schraube 8 befestigt, die sich durch ein zentrales Befestigungsloch 7 in der Schneidplatte 5 erstreckt.

Wie in den Fig. 3A und 3B dargestellt, ist die Schneidplatte 5 eine dicke Platte mit einer im wesentlichen dreieckförmigen flachen oberen Fläche 9 auf einer Seite, einer im wesentlichen dreieckförmigen flachen unteren Fläche 10 auf der anderen Seite und einer äußeren Fläche 11, die sich außen erstreckt. Wenn die Schneidplatte in der Schneidplattenaulhahme 4 befestigt wird, wird die untere Fläche 10 in flächigen Kontakt mit der Schneidplattenaufnahme 4 gebracht, die obere Fläche 9 dient als eine Spanfläche und die äußere Fläche 11 als eine Freifläche. Ein Kantenlinienteil, bei dem sich die obere Fläche 9 und die äußere Fläche 11 treffen, weist Bogenschneiden 6a, die aus bogenförmigen Kantenlinien gebildet sind und als vordere Schneiden dienen, Eckschneiden 6b und gerade Schneiden 6c auf, die aus geraden Kantenlinien gebildet sind und als eine Außenschneide dienen.

Genauer gesagt hat die Schneidplatte 5, da sie im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist, drei Eckschneiden 6b, wobei jede Bogenschneide 6a auf einer Seite jeder Eckschneide 6b und jede gerade Schneide 6c auf der anderen Seite davon angeordnet ist.

Die Bogenschneide 6a ist eine Schneide zum Schneiden einer Bodenfläche einer Nut in einem Werkstück. Die Form der Bogenschneide beeinflußt die Rauheit einer bearbeiteten Oberfläche und die Arbeitseffizienz. Je größer der Krümmungsradius der Bogenschneide 6a ist, um so glatter ist die bearbeitete Oberfläche und um so größer ist der Vorschub pro Schneide.

Daher ist der Krümmungsradius R1 der Bogenschneide 6a, wie in Fig. 2 dargestellt, größer als der Radius eines Inkreises der Schneidplatte 5, so daß die Glattheit der Oberfläche erhöht und die Arbeitseffizienz verbessert werden kann.

Die der Bogenschneide 6a benachbarte Eckschneide 6b ist eine Schneide, die in radialer Richtung des Werkzeugs außerhalb der Bogenschneide 6a angeordnet ist, um einen Teil des Werkstückes entsprechend dem zu schaffenden Durchmesser bearbeiten zu können. In anderen Worten, wenn der Werkzeughauptkörper 1 in eine Richtung senkrecht zu der axialen Richtung davon bewegt wird, so gerät die Eckschneide zuerst in Kontakt mit dem Werkstück. Aus diesem Grunde benötigt die Eckschneide 6b eine hohe Gebrauchstauglichkeit bezüglich sowohl der Schärfe als auch der Festigkeit. Was jedoch die Eckschneide 6b betrifft, so ist die Festigkeit um so größer, je größer der Krümmungsradius R2 ist, wobei die Schärfe um so größer ist, je kleiner der Krümmungsradius R2 ist. Somit ist es sehr schwer eine Schneide zu erhalten, die gleichzeitig die Anforderungen bezüglich der Schärfe und der Festigkeit erfüllt.

Aus diesem Grunde sind gemäß der vorliegenden Erfindung der Krümmungsradius R2 der Eckschneide 6b und der Krümmungsradius R1 der Bogenschneide 6a unterschiedlich gewählt, so daß die Schneidplatte gemäß der vorliegenden Erfindung so fest wie eine kreisförmige Schneidplatte und so scharf wie eine dreieckförmige Schneidplatte sein kann. Die der Eckschneide 6b benachbarte gerade Schneide 6c ist eine Schneide zum Bearbeiten einer Wandfläche des Werkstückes. Wenn die Schneidplatte S an dem Werkzeughauptkörper befestigt ist, erstreckt sich die Kantenlinie der geraden Schneide mit einem Profilgefälle α geradewegs in Richtung eines proximalen Endes des Werkzeughauptkörpers 1. Das Profilgefälle α ist ein Winkel, der unter Berücksichtigung der axialen Richtung des Werkzeughauptkörpers 1 radial nach innen schräg gestellt ist.

Bei der oben beschriebenen konventionellen Technik hat ein Radius-Schaftfräser mit einer kreisförmigen Schneidplatte das Problem, daß, wenn die herzustellende Nut tiefer wird, der Bereich der Schneide, der mit dem Werkstück in Kontakt tritt, vergrößert ist, was zu einem erhöhtem Schneidwiderstand führt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 2 dargestellt, wird dieses Problem dadurch gelöst, daß ein Abstand d vorgesehen ist, wenn die Schneidplatte 5 mit dem Werkzeughauptkörper 1 verbunden ist. Mit dieser Struktur können überflüssige Störungen zwischen der geraden Schneide 6c, die als eine Außenschneide dient, und der Wandfläche verhindert werden. Dadurch kann eine reibungsloses Arbeiten während des Gravierungsverfahrens erreicht werden.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Komponenten wie die der ersten Ausführungsform, gezeigt in den Fig. 1 bis 3B, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und deren detaillierte Beschreibung wird weggelassen. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im wesentlichen durch die Form einer Schneidplatte 12, die an dem Werkzeughauptkörper 1 während der Benutzung befestigt ist.

Die Schneidplatte 12 ist im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Sie hat eine Bogenschneide 13a, die als eine vordere Schneide auf der Kantenlinie einer Längsseite dient. Ein Krümmungsradius R3 der Schneide der Bogenschneide 13a ist länger ausgebildet als die Längsseite der Schneidplatte 12. Obwohl die im wesentlichen dreieckförmige Schneidplatte 5 der ersten Ausführungsform drei Eckschneiden hat, hat die Schneidplatte 12 in der zweiten Ausführungsform lediglich zwei Eckschneiden. Da die Kantenlinie der Bogenschneide 13a länger als die Kantenlinie gemäß der ersten Ausführungsform sein kann, ist die Schneidplatte 12 für hocheffizientes Arbeiten bei einem höheren Vorschubverhältnis geeignet.

Die Anordnung der Bogenschneide 13a, der Eckschneide 13b und der Außenschneide 13c ist dieselbe wie die der Schneiden der im wesentlichen dreieckförmigen Schneidplatte 5 gemäß der ersten Ausführungsform.

In der zweiten Ausführungsform, wie dargestellt in Fig. 4, ist ebenfalls ein Abstand d vorgesehen, wenn die Schneidplatte 12 an dem Werkzeughauptkörper 1 befestigt ist. Aufgrund dieser Struktur kann eine überflüssige Störung zwischen der geraden Schneide 13c, die als Außenschneide dient, und der Wandfläche verhindert werden. Auf diese Weise kann ein reibungsloses Arbeiten während des Gravierungsverfahrens erzielt werden.

Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann nahe gelegt. Daher ist die Erfindung nicht auf spezifische Details und repräsentative, hierin gezeigt und beschriebene Ausführungsformen beschränkt. Demzufolge können verschiedenste Modifikationen vorgenommen werden, ohne von dem Erfindungsgedanken, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten beschrieben ist, abzuweichen.

Claims (6)

1. Stirnfrässchneidwerkzeug aufweisend:
einen langgestreckten Werkzeughauptkörper (1) mit einem vorderen Endteil;
eine Vielzahl von Schneidplattenaufnahmen (4), die von Einschnitten am Umfang des vorderen Endteiles des Werkzeughauptkörpers (1) gebildet werden;
eine Vielzahl von Einweg-Schneidplatten (5, 12), von denen jede lösbar an einer der Vielzahl von Schneidplattenaufnahmen (4) befestigt ist,
wobei jede Einweg-Schneidplatte (5, 12) eine im wesentlichen polygonale Platte ist, die eine Eckschneide (6b, 13b), die zumindest in einem Teil davon vorgesehen ist, eine Bogenschneide (6a, 13a), die auf einer Seite der Eckschneide (6b, 13b) an dem vorderen Endteil des Werkzeughauptkörpers (1) angeordnet ist, und eine Außenschneide (6c, 13c) aufweist, die auf einer anderen Seite der Eckschneide (6b, 13b) auf einer Außenseite des Werkzeughauptkörpers (1) angeordnet ist, wobei die Bogenschneide (6a, 13a) ausgehend von der Eckschneide (6b, 13b) an dem vorderen Endteil des Werkzeughauptkörpers (1) nach vorne ragt und die Außenschneide (6c, 13c) ausgehend von der Eckschneide (6b, 13b) in Richtung einer Achse des Werkzeughauptkörpers (1) zurücktritt.

2. Stirnfrässchneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenschneide (6a, 13a) einen Krümmungsradius aufweist, der größer als der Radius eines Inkreises der Einweg-Schneidplatte (5, 12) ist.

3. Stirnfrässchneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der Bogenschneide (6a, 13a) und der Eckschneide (6b, 13b) unterschiedlich sind.

4. Stirnfrässchneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschneide (6c, 13c) eine Kantenlinie aufweist, die mit einem Winkel eines Profilgefälles bezüglich der axialen Achse des Werkzeughauptkörpers (1) schräggestellt ist.

5. Stirnfrässchneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einweg-Schneidplatte (12) eine im wesentlichen rechteckige Platte und die Bogenschneide (13a) auf einer Kantenlinie einer Längsseite davon ausgebildet ist.

6. Stirnfrässchneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenschneide (13a) einen Krümmungsradius aufweist, der länger als die Längsseite der Einweg-Schneidplatte (12) ist.