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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft allgemein Fräser und insbesondere einen Stirnfräser mit einer quadratischen Basisfläche, die in der Lage ist, eine Neunzig-Grad-Schulter in ein Werkstück zu schneiden.
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Beim Fräsen handelt es sich um ein maschinelles Schneidverfahren unter Verwendung eines sich drehenden Werkzeugs. Bei diesem Verfahren erzeugen die Schneidkanten die Schneidbewegung durch ihre Drehung um die mittlere Achse des Werkzeugs. Die Vorschubbewegungen können in verschiedenen Richtungen erfolgen. Sie erfolgen durch das Werkzeug oder durch das Werkstück oder sogar durch beide. Im Gegensatz zum Drehen und Bohren sind die Schneidkanten nicht ständig in Eingriff. Nach einem Schnitt am Werkstück werden sie im ausgerückten Zustand zur Stelle des ersten Schnitts zurückgestellt. Daher können sie abkühlen und die Späne aus den Spanräumen abführen.
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Im Prinzip werden drei verschiedene Fräsvorgänge unterschieden:
Umfangsfräsen, Stirnfräsen und Stirnumfangsfräsen. Beim Umfangsfräsen, das auch als Walzenfräsen bezeichnet wird, handelt es sich um ein Fräsverfahren, bei dem die Hauptschneidkanten, die am Umfang des Werkzeugs liegen, die gewünschte Werkstückoberfläche erzeugen; die Achse des Fräsers erstreckt sich daher parallel zur Arbeitsfläche und senkrecht zur Vorschubrichtung des Fräsers. Beim Stirnfräsvorgang ist die gewünschte herzustellende Werkstückoberfläche diejenige, zu der die Achse des Fräsers senkrecht steht, und in diesem Fall ist die Vorschubrichtung des Fräsers parallel zur hergestellten Werkstückoberfläche. In diesem Fall erfolgt die wichtige Spanentfernung aber auch in erster Linie mit den Hauptschneidkanten, die an der Umfangsfläche angeordnet sind. Die sich am Ende des Werkzeugs befindenden Nebenschneidkanten glätten die gefräste Oberfläche und erzeugen so die Werkstückoberfläche. Beim Stirnumfangsfräsen schließlich erzeugen sowohl die Haupt- als auch die Nebenschneidkanten die gewünschten Werkstückoberflächen.
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Mittels Stirnfräsen lassen sich relativ hochwertige Oberflächen herstellen. Diesbezüglich sind einzig und allein die Nebenschneidkanten für die hergestellte Oberfläche verantwortlich. Sie bewegen sich in einer Ebene und nicht auf einer gekrümmten Arbeitsfläche wie die Hauptschneidkanten, die die Werkstückoberfläche beim Umfangsfräsen erzeugen. Mit geeigneten Stirnfräsen ist eine abschließende feine maschinelle Bearbeitung von flachen Oberflächen möglich. Nach allgemeiner Auffassung wird die Qualität der durch Stirnfräsen erzeugten besonders flachen und glatten Oberflächen im Wesentlichen durch die Form der Schneidkantenecke und durch die Ausrichtung der Nebenschneidkanten bestimmt.
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5–7 zeigen einen herkömmlichen Fräser 100. Bei dem herkömmlichen Fräser 100 hat ein Schneidabschnitt 104 mehrere Hauptschneidkanten 106, die durch eine entsprechende Anzahl von Spiralnuten 108 voneinander getrennt sind. Der in 4 gezeigte Fräser 100 hat zwei Hauptschneidkanten 106 und zwei Spiralnuten 108. Der in 5–7 gezeigte Fräser 100 hat vier Hauptschneidkanten 106 und vier Spiralnuten 108. Umfangsflächenabschnitte des Schneidabschnitts 104 definieren eine zylindrische Mantelfläche 109 des Schneidabschnitts 104. Die Stirnfläche 117 des Schneidabschnitts 104 hat Nebenschneidkanten 107.
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Wie in 5 gezeigt, weist der herkömmliche Fräser 100 auch eine primäre Abstandfläche 110, eine sekundäre Abstandfläche 112 und eine Spannut 114 auf. Darüber hinaus ist ein Endabschnitt 120 der Nebenschneidkanten 107 des herkömmlichen Fräsers 100, von der Stirnfläche 117 aus gesehen, hakenförmig, wie aus 6 hervorgeht.
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Der Fräser 100 dreht sich um eine mittlere Längsachse 116, wie in 6 gezeigt. Im Einzelnen dreht sich der in 6 gezeigte Fräser 100 entgegen dem Uhrzeigersinn um die mittlere Längsachse 116.
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Wie aus 6 und 7 ersichtlich, ist die Ecke 118 des herkömmlichen Fräsers 100 nicht in einem Winkel von 90°, sondern in einem Winkel ausgebildet, der nicht 90° beträgt. Daher schneidet der herkömmliche Fräser 100 eine Schulter nicht in einem Winkel 132 in das Werkstück 200, der 90° genau entspricht, sondern erzeugt eher eine Abfasung im Werkstück 200. Ferner hat der herkömmliche Fräser eine sehr kurze Werkzeugstandzeit, wenn versucht wird, eine 90°-Schulter in das Werkstück 200 zu schneiden. Leider gibt es zahlreiche Metallschneidanwendungen, bei denen das Schneiden einer 90°-Schulter in ein Werkstück wünschenswert wäre.
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Ferner sind aus
DE 696 14 021 T2 ,
JP 2003291024 A ,
DE 11 2004 003 001 T5 sowie
US 2006/0067797 A1 jeweils ein Fräser bekannt, der einen Schneidabschnitt aufweist, welcher sich über die gesamte axiale Länge der Schneide spiralförmig um die Mittelachse erstreckt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fräser bereitzustellen, mit dem es möglich ist eine einwandfreie 90°-Schulter in einem Werkstück auszubilden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Fräser mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Insbesondere ist an der zylindrischen Umfangsfläche des Fräsers eine Freifläche vorgesehen, um eine einwandfreie 90°-Ecke an dem Fräser zu erzeugen, woraus sich ergibt, dass alle Punkte der Schneidkante am äußeren Durchmesser des Fräsers angeordnet sind.
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Bei einem Aspekt umfasst der Fräser einen Schaftabschnitt, einen Schneidabschnitt mit einer zylindrischen Außenfläche, der eine Rotationsachse des Fräsers definiert, mindestens eine Hauptschneidkante, die sich von einer Stirnfläche zum Schaftabschnitt erstreckt, mindestens eine Nebenschneidkante, die an der Stirnfläche des Schneidabschnitts angeordnet ist, die einen äußeren Durchmesser D des Fräsers definiert, und eine Freifläche, die in der zylindrischen Außenfläche in der Nähe einer Ecke des Fräsers ausgebildet ist, so dass die mindestens eine Hauptschneidkante einen Winkel gleich 90° bezüglich der Stirnfläche des Fräsers bildet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden zwar verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, aber die gezeigten bestimmten Ausführungsformen sind nicht als Einschränkung der Ansprüche auszulegen. Es wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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1 ist eine Seitenansicht eines Fräsers nach einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 ist eine isometrische Stirnansicht des Fräsers aus 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung,
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3 ist eine Teilseitenansicht des Fräsers aus 1,
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4 ist eine vergrößerte Teildraufsicht des Fräsers aus 1 mit einer Darstellung der einwandfreien 90°-Ecke zur maschinellen Herstellung einer 90°-Schulter in einem Werkstück nach einer Ausführungsform der Erfindung,
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5 ist eine isometrische Stirnansicht eines herkömmlichen Fräsers,
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6 ist eine Teilseitenansicht des herkömmlichen Fräsers aus 5 und
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7 ist eine vergrößerte Teildraufsicht des herkömmlichen Fräsers aus 5 mit einer Darstellung einer Ecke von weniger als 90°.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es folgen Darstellungen und Erläuterungen zu einem Fräser, mit dem eine 90° Schulter in ein Werkstück geschnitten werden kann. Es wird jedoch angemerkt, dass der Fräser entsprechend der spezifischen Anwendung konfiguriert werden kann und nicht nur auf das Beispiel in den Darstellungen beschränkt ist.
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1–4 zeigen einen Fräser, der allgemein mit 10 angedeutet ist, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Der Fräser 10 weist einen Schaftabschnitt 12 und einen Schneidabschnitt 14 auf. Der Schaftabschnitt 12 hat die Form eines zylindrischen Schafts. Selbstverständlich können auch alle anderen Schaftformen verwendet werden, wie beispielsweise ein Morsekegel-Schaft, ein Steilkegelschaft, ein Weldonschaft oder ein Schaft mit geneigter Spannfläche. Bei dem Fräser 10 hat der Schneidabschnitt 14 mehrere Hauptschneidkanten 16, die durch eine entsprechende Anzahl von Spiralnuten 18 voneinander getrennt sind. Beispielsweise hat der Fräser 10 vier Hauptschneidkanten 16 und vier Spiralnuten 18. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung durch die Anzahl von Schneidkanten und Nuten nicht eingeschränkt wird und dass die Grundlagen der Erfindung mit jeder wünschenswerten Anzahl von Schneidkanten und Nuten ausgeführt werden können.
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Umfangsflächenabschnitte des Schneidabschnitts 14 definieren eine zylindrische Außenfläche 19 des Schneidabschnitts 14. Eine Stirnfläche 15 des Schneidabschnitts 14 hat Nebenschneidkanten 17, die in einem positiven Schneidenwinkel 29 zu einer senkrecht zur mittleren Längsachse 26 verlaufenden Ebene ausgebildet sind, wie in 3 gezeigt. Der Fräser 10 hat einen äußeren Durchmesser D, wie in 4 gezeigt.
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Wie in 2 gezeigt, weist der Fräser 10 auch eine primäre Abstandfläche 20, eine sekundäre Abstandfläche 22 und eine Spannut 24 auf. Außerdem ist ein Endabschnitt 35 der Nebenschneidkanten 17 des Fräsers 10 nicht hakenförmig, sondern von der Stirnfläche 15 aus gesehen gerade, wie in 2 gezeigt.
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Der Fräser 10 dreht sich um eine mittlere Längsachse 26, wie in 3 gezeigt. Wie gezeigt, dreht sich der Fräser 10 entgegen dem Uhrzeigersinn um die mittlere Längsachse 26.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, besteht ein Aspekt der Erfindung darin, dass eine Ecke 28 des Fräsers 10 am Schnittpunkt der Stirnfläche 15 mit einer Freifläche 30 an der Außenfläche 19 des Schneidabschnitts 14 in der Nähe der Ecke 28 ausgebildet ist. Es wird angemerkt, dass die Ecke 28 des erfindungsgemäßen Fräsers 10 nicht in einem Winkel von genau 90° ausgebildet ist, sondern dass der Winkel aufgrund des positiven Schneidenwinkels 29 weniger als 90° beträgt. Der Winkel der Ecke 28 kann sogar ein beliebiger Winkel kleiner 90° sein. Aufgrund der Freifläche 30 kann der Fräser 10 jedoch eine Schulter in einem Winkel 32 von genau 90° in das Werkstück 200 schneiden, weil die Freifläche 30 im Wesentlichen parallel zur mittleren Längsachse 26 des Fräsers 10 verläuft und die Stirnfläche 15 und die Nebenschneidkanten 17 im Gegensatz zum herkömmlichen Fräser 100 aufgrund des positiven Schneidenwinkels 29 nicht am Schneidvorgang teilnehmen.
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Darüber hinaus kann aufgrund der Freifläche 30 ein größerer Teil der Hauptschneidkante 16 auf dem äußeren Durchmesser D des Fräsers 10 angeordnet sein, wodurch sich im Vergleich zu dem herkömmlichen Fräser 100 eine längere Werkzeugstandzeit ergibt.
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Der Fräser 10 kann mittels der folgenden Schritte hergestellt werden:
- 1) Ausbilden der Nuten,
- 2) Schleifen der Stirnfläche,
- 3) Schleifen der Hauptschneidkanten und
- 4) Schleifen der Freifläche in der Nähe der Ecke.
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Die Patente und Veröffentlichungen, auf die hierin Bezug genommen wird, sind hiermit durch Bezugnahme eingegliedert.
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Es wurden zwar derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, aber die Erfindung kann im Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche auf andere Weise ausgeführt werden.