DE102011103189A1

DE102011103189A1 - Schaftoberfräser

Info

Publication number: DE102011103189A1
Application number: DE102011103189A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Leitz GmbH and Co KG
Current assignee: Leitz GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: WO2012163338A1; DE102011103189B4

Abstract

Schaftoberfräser mit einem Grundkörper (1) mit einem Aufnahmeabschnitt (2) zur Einspannung in eine Fräsmaschine und einem Bearbeitungsabschnitt (3), an dem mehrere in Axial- und Umfangsrichtung versetzt angeordnete Schneiden (4, 5) vorgesehen sind wobei an dem Bearbeitungsabschnitt (3) in jedem Querschnitt senkrecht zur Axialerstreckung mindestens 3 Schneiden (4, 5) in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaftoberfräser mit einem Grundkörper mit einem Aufnahmeabschnitt zur Einspannung in eine Fräsmaschine und einem Bearbeitungsabschnitt, an dem mehrere in Axial- und Umfangsrichtung versetzt angeordnete, segmentierte Schneiden vorgesehen sind, die separate Schneidplatten aufweisen, die aus einem Werkstoff bestehen können, der von dem Werkstoff des Grundkörpers verschieden ist, und die an Vorsprüngen befestigt sind, die über den Kerndurchmesser radial hinausragen, wobei die Schneidplatten in zumindest drei Schneidenreihen angeordnet sind, in denen die Schneidplatten in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind. Ein solcher, bestückter Schaftoberfräser ist insbesondere für die Bearbeitung von Holzwerkstoffen und Kunststoffen geeignet.
Oberfräser dienen zum Formatieren, Vorfräsen, Nuten oder zur Schlichtbearbeitung von Werkstoffen, insbesondere zur Bearbeitung von beschichteten Holzwerkstoff- und Verbundwerkstoffplatten. Dazu weisen die Schaftoberfräser an einem Grundkörper einen Aufnahmeabschnitt auf, der zur Einspannung in eine Fräsmaschine geeignet ist. An dem anderen Ende des Grundkörpers ist ein Bearbeitungsabschnitt vorgesehen, an dem eine oder mehrere Schneiden angeordnet sein können. Sind mehrere Schneiden vorhanden, sind diese in der Regel in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet, so dass bei einer Umdrehung des Werkzeuges mit mehreren Schneiden eine Zerspanung erfolgen kann, was die Bearbeitungsgenauigkeit und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöhen kann.
Um die effektive Nutzlänge des Bearbeitungsabschnittes zu erhöhen, können mehrere Schneiden in Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet sein, wobei sich zwischen den einzelnen Schneiden Freiräume ergeben.
Problematisch bei den herkömmlichen Schaftoberfräsern ist, dass bei versetzt zueinander angeordneten Schneiden Lücken auftreten, so dass nicht alle Bereiche des Werkstückes über die effektive Nutzlänge mit der Nennzähnezahl bearbeitet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schaftoberfräser bereitzustellen, der hinsichtlich der Bearbeitungsqualität und der Bearbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugen verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Schaftoberfräser mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und in den Figuren aufgeführt.
Ein erfindungsgemäßer Schaftoberfräser mit einem Grundkörper mit einem Aufnahmeabschnitt zur Einspannung in eine Fräsmaschine und einem Bearbeitungsabschnitt, an dem mehrere in Axial- und Umfangsrichtung versetzt angeordnete, segmentierte Schneiden vorgesehen sind, die separate Schneidplatten aufweisen, die an Vorsprüngen befestigt sind, die über den Kerndurchmesser radial hinausragen, wobei die Schneidplatten in drei Schneidenreihen angeordnet sind, in denen die Schneidplatten in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, sieht vor, dass an dem Bearbeitungsabschnitt in jedem Querschnitt senkrecht zur Axialerstreckung mindestens drei Schneiden in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, dass die Schneiden zumindest teilweise wendelförmig an dem Bearbeitungsabschnitt angeordnet sind und jeweils einen Spanraum aufweisen und der Grundkörper zumindest in dem sich an den Aufnahmeabschnitt anschließenden Teil des Bearbeitungsabschnittes einen Kerndurchmesser aufweist, der mindestens 50% des Flugkreisdurchmessers des Bearbeitungsabschnittes beträgt. Die Anordnung von mindestens drei Schneiden in Umfangsrichtung gewährleistet, dass die effektive Schneidenzahl oder Zähnezahl der Nennzähnezahl des Fräsers entspricht. Dadurch ist sichergestellt, dass in jedem Querschnitt senkrecht zur Axialerstreckung über die gesamte effektive Nutzlänge mindestens drei Schneiden zur Verfügung stehen, so dass durch die Vielzahl der in Eingriff bringbaren Schneiden eine hohe Schneidleistung, eine hohe Schneidgenauigkeit und ein hohes Zerspanungsvolumen gegeben ist. Die Schneidplatten bestehen vorzugsweise aus einem Material, das von dem Material des Grundkörpers verschieden ist, beispielsweise aus PKD, Hartmetall oder Keramik. Die Schneidplatten können stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden sein, beispielsweise indem sie an den Vorsprüngen angelötet sind. Ebenfalls können die Schneidplatten angeklebt oder auf andere Art und Weise an den Vorsprüngen, die radial über den Kerndurchmesser des Grundkörpers im Bearbeitungsabschnitt hinausragen, befestigt sein. Die wendelartige Anordnung der Schneiden oder der Schneidplatten erleichtert den Spantransport, so dass eine vergleichsweise höhere Vorschubgeschwindigkeit und damit höhere Effektivität erreicht werden kann. Der Spanraum vor jeder Einzelschneide verhindert es, dass Späne auf benachbarte Schneiden oder Schneidplatten treffen und diese beschädigen können, so dass durch die Spanräume, die als Taschen oder muldenartige Vertiefungen ausgebildet sein können, die Standzeit des Werkzeuges erhöht wird. Der Kerndurchmesser im Bearbeitungsabschnitt beträgt zumindest im Bereich des Aufnahmeabschnittes mindestens 50% des Flugkreisdurchmessers des Werkzeuges, je nach Werkzeugdurchmesser kann der Kerndurchmesser oder auch Seelenquerschnitt 50–70% des Flugkreisdurchmessers betragen. Dieses Kerndurchmesserverhältnis kann im proximalen Bereich des Bearbeitungsabschnittes, also dem dem Aufnahmeabschnitt zugewandten Bereich, über 2/3 der Länge des Bearbeitungsabschnittes ausgebildet sein, so dass zumindest in dem Bereich, der von der Stirnseite des Fräsers abgewandt ist, ein relativ großer Seelenquerschnitt vorhanden ist, um die Stabilität des Bearbeitungsabschnittes zu erhöhen. Es ist vorgesehen, dass zumindest in der Mitte des Bearbeitungsabschnittes, also zwischen der Stirnseite und dem Aufnahmeabschnitt, der Kerndurchmesser mindestens 50% des Flugkreisdurchmessers beträgt. Im Bereich der stirnseitigen Schneidenreihe kann ein verringerter Kerndurchmesser vorhanden sein, um ein Einsenken oder die Ausbildung einer Bohrschneide zu ermöglichen. Durch den stabilen Kernquerschnitt und die gleichmäßige Belastung infolge der wendelartigen Schneidenanordnung werden ein ruhiger Werkzeuglauf und höhere Vorschubgeschwindigkeiten bei längeren Standwegen erreicht.
Die Schneiden können aus polykristallinem Diamant (PKD) ausgebildet sein oder eine PKD-Beschichtung aufweisen, wodurch eine im Vergleich zu Hartmetallschneiden erhöhte Bearbeitungsgenauigkeit, Standzeit und Bearbeitungsgeschwindigkeit erreicht werden kann.
Die Schneiden können in Schneidenreihen angeordnet sein, in denen die Schneiden als in Axialrichtung in einer gemeinsamen Ebene angeordnete und in Umfangsrichtung beabstandete Einzelschneiden ausgebildet sind. Durch die Ausbildung der Schneiden als Einzelschneiden mit einem Zwischenraum in Axialrichtung sind ein verbesserter Spantransport, eine verbesserte Kühlung und eine einfachere Fertigung, insbesondere bei einer individuellen Anpassung des Achswinkels der Schneiden, möglich. Durch die Anordnung der Schneiden einer Schneidenreihe in Axialerstreckung in einer gemeinsamen Ebene, also dadurch, dass die oberen und unteren Enden der Schneidplatten bündig miteinander abschließen und in jeweils eine gemeinsamen Ebene senkrecht zu der Drehachse enden, kann eine gleichmäßige Werkstückbearbeitung erreicht werden, ebenfalls wird die Laufruhe des Werkzeuges durch eine solche Anordnung erhöht, da die in Umfangsrichtung exakt hintereinander angeordneten Schneiden eine gleichmäßige Werkzeugbelastung gewährleisten.
Die Spanräume sind vorteilhafterweise separat ausgebildet und an die Breite der Schneiden oder Schneidplatten angepasst, so dass der abgenommene Span in dem Spanraum aufgenommen und darin abtransportiert werden kann.
Die Schneiden einer jeden Schneidenreihe können einen Achswinkel aufweisen, der von dem Achswinkel einer anderen Schneidenreihe verschieden ist.
Alternativ dazu können Schneiden aller Schneidenreihen einen gleichen Achswinkel aufweisen, wodurch über die gesamte Nutzlänge des Bearbeitungsabschnittes eine gleichmäßige Bearbeitung möglich ist.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass an dem Bearbeitungsabschnitt in Axialerstreckug zueinander beabstandete, unabhängige Bearbeitungsbereiche mit gleicher oder gegenläufiger Achswinkelorientierung der Schneiden ausgebildet sind, so dass durch eine Axialverlagerung des Werkzeuges unterschiedlich ausgestaltete Werkzeugbereiche mit dem Werkstück in Eingriff gebracht werden können, ohne dass ein Werkzeugwechsel notwendig wäre. Ebenfalls können unterschiedliche Achswinkelorientierungen an einem Werkzeug ausgebildet werden, so dass ein Werkzeug sowohl im Linkslauf als auch im Rechtslauf betrieben werden kann, wobei unterschiedliche Bereiche in Axialerstreckung wirksam werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Schneiden der stirnseitigen oder der dem Aufnahmebereich zugewandten Schneidenreihe eine Achswinkelorientierung aufweisen, der von der Achswinkelorientierung einer anderen Schneidenreihen verschieden ist. So können beispielsweise die äußeren Schneidenreihen eine zu den übrigen Achswinkeln gegenläufige Orientierung aufweisen. Weist die stirnseitige Schneidenreihe einen negativen Achswinkel auf, die übrigen Schneidenreihen einen positiven Achswinkel, können Holzwerkstoffplatten unterschiedliche Dicke ohne Veränderung der Axialeinstellung des Werkzeuges bearbeitet werden, da die Unterkante der Platte auf einer definierten Höhe an dem Werkzeug, beispielsweise auf einem Transportband, vorbeigeführt wird. Ist umgekehrt die dem Aufnahmeabschnitt zugewandte Schneidenreihe mit einem negativen Achswinkel versehen, die übrigen Schneidenreihen mit einem positive, dann verbessert sich der Spantransport, allerdings muss in der Regel bei unterschiedlichen Plattenstärken eine Korrektur der Werkzeugeinstellung erfolgen.
Schneiden unterschiedlicher Schneidenreihen sind vorteilhafterweise einander in Axialrichtung überdeckend angeordnet, so dass Bereiche der effektiven Nutzlänge des Bearbeitungsabschnittes eine effektive Zähnezahl aufweisen, die größer als die Nennzähnezahl ist. Zumindest bereichsweise überlappen sich die Schneiden, so dass in Umfangsrichtung mehr Schneiden als die Nennzähnezahl mit dem Werkstück in Eingriff treten. Die Zähnezahl bezieht sich dabei auf die Schneiden, die sich in einer Ebene befinden, so dass es bei einer in Umfangsrichtung versetzten und axial überlappenden Anordnung mehrerer Schneidenreihen bei gleicher Nennzähnezahl der Schneidenreihen zu einer Verdopplung der wirksamen Zähnezahl kommt. Dabei wird weiterhin gewährleistet, dass zumindest die Nennzähnezahl über die gesamte effektive Nutzlänge bereitgestellt wird. Die Schneidenreihen werden durch Zähne gebildet, die mit Schneiden und Schneidplatten versehen sind und vorteilhafterweise über ihre gesamte Axialerstreckung auf einem gleichen, gemeinsamen Niveau angeordnet sind.
Die Anzahl der Schneidenreihen kann der Anzahl der Schneiden in einer Schneidenreihe zumindest entsprechen, so dass die gewünschte Schnittbreite des Werkzeuges hergestellt werden kann, wobei die Zahnbreite durch die relativ hohe Anzahl der Schneidenreihen klein gehalten werden kann. Es sind mindestens drei Schneidenreihen an dem Bearbeitungsabschnitt ausgebildet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schneidenreihen in Umfangs- und Axialrichtung regelmäßig zueinander versetzt und unter Ausbildung wendelförmiger Schneidenreihen an der Außenseite des Bearbeitungsabschnittes angeordnet sind, so dass Schneidenreihen gebildet werden, deren Anzahl der Nennzähnezahl des Werkzeuges entsprechen. Die wendelförmige Anordnung gewährleistet einen guten Spantransport und einen gleichmäßigen Schneideneingriff. Dabei ist die Verbindungslinie der Mittelpunkte der Schneiden oder Schneidplatte wendelförmig ausgebildet. Die Verwendung der Schneidplatten und die Ausbildung als ebene Einzelschneiden macht es erforderlich, dass diese über die Nutzlänge verteilt an dem Bearbeitungsabschnitt angeordnet sind.
Der Außendurchmesser des Bearbeitungsabschnittes liegt vorteilhafterweise zwischen 6 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 16 mm, um auch bei eingeschränkten Raumverhältnissen eine präzise Bearbeitung der Werkstücke zu gewährleisten. Insbesondere bei relativ geringen Außendurchmessern unterhalb von 20 mm wird mit einer hohen Nennzähnezahl eine gleichmäßige und qualitativ hochwertige Zerspanung bei einem ruhigen Werkzeuglauf und hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit erreicht.
Die Schneiden können zu der Axialerstreckung des Schaftoberfräsers in einem Achswinkel angeordnet sein, der in einem Bereich zwischen 10° und 60° liegt. Der Achswinkel beträgt somit zumindest 10° oder mehr und kann positiv oder negativ zu der Schnittrichtung angeordnet sein. Die stirnseitig an dem Bearbeitungsbereich angeordneten Schneiden können eine andere Achswinkelorientierung als in Axialerstreckung nachfolgende Schneiden oder Schneidenreihen aufweisen, so dass Einbohrschneiden am vorderen Ende des Bearbeitungsbereiches vorgesehen sein können, die das Senken oder Einfahren des Werkzeuges erleichtern, während die Achswinkelorientierung der sich daran anschließenden oder nachfolgenden Schneiden einen ziehenden Schnitt nach unten ermöglicht.
Die stirnseitig am Bearbeitungsbereich angeordneten Schneiden können mit einem stirnseitigen Freiwinkel ausgeführt sein, so dass die erste Schneidenreihe stirnseitig schneidend ausgebildet ist.
Stirnseitig am Bearbeitungsbereich kann eine Bohrschneide angeordnet sein, die radial bis zu der Drehachse verläuft, so dass mit dem Schaftoberfräser auch ein Einbohren in ein Werkstück erfolgen kann.
An dem Bearbeitungsabschnitt sind vorzugsweise zumindest sechs Flügel ausgebildet, so dass eine großflächige Überdeckung der Schneidenbreiten durch die axial benachbarten Schneidenreihen mittels der in Umfangsrichtung nachgeordneten Schneiden gewährleistet ist. Dadurch ist es möglich, dass trotz der kleinen Schaftdurchmesser sechs Schneiden pro Umdrehung über einen großen Bereich der Nutzlänge des Bearbeitungsabschnittes wirksam mit dem Werkstück in Eingriff treten können.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kerndurchmesser und damit auch der Kernquerschnitt in Axialerstreckung von der Stirnseite des Bearbeitungsabschnittes bis zum Aufnahmeabschnitt zunimmt. Am vorderen Ende des Schaftfräsers ist ein relativ geringer Kernquerschnitt des Grundkörpers vorgesehen, von dem aus sich die Vorsprünge und die Schneiden radial nach außen erstrecken. Ungefähr ab dem ersten Drittel der Nutzlänge kann der Kerndurchmesser 50% oder mehr des Flugkreisdurchmessers betragen, bei Schaftfräsern mit einer Einbohrschneide kann ein massiver Kern des Grundkörpers nicht vorhanden sein. Ab der ersten Schneidenreihe, also der stirnseitig angeordneten Schneidenreihen, ist ein Kerndurchmesser von 50% des Flugkreisdurchmessers hinsichtlich der Stabilität und Laufruhe des Werkzeuges vorteilhaft, ohne dass dabei der Spantransport negativ beeinflusst werden würde. Nimmt der Kerndurchmesser, auch Seelenquerschnitt genannt, in Richtung auf den Aufnahmeabschnitt zu, erhöht dies die Stabilität des Werkzeuges weiter.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform eines Schaftfräsers mit sechs Schneidenreihen;
2 eine Variante der Erfindung mit drei Schneidenreihen;
3 eine Darstellung der Schneidenüberlappung in einem Schaftfräser gemäß 1; sowie
4–12 Varianten des Schaftfräsers.
In der 1 ist eine erste Ausführungsform eines Schaftoberfräsers mit einem Grundkörper 1 gezeigt, der einen Aufnahmeabschnitt 2 zur Einspannung in eine Fräsmaschine und einen Bearbeitungsabschnitt 3 aufweist, mit dem das Werkstück bearbeitet werden soll. An dem Aufnahmeabschnitt 2 können Befestigungsmittel oder Befestigungseinrichtungen zur Festlegung an einer angetriebenen Welle der Fräsmaschine vorgesehen sein, die in den Figuren nicht dargestellt sind. An dem in der 1 unteren Ende des Grundkörpers 1 ist der Bearbeitungsabschnitt 3 mit einer Vielzahl von Schneiden 4, 5 dargestellt, die am Umfang des im Vergleich zum Aufnahmeabschnitt 2 dünneren Bearbeitungsabschnitt 3 angeordnet sind. Der Außendurchmesser des Bearbeitungsabschnittes 3 liegt bevorzugt im Bereich kleiner als 20 mm, insbesondere zwischen 6 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 16 mm, so dass eine relativ platzsparende Bearbeitung aufgrund des dünnen Bearbeitungsabschnittes 3 möglich ist.
Die an dem Außenumfang angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden Schneiden 4, 5 sind mit ebenen Schneidplatten als polykristallinem Diamant (PKD) belegt, beschichtet, versehen oder daraus ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 sind jeweils zumindest drei Schneiden 4, 5 in jeder Ebene senkrecht zur Axialerstreckung des Bearbeitungsabschnittes 3 in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet, so dass eine Nennzähnezahl von drei vorhanden ist. Bei Schaftoberfräsern mit PKD-Schneiden 4, 5 bezieht sich die Zähnezahl auf diejenigen Schneiden, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet ist.
In Axialrichtung sind mehrere Schneidenreihen 6 hintereinander angeordnet, um die gewünschte Schnittbreite des Schaftoberfräsers herzustellen. Als Schneidenreihe 6 werden dabei in dem Ausführungsbeispiel diejenigen Schneiden angesehen, die in einer gemeinsamen Bezugsebene enden, sich von da aus in Axialrichtung zumindest bereichsweise, üblicherweise vollständig überdeckend erstrecken und in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind. Eine bereichsweise Überdeckung liegt vor, wenn die oberen und unteren Kanten der in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Schneidplatten in Axialrichtung nicht fluchten, sondern nach oben oder unten überstehen, eine vollständige Überdeckung ist gegeben, wenn die oberen und unteren Kanten der Schneidplatte fluchtend ausgerichtet sind und die Schneidplatten auf einer gemeinsamen Bahn umlaufen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt sechs Schneidenreihen 6 übereinander angeordnet, wobei über die gesamte Nutzlänge des Bearbeitungsabschnittes 3 in jedem Querschnitt senkrecht zur Axialerstreckung oder Drehachse 10 des Werkzeuges mindestens die Nennzähnezahl, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Schneiden 4, 5 in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, von denen pro Schneidenreihe 6 jedoch nur zwei Schneiden 4, 5 zu erkennen sind.
Die einzelnen Schneidenreihen 6 weisen jeweils die gleiche Nennzähnezahl auf, grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass auch Schneidenreihen 6 vorgesehen sind, die eine von der Nennzähnezahl abweichende, vorzugsweise die Nennzähnezahl übersteigende Zähnezahl oder Schneidenzahl aufweisen. Aus Gründen des Gleichlaufes bietet sich eine doppelte Zähnezahl an, wenn eine abweichende Zähnezahl gewählt wird, dies muss aber nicht zwingend erforderlich sein.
Im Ausführungsbeispiel der 1 sind die Schneiden 4, 5 in einem Achswinkel α zur Axialerstreckung oder zur Drehachse geneigt angeordnet, im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Winkel von ca. 20°, Die Achswinkel α sind in einer jeden Schneidenreihe 6 vorzugsweise gleich, so dass gleiche Bedingungen für die gesamte Bearbeitungsdauer unabhängig von der Stellung des Fräswerkzeuges erreicht werden kann. Sowohl der Achswinkel in seiner Größe als auch in seiner Orientierung kann sich von Schneidenreihe 6 zu Schneidenreihe 6 unterscheiden. Im Ausführungsbeispiel gemäß der 1 weist die Stirnseite die erste Schneidenreihe 6 einen positiven Achswinkel α von ungefähr 17° auf, während die axial nachfolgenden Schneidenreihen einen negativen Achswinkel α von ca. 20° aufweisen.
Die stirnseitige, erste Schneidenreihe 6 sieht zudem einen stirnseitigen Freiwinkel vor, so dass das Werkzeug auch stirnseitig schneidend ausgebildet ist. Ebenfalls ist eine Einbohrschneide 8 in der stirnseitigen Schneidenreihe 6 angeordnet, die sich von der Drehachse 10 radial nach außen bis zum Flugkreisdurchmesser des Bearbeitungsabschnittes 3 erstreckt.
In der 2 ist eine Variante der 1 dargestellt, bei der ein grundsätzlich ähnlicher Aufbau vorhanden ist, allerdings sind nur drei Schneidenreihen 6 vorhanden, so dass die Anzahl der Schneidenreihen 6 der Nennzähnezahl entspricht. Auch hier sind die Schneiden 4, 5 als PKD-Schneiden ausgebildet, der Bearbeitungsabschnitt 3 weist einen Außendurchmesser in einem Bereich zwischen 10 mm und 20 mm auf und es sind für jede Schneidenreihe 6 unterschiedliche Achswinkel α vorgesehen. Die stirnseitig angeordnete Schneidenreihe 6 weist einen positiven Achswinkel α auf, gleiches gilt für die nachfolgende Schneidenreihe 6, während die letzte Schneidenreihe 6 einen negativen Achswinkel α aufweist. Die stirnseitige Schneidenreihe 6 sieht ebenfalls einen stirnseitigen Freiwinkel vor, der eine schneidende Bearbeitung auch stirnseitig ermöglicht.
In der 3 ist der Schaftoberfräser gemäß 1 dargestellt, rechts daneben ist die effektive Nutzlänge des Bearbeitungsabschnitts 3 aufgetragen. Die effektive Nutzlänge kann in Bereiche unterteilt werden, in denen über eine Umdrehung des Schaftfräsers die Nennzähnezahl in Eingriff ist, im vorliegenden Fall die Nennzähnezahl Z = 3, und in denen mehr Schneiden wirksam werden. Die Bereiche mit der Nennzähnezahl als wirksame Zähnezahl sind hell dargestellt. Aufgrund der in Umfangsrichtung und in Axialrichtung versetzten und einander überdeckenden Schneidenreihen sind in denjenigen Bereichen, in denen sich die Schneiden überlappen, pro Umdrehung sechs Schneiden in Eingriff, so dass sich eine effektive Schneidenzahl Z = 6 ergibt, was sich durch die dunklen Bereiche in der effektiven Nutzlänge erkennen lässt.
Durch die sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung regelmäßig zueinander versetzte Anordnung der Schneidenreihen 6 bilden sich an der Außenseite des Bearbeitungsabschnittes 3 wendelförmige Muster der Schneiden aus, die nur teilweise dargestellt werden können und durch eine Verbindungslinie 7 in der 3 skizziert dargestellt ist. Innerhalb der Schneidenreihen, vorliegend drei Schneidenreihen, können die Schneiden 4, 5 individuelle Achswinkel aufweisen, so dass ein sich verändernder Achswinkel α der Schneiden 4, 5 im Verlauf der Schneidenreihe verwirklicht werden kann. Um über die gesamte Nutzlänge zumindest die Nennzähnezahl bei einer vollständigen Umdrehung in Eingriff zu haben, enden die Oberkanten der Schneiden der letzten Schneidenreihe auf einer gleichen Höhe, ebenfalls enden die Unterkanten der ersten Schneidenreihe in einer gleichen, gemeinsamen Ebene. Die Ober- und Unterkanten der Schneiden einer Schneidenreihe 6 einen in jeweils einer gemeinsamen Ebene.
In der 4 ist eine Variante der Erfindung in drei Ansichten dargestellt. Der Schaftoberfräser weist insgesamt vier Schneidenreihen 6 auf, von denen die unterste Schneidenreihe 6, also die am unteren Ende des Bearbeitungsabschnittes 3 befindliche Schneidenreihe, einen positiven Achswinkel α aufweist, ebenfalls ist an der stirnseitigen Schneidenreihe 6 ein stirnseitiger Freiwinkel β ausgebildet, so dass mit dem Werkzeug auch stirnseitig geschnitten werden kann. Die sich proximal zum Aufnahmeabschnitt 2 erstreckenden Schneidenreihen 6 sehen einen negativen Achswinkel α vor, das heißt, dass die Orientierung der Achswinkel der ersten Schneidenreihe 6 zu den nachfolgenden Schneidenreihen gegenläufig orientiert ist.
In der linken unteren Darstellung der 4 kann der grundsätzliche Aufbau des Schaftoberfräsers gut erkannt werden. In jeder Schneidenreihe 6 sind drei Schneiden 4, 5, 9 gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnet, die jeweils in einer gemeinsamen Ebene befindlich sind. Alle Schneiden 4, 5, 9 decken den gleichen Axialabschnitt des Bearbeitungsabschnittes 3 ab und weisen Schneidplatten 41, 51, 91 auf, die als separate Schneidplatten 41, 51, 91 ausgebildet sind. Die Schneidplatten 41, 51, 91 sind vorzugsweise aus polykristallinem Diamant hergestellt und sind auf Vorsprünge 42, 52, 92 aufgebracht und daran befestigt, insbesondere aufgelötet oder aufgeklebt. Alternative Materialien zu PKD-Schneidplatten 41, 51, 91 können Schneidplatten aus Hartmetall oder Keramik sein. Die Vorsprünge 42, 52, 92 sind aus dem Grundkörper herausgearbeitet, indem das Material des Grundkörpers soweit entfernt wird, dass die Schneidplatten 41, 51, 91 darauf befestigt werden können. Ein rampenartiger Aufbau der Vorsprünge 42, 52, 92 ist in der perspektivischen Darstellung ebenso wie in der Frontalansicht zu erkennen. Die Vorsprünge 42, 52, 92 dienen zur Befestigung und Aufnahme der auf die Schneidplatten 41, 51, 91 wirkenden Kräfte und sind separat voneinander aufgebaut, so dass Einzelschneiden über die gesamte Nutzlänge des Bearbeitungsbereiches 3 aufgebracht werden können.
Der Schaftoberfräser gemäß 4 weist keine Einbohrschneide auf, so dass sich ein Kerndurchmesser D_k, der auch als Seelenquerschnitt bezeichnet wird, stirnseitig gut erkennen lässt. Der Kerndurchmesser D_K ist der massive Teil des Grundkörpers, von dem aus sich die Schneiden 4, 5, 9 radial nach außen erstrecken. Der Kerndurchmesser D_k weist vorteilhafterweise eine Größe auf, die größer oder gleich der Hälfte des Flugkreisdurchmessers D_f ist, also desjenigen Durchmessers, der während der Rotation des Werkzeuges von den radial äußeren Schneiden überstrichen wird.
Durch die radial und axial versetzte Anordnung der Schneidenreihen 6 ist gewährleistet, dass in jeder Ebene orthogonal zu der Drehachse 10 zumindest drei Schneiden über den gesamten Bearbeitungsabschnitt 3 in Eingriff mit einem Werkstück bringbar sind. Alle Schneiden einer Schneidenreihe 6 liegen in derselben Ebene orthogonal zu der Drehachse 10. Der Kerndurchmesser D_k ist dabei zumindest über eine Länge von zwei Drittel des Bearbeitungsabschnittes 3 proximal zu dem Aufnahmeabschnitt 2 größer oder gleich 50% des Flugkreisdurchmessers D_f, wobei der Kerndurchmesser D_k von der Stirnseite des Bearbeitungsabschnittes 3 in Richtung auf den Aufnahmeabschnitt 2 zunehmen kann.
Eine Variante der Erfindung ist in der 5 dargestellt, in der insgesamt sechs Schneidenreihen 6 an dem Bearbeitungsabschnitt 3 in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind. Die jeweils benachbarten Schneidenreihen 6 sind axial und radial zueinander versetzt angeordnet, so dass in Axialrichtung eine Überdeckung der jeweiligen Schneiden vorliegt, wodurch Teile des Bearbeitungsabschnittes 3 mit sechs Schneiden versehen sind, die mit dem Werkstück in Eingriff bringbar sind. Jede Schneidenreihe 6 weist drei Schneiden auf, so dass insgesamt sechs Flügelreihen 11 an dem Bearbeitungsabschnitt 3 ausgebildet sind, um die Schneidplatten aufzunehmen.
Die Vorsprünge einer Schneidenreihe 6 sind ein einem gleichmäßigen Winkelabstand zueinander angeordnet und regelmäßig zu den benachbarten Schneidenreihen 6 radial versetzt, so dass die Flügelreihen einen wendelartigen Verlauf an der Außenseite des Bearbeitungsabschnittes 3 aufweisen. Auch hier ist eine wendelartige Anordnung der Schneiden vorhanden, eine Verbindungslinie zwischen den Schneidenmittelpunkten axial benachbarter Schneiden gleicher Orientierung der Achswinkel oder eine wendelförmige Form aufweisen.
An dem stirnseitigen Ende des Bearbeitungsabschnittes 3 ist eine Einbohrschneide 8 vorgesehen, die ein Einsenken des Schaftoberfräsers ermöglicht. Die unterste Schneidenreihe 6, also die stirnseitige Schneidenreihe 6, weist einen positiven Achswinkel α auf, während die sich daran anschließenden fünf Schneidenreihen 6 einen negativen Achswinkel aufweisen. Auch hier weist die unterste Schneide einen stirnseitigen Freiwinkel auf, um eine stirnseitige Bearbeitung zu ermöglichen. Die Einbohrschneide 8 ist wie die anderen Schneidplatten ebenfalls als separate, ebene Schneidplatte, vorzugsweise aus PKD, ausgebildet. Die Einbohrschneide 8 ragt radial vom Flugkreisdurchmesser nach innen bis zur Drehachse, so dass eine vollständige stirnseitige Bearbeitung durchgeführt werden kann.
In der 6 ist eine weitere Variante der Erfindung dargestellt. In der linken unteren Darstellung ist neben der Einbohrschneide 8 sehr gut der grundsätzliche Aufbau des Bearbeitungsabschnittes 3 zu erkennen, bei dem Vorsprünge 42, 52 als Aufnahmen für separate Schneidplatten 51 vorgesehen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Schneiden, Vorsprünge, Spanräume und Schneidplatten mit Bezugszeichen versehen, der grundsätzliche Aufbau der Schneiden ist jedoch gleich. Die Vorsprünge 42, 52 sind einstückig aus dem Grundkörper herausgearbeitet. In Bearbeitungsrichtung vor den Schneidplatten 51 sind Spanräume 53 ausgebildet, die an die jeweilige Schneidenbreite, also die Breite der Schneidplatten, angepasst sind. Die Spanräume 43, 53 erstrecken sich zumindest über die gesamte Breite der Schneiden und sind als Taschen oder muldenförmige Vertiefungen ausgebildet, wodurch verhindert wird, dass Späne auf benachbarte Schneiden, also auf Schneiden benachbarter Schneidenreihen, auftreffen und diese beschädigen können. Ebenfalls ist stirnseitig eine Einbohrschneide 6 vorgesehen.
In der rechten unteren Darstellung ist zu erkennen, dass der Bearbeitungsabschnitt 3 zwei Bearbeitungsbereiche 31, 32 aufweist, die bis auf die stirnseitig angeordnete Einbohrschneide 8 identisch aufgebaut sind. Die je Bearbeitungsbereich 31, 32 distale Schneidenreihe weist einen positiven Achswinkel auf, die sich daran anschließenden zwei Schneidenreihen weisen einen negativen Achswinkel auf. Auf diese Weise ist es möglich, zwei gleichartig aufgebaute Werkzeuge übereinander an einem Grundkörper vorzusehen, so dass durch eine axiale Stellbewegung das zweite Werkzeug beispielsweise der zweite Bearbeitungsbereich 32 mit dem Werkstück in Eingriff gebracht wird. Dadurch lässt sich der doppelte Standweg des Werkzeuges erreichen. Neben einer gleichartigen Ausgestaltung der Werkzeuge können auch unterschiedliche Achswinkelorientierungen oder eine unterschiedliche Anordnung der Vorsprünge für Rechts- und Linkslauf vorgesehen sein.
In der 7 ist eine weitere Variante des Schaftoberfräsers gezeigt, bei der die stirnseitige Schneidenreihe 6 einen positiven Achswinkel aufweist, die übrigen drei Schneidenreihen jedoch einen negativen Achswinkel. Eine Einbohrschneide 8 ist vorgesehen.
In der 8 ist lediglich die oberste Schneidenreihe 6 mit einen negativen Achswinkel versehen, die übrigen sich in Richtung der Stirnseite anschließenden Schneidenreihen 6 weisen einen positiven Achswinkel auf.
9 zeigt einen Schaftoberfräser mit einer Einbohrschneide 8 bei der alle Schneiden einen positiven und gleichmäßigen Achswinkel aufweisen.
10 zeigt einen Schaftoberfräser, bei dem alle Schneiden einen negativen Achswinkel aufweisen, eine Einbohrschneide ist nicht vorgesehen.
11 zeigt einen Schaftoberfräser mit vier Schneidenreihen 6, bei denen die beiden distal angeordneten Schneidenreihen einen positiven Achswinkel aufweisen, die beiden proximal angeordneten Schneidenreihen 6 einen negativen Achswinkel aufweisen. Eine Einbohrschneide 8 ist vorgesehen.
In der 12 sind in jeder Schneidenreihe 6 unterschiedliche Achswinkel eingestellt, über jede Schneidenreihe 6 selbst sind die Achswinkel konstant.

Claims

Schaftoberfräser mit einem Grundkörper (1) mit einem Aufnahmeabschnitt (2) zur Einspannung in eine Fräsmaschine und einem Bearbeitungsabschnitt (3), an dem mehrere in Axial- und Umfangsrichtung versetzt angeordnete, segmentierte Schneiden (4, 5) vorgesehen sind, die separate Schneidplatten (41, 51) aufweisen, die an Flügeln (42, 52) befestigt sind, die über den Kerndurchmesser (D_k) radial hinausragen, wobei die Schneidplatten (41, 51) in zumindest drei Schneidenreihen (6) angeordnet sind, in denen die Schneidplatten (41, 51) in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bearbeitungsabschnitt (3) in jedem Querschnitt senkrecht zur Axialerstreckung mindestens drei Schneiden (4, 5) in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, dass die Schneiden (4, 5) zumindest teilweise wendelförmig an dem Bearbeitungsabschnitt (3) angeordnet sind und jeweils einen Spanraum (43, 53) aufweisen und der Grundkörper (1) zumindest in dem sich an den Aufnahmeabschnitt (2) anschließenden Teil des Bearbeitungsabschnittes (3) einen Kerndurchmesser aufweist, der mindestens 50% des Flugkreisdurchmessers (D_f) des Bearbeitungsabschnittes (3) beträgt.
Schaftoberfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (4, 5) aus PKD ausgebildet sind.
Schaftoberfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanräume (41, 51) separat und an die Schneidenbreite angepasst ausgebildet sind.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (4, 5) einer jeden Schneidenreihe (6) einen Achswinkel (α) aufweisen, der von dem Achswinkel (α) einer anderen Schneidenreihen (6) verschieden ist.
Schaftoberfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (4, 5) aller Schneidenreihen (6) einen gleichen Achswinkel (α) aufweisen.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bearbeitungsabschnitt (3) in Axialerstreckung zueinander beabstandete, unabhängige Bearbeitungsbereiche (31, 32) mit gleicher oder gegenläufiger Achswinkelorientierung der Schneiden (4, 5) ausgebildet sind.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (4, 5) der stirnseitigen oder der an den Aufnahmeabschnitt (2) angrenzenden Schneidenreihe (6) eine Achswinkelorientierung aufweisen, die von der Achswinkelorientierung einer anderen Schneidenreihe (6) verschieden ist.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schneiden (4, 5) unterschiedlicher Schneidenreihen (6) einander in Axialrichtung überdeckend angeordnet sind.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (4, 5, 9) in Axialerstreckung in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und die Anzahl der Schneidenreihen (6) der Anzahl der Schneiden (4, 5) in einer Schneidenreihe (6) zumindest entspricht.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenreihen (6) in Umfangs- und Axialrichtung regelmäßig zueinander versetzt sind und eine Verbindungslinie (7) der Mittelpunkte axial benachbarter Schneiden (4, 5) unterschiedlicher Schneidreihen (6) wendelförmig verläuft.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Bearbeitungsabschnittes (3) zwischen 6 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 16 mm liegt.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (4, 5) in einem Achswinkel (α) zu der Axialerstreckung in einem Bereich zwischen 10° und 60° angeordnet sind.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitig am Bearbeitungsabschnitt (3) angeordneten Schneiden (4, 5) mit einem stirnseitigen Freiwinkel (β) ausgeführt sind.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig am Bearbeitungsabschnitt (3) eine Bohrschneide (8) angeordnet ist, die radial bis zu der Drehachse (10) verläuft.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bearbeitungsabschnitt (3) zumindest sechs Flügel (42, 52) ausgebildet sind.
Schaftoberfräser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser (D_k) in Axialerstreckung von der Stirnseite des Bearbeitungsabschnittes (3) bis zum Aufnahmeabschnitt (2) zunimmt.