DE19834039A1 - Fräser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fräser zum Bohren und Schneiden eines Gewindes durch Interpolation, mit einem Halteschaft und einem Wirkteil, das zumindest drei längsverlaufende Stege auf­ weist, die durch Spannuten getrennt sind, und deren Endseiten radiale Schneidkanten aufweisen.

Numerisch gesteuerte Maschinen kontrollieren die Bewegungen ei­ nes Werkzeuges in mehr als drei Achsen und ermöglichen es ins­ besondere, sogenannte spannende Bearbeitungen "durch Inter­ polation" durchzuführen, bei denen das Werkzeug, das sich sei­ nerseits um seine Längsachse dreht und einer Vorschubbewegung unterzogen wird oder nicht, auch um eine parallel zu seiner Ro­ tationsachse verlaufende Achse bewegt wird.

Um derzeit eine mit einem Gewinde versehene Ausbohrung herzu­ stellen, ist es notwendig, zunächst die Bohrung, beispielsweise mittels eines Fräsers, herzustellen und dann das Gewinde mit­ tels eines Werkzeuges zu schneiden, dessen Vorschub in Längs­ richtung mit der Gewindesteigung in Beziehung steht.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen Fräser bereitzu­ stellen, der es im Rahmen einer spanenden Bearbeitung mit In­ terpolation ermöglicht, diese beiden Vorgänge gleichzeitig durchführen zu können, um so die für diese Bearbeitungsvorgänge aufgebrachte Zeit zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten Fräsers dadurch gelöst, daß zumindest einer der Stege in Längsrichtung durch eine Schneidlippe zur Vervollständigung des durch die radialen Schneidkanten bewirkten Bohrvorgangs berandet ist, während zumindest zwei weitere Stege, die die Vor- und Endbearbeitung des Gewindeschneidens bewirken, jeweils von ihrem äußeren Ende aus zum Halteschaft hin verlaufend ei­ nerseits eine Schneid- und Positionierlippe gleichen Durchmes­ sers wie die Schneidlippe des zuvor genannten Stegs und ande­ rerseits eine schneidende Zahnung aufweisen, die aus mehreren Zähnen gebildet wird, und daß die Zähne der vorbearbeiteten Zahnung an ihrem Scheitel abgestumpft sind.

Wenn dieses Werkzeug zur Durchführung einer spanenden Bearbei­ tung durch Interpolation verwendet wird, d. h. gleichzeitig ei­ ner schnellen Rotation um seine Längsachse, einer Kreisbewegung um eine zu seiner Längsachse parallelen Achse und einer mit der Gewindesteigung des herzustellenden Gewindes in Beziehung ste­ henden längsgerichteten Vorschubbewegung unterzogen wird, dringt seine Endseite, die mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Berührung kommt, in Längsrichtung in dieses ein, wobei es mittels seiner längs verlaufenden Schneidlippe voranschreitend eine zylindrische Bohrung von größerem Durchmesser als seinem eigenen Durchmesser bildet. Im weiteren Verlauf leiten die er­ sten Zähne der abgestumpften Zahnung das Gewindeschneiden ein, d. h. diese erzeugen in der zylindrischen Wand Rillen mit einem abgestumpften Boden, die mittels der ersten vollständigen Zähne der Zahnung für die Endbearbeitung fertig bearbeitet werden.

Ein solches Werkzeug kann unterschiedslos zur Herstellung von mit einem Gewinde versehenen Sackloch- oder durchgehenden Boh­ rungen verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist jede Lippe der radialen Schneidkanten mit einer eine Fase bildenden Schneidkante verse­ hen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegt die Länge der Schneid- und Positionierlippe des gezahnten, die Vorbearbeitung des Gewindes bewerkstelligenden Stegs im Bereich zwischen dem Ein- und Dreifachen der Steigung des Gewindes.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Schneid- und Positionierlippe auf dem Steg, der die Endbearbeitung des Gewindeschneidens bewirkt, länger als auf dem Steg für die Vor­ bearbeitung.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Länge der Schneid- und Positionierlippe des gezahnten Stegs, der die End­ bearbeitung des Gewindeschneidens bewerkstelligt, gleich der Länge der Schneid- und Positionierlippe des Stegs mit den abge­ stumpften Zähnen, erhöht um einen Betrag im Bereich zwischen dem Ein- und Dreifachen der Gewindesteigung.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegt die Höhe der abgestumpften Zähne im Bereich zwischen einem Viertel und Drei­ viertel der Höhe eines Zahnes für die Endbearbeitung.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Zähne einen Querschnitt auf, der demjenigen des herzustellenden Ge­ windes entspricht.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen die Zähne einen Gewindefußdurchmesser auf, der gleich dem Durchmesser der vorangehenden Schneidlippe ist.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Zähne der Zahnungen radial angeschrägt und mit der Steigung des herzustellenden Gewindes in Beziehung stehend in Längsrichtung versetzt sind.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn durch zumindest einen der Ste­ ge in Längsrichtung ein Kanal zur Zuführung einer Schneidflüs­ sigkeit durchgeht, der in der Endseite dieses Stegs mündet.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Stege ge­ rade oder schraubenlinienförmig.

Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Endseiten der Stege zur Bil­ dung der radialen Schneidkanten angeschliffen und angeschrägt sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Schneid- und Positionierlippe der gezahnten Stege gerade.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn sich die Schneidlippe, die den durch die radialen Schneidkanten bewirkten Bohrvorgang vervoll­ ständigt, über die Gesamtlänge des Stegs erstreckt, an dem sie vorgesehen ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in ihrer jeweils ange­ gebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorlie­ genden Erfindung zu verlassen.

Ausgewählte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden hiernach mit Bezug auf die Figuren näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fräsers mit vier geraden Stegen;

Fig. 2 eine Ansicht auf die Endseite des Fräsers in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Fräsers in Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Fräsers mit drei Stegen;

Fig. 5 eine Ansicht auf die Endseite des Fräsers in Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Fräsers mit sechs Stegen; und

Fig. 7 eine Ansicht auf die Endseite des Fräsers in Fig. 6.

Alle in der Zeichnung dargestellten Fräser weisen einen Halte­ schaft 1 und ein Wirkteil 2 auf, das zumindest drei durch Span­ nuten 3 begrenzte Stege aufweist.

Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Stege gerade, diese können jedoch auch schraubenlinienförmig sein.

In den Fig. 1 bis 3 weist der Fräser vier Stege 4a, 4b, 4c und 4d auf, deren Endseiten senkrecht auf der Längsachse des Fräsers stehen. Wie Fig. 2 zeigt, ist jede Endseite mit einer Anschrägung 6 angeschliffen, um eine radiale Schneidkante 7 zu bilden. Auf jedem Steg ist die Schneidkante 7 nach außen durch eine schräge Schneidkante 8 verlängert, die eine Fase bildet.

Erfindungsgemäß ist zumindest eine und sind hier zwei Stege, nämlich die Stege 4a, 4c in Längsrichtung und über ihre Gesamt­ länge, wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, durch eine Schneidlippe 5 berandet, die bei 9 angeschrägt ist. Diese Schneidlippe 5 ist dazu vorgesehen, eine spanende Bearbeitung senkrecht zu derjenigen durch die Schneidkanten 7 zu bewirken, die eine Ausbohrung mit einer zylindrischen Wand ergibt, deren Radius gleich der Summe aus dem Fräserradius und dem Interpo­ lationsradius des Fräsers ist.

Der Steg 4b, der dazu vorgesehen ist, die Vorbearbeitung des Gewindeschneidens zu bewirken, weist, wie Fig. 1 und 3 zei­ gen, vom freien Ende des Fräsers aus zum Halteschaft 1 hin ver­ laufend einerseits eine gerade Lippe 10 und andererseits eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 12 versehene Zahnung auf. Die Lippe 10 erstreckt sich über eine Länge L1, deren Betrag im Be­ reich zwischen dem Ein- und Dreifachen der Steigung P der Zah­ nung 12 liegt. Der Durchmesser D der zylindrischen Hüllfläche, die der Fräser beschreibt, wenn er sich um seine Längsachse dreht, entspricht dem Durchmesser des Gewindefußes der Zahnung 12.

Die Zahnung 12 ist abgestumpft, d. h. sie erstreckt sich radial über eine Höhe h, die im Bereich zwischen einem Viertel und Dreiviertel der normalen Tiefe H des Gewindes liegt. In dem dargestellten Beispiel beträgt der Wert von h etwa die Hälfte von dem Wert von H.

Fig. 2 zeigt, daß jeder Zahn 12a der Zahnung mit einer Anschrä­ gung 15 versehen ist.

Schließlich weist der Steg 4d an seinem freien äußeren Ende ei­ ne gerade Kante 16 auf, der eine Zahnung 18 folgt. Die Kante 16 beschreibt eine zylindrische Hüllfläche desselben Durchmessers D wie die Kante 10. Sie erstreckt sich über eine Länge L2, die gleich L1 ist, erhöht um einen Betrag des Ein- bis Dreifachen der Gewindesteigung P. Die Zahnung 18 weist einen Zahnfußdurch­ messer auf, der gleich dem Durchmesser D der Kante 16 ist. Ihre Zähne 18a sind vollständig und weisen demnach eine Höhe H auf, die der Tiefe des Gewindes entspricht, das hergestellt werden soll. Die Zähne 18a liegen auf denselben Schraubengängen wie diejenigen 12a der Zahnung 12.

Diejenigen Zähne 12a zur Vorbearbeitung, die der geraden Lippe 10 am nächsten liegen, können eine geringere Höhe aufweisen, die zunehmend bis zu dem Betrag h wächst, um die Vorbearbeitung zu erleichtern.

Fig. 2 zeigt, daß jeder Zahn 18a mit einer Anschrägung 19 ver­ sehen ist.

Wie Fig. 2 im Detail zeigt, geht schließlich durch manche Ste­ ge, beispielsweise durch die Stege 4a, 4c, jeweils ein innerer Kanal 21 durch, der in der Endseite des Fräsers mündet, und der in dem Schaft 2 mit komplementären Kanälen verbunden ist, die die Zuführung einer Schneidflüssigkeit in den Fräser ermögli­ chen.

Wenn dieser Fräser um seine eigene Achse in Rotation versetzt, um eine zu seiner eigenen Achse parallelen Achse auf einer kreisförmigen Bahnkurve bewegt und gleichzeitig einer längsge­ richteten Vorschubbewegung unterworfen wird, dringt seine End­ seite, d. h. dringen die Schneidkanten 7, in das Werkstück ein und ermöglichen aufgrund der Fase 8 und der Schneidlippe 5 eine spanende Formung einer Fase und einer zylindrischen Fläche.

Wenn die ersten abgestumpften Zähne 12a mit der bearbeiteten Wand in Berührung kommen, bewirken diese die Vorbearbeitung des Gewindes, das durch die Zähne 18a der Zahnung 18 fertiggestellt wird. In der Praxis werden die Vorbearbeitung und die Endbear­ beitung des Gewindeschneidens durch die drei ersten Zähne jeder Zahnung bewirkt.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß es dieses Werkzeug wohl ermöglicht, das Bohren, das Fasen, das Vorbearbeiten und das Endbearbeiten einer zylindrischen, mit einem Gewinde versehenen Bohrung gleichzeitig durchzuführen.

Die Schneidkanten 7 und 5 und die Zahnungen 12 und 18 können auf herkömmliche Weise durch Schleifen der Spannuten 4 ange­ schliffen werden. Das Werkzeug kann auch angeschliffen werden, indem durch Schleifen die ersten Zähne jeder Zahnung 12 und 18 zur Vorbearbeitung bzw. zur Endbearbeitung entfernt werden.

Fig. 4 und 5 zeigen, daß die Erfindung auf einen Fräser mit drei Stegen 20a, 20b, 20c angewendet werden kann. In diesem Fall trägt der Steg 20a die Schneid- und Bohrlippe 5, der Steg 20b bewirkt die Vorbearbeitung und der Steg 20c die End­ bearbeitung des Gewindes.

Fig. 6 und 7 stellen einen Fräser mit sechs Stegen dar, der je­ weils diametral gegenüberliegend zwei Stege 22a mit den Schneidlippen 5, zwei Stege 22b für die Vorbearbeitung und zwei Stege 22c für die Endbearbeitung des Gewindes aufweist.

Die Anzahl der die "Zähne" des Fräsers ausbildenden Stege kann in Abhängigkeit vom Durchmesser und von dem zu bearbeitenden Material variieren. Ebenso ist das Material, aus dem der Fräser gefertigt ist, an das zu bearbeitende Material angepaßt.

Claims (14)

1. Fräser zum Bohren und Schneiden eines Gewindes durch In­ terpolation, mit einem Halteschaft (1) und einem Wirkteil (2), das zumindest drei längsverlaufende Stege (4a, 4b, 4c, 4d; 20a, 20b, 20c; 22a, 22b, 22c) aufweist, die durch Spannuten (3) getrennt sind, und deren Endseiten radiale Schneidkanten (7) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Stege (4a; 20a; 22a) in Längsrichtung durch eine Schneidlippe (5) zur Vervollständigung des durch die radialen Schneidkanten (7) bewirkten Bohrvor­ gangs berandet ist, während zumindest zwei weitere Stege (4b, 4d; 20b, 20c; 22b, 22c), die die Vor- und Endbearbei­ tung des Gewindeschneidens bewirken, jeweils und von ihrem äußeren Ende aus zum Halteschaft (1) hin verlaufend einer­ seits eine Schneid- und Positionierlippe (10, 16) dessel­ ben Durchmessers wie die Schneidlippe (5), und anderer­ seits eine schneidende Zahnung (12, 18) aufweisen, die aus mehreren Zähnen (12a, 18a) gebildet wird, und daß die Zäh­ ne (12a) der vorbearbeitenden Zahnung (12) an ihrem Schei­ tel abgestumpft sind.

2. Fräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lippe der radialen Schneidkanten (7) mit einer eine Fase bildenden Schneidkante (8) versehen ist.

3. Fräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schneid- und Positionierlippe (10) des ge­ zahnten, die Vorbearbeitung des Gewindes bewerkstelligen­ den Stegs (4d; 20b; 22b) im Bereich zwischen dem Ein- und Dreifachen der Steigung des Gewindes liegt.

4. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneid- und Positionierlippe (16) auf dem Steg (4b; 20c; 22c), der die Endbearbeitung des Gewin­ deschneidens bewirkt, länger ist als auf dem Steg (4b; 20b; 22b) für die Vorbearbeitung.

5. Fräser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schneid- und Positionierlippe (16) des gezahnten Stegs (4b; 20c; 22c), der die Endbearbeitung des Gewinde­ schneidens bewirkt, gleich der Länge der Schneid- und Po­ sitionierlippe (10) des Stegs (4d) mit den abgestumpften Zähnen (12a), erhöht um einen Betrag im Bereich zwischen dem Ein- und Dreifachen der Gewindesteigung ist.

6. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Höhe der abgestumpften Zähne (12a) im Bereich zwischen einem Viertel und Dreiviertel der Höhe eines Zahnes (18a) für die Endbearbeitung liegt.

7. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zähne (12a, 18a) einen Querschnitt auf­ weisen, der demjenigen des herzustellenden Gewindes ent­ spricht.

8. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zähne (12a, 18a) einen Gewindefußdurch­ messer aufweisen, der gleich dem Durchmesser der vorange­ henden Schneid- und Positionierlippe (10, 16) ist.

9. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zähne (12a, 18a) der Zahnungen (12, 18) radial angeschrägt und mit der Steigung des herzustellen­ den Gewindes in Beziehung stehend in Längsrichtung ver­ setzt sind.

10. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch zumindest einen der Stege (4a-4d; 20a- 20c; 22a-22c) in Längsrichtung ein Kanal (21) zur Zufüh­ rung einer Schneidflüssigkeit durchgeht, der in der End­ seite dieses Stegs mündet.

11. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stege (4a-4c; 20a-20c; 22a-22c) gerade oder schraubenlinienförmig sind.

12. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Endseiten der Stege (4a-4d; 20a-20d; 22a-22d) zur Bildung der radialen Schneidkanten (7) ange­ schliffen und angeschrägt sind.

13. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneid- und Positionierlippe (10, 16) der gezahnten Stege (4b, 4c; 20b, 20c; 22b, 22c) gerade sind.

14. Fräser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Schneidlippe (5) über die Gesamt­ länge des zumindest einen Stegs (4a; 20a; 22a) erstreckt.