DE2610006A1

DE2610006A1 - Mittig schneidender stirnfraeser

Info

Publication number: DE2610006A1
Application number: DE19762610006
Authority: DE
Inventors: David Alan Hopkins
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1976-09-23
Also published as: DE2610006B2; IT1057953B; JPS51113266A; CA1034356A; BR7601481A; FR2303629B1; GB1536966A; JPS5344270B2; US3938231A; FR2303629A1

Description

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du. ing. H. NEGENDANK (-1073) · DIPX.-ING. II. IIATJCK · dipi,.-phys. W. SCHMITZ dipping. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT · dip:l.-fhys. W. CARSTENS

HAMBUHG-MÜNCHEN *? R 1 Π Π Π R

ZUSTELI-TJNGSANSCHRIFT: 2000 HAMBUKG 30 · NEUSR WAII, 41 telefon (04O) 30 74 2S und 30 4115

TEiBGR. NEGEDAPATENT HAMBUHG

The Valeron Corporation sooo München 2 · mozartstb. 23

20800 Coolidge Highway telefon (oso) 538 osse

IEIEGB, NEGEDATATENT MÜNCHEN

Detroit (Oak Park),

Mich. 48237 HAMBURG, _{Q# März}

USA

Mittig schneidender Stirnfräser

Die Erfindung bezieht sich auf einen mittig schneidenden Stirnfräser mit schaltbarem Einsatz, der zum axialen Einsenken in massives Material oder zum Seitenschneiden benutzt werden kann. Der mittig schneidende Einsatz, welcher Eckradien aufweist, ist 3o angeordnet, daß die axiale Mittellinie des ¥erkzeugschaftes den inneren Eckradius überschneidet. Ein

Freiwinkel,

einzelner viereckiger Einsatz mit seitlichem / dessen Schneidseite in einer radialen Ebene liegt, bietet abwechselnd wirksame Schneidkanten für axialen und/oder radialen Vorschub} wahlweise vollführt ein zweiter, diametral gegenüberliegend angeordneter, identischer Einsatz, der radial außerhalb des mittig schneidenden Einsatzes liegt, Seitenschneidfunktionen und äußerste axiale Schneidfunktionen.

Einstellbare Schneideinsätze, die unter Verwendung von hartem, abnutzungsbeständigem Material, wie beispielsweise gesintertem

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I)HESDNEH BANKAO, BAMUCHO (BLZ 200 800 00> NH. 033 00 3Ö · POSTSfItBCKUMD. 2S12-200 PKDTSCH1. I.ANK AO. UAMBOnQ (BLZ 200 700 00) NB. OiS /28-197

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Wolframkarbid hergestellt werden, können nicht mit gutem Erfolg mit scharfen Vierkantecken auf der axialen Mittellinie des mittig schneidenden Endfräsers versehen werden, da die hohe Spandruckbelastung am Mittelpunkt bei Schneidgeschwindigkeiten von Null oder nahezu Null zu einem sofortigen Spitzenbruch führt. In ähnlicher ¥eise führt, wenn sich die radiale Schneidkante über den Mittelpunkt hinwegerstreckt, so daß sich die scharfe Schneidspitze zurückbewegt, der auf die scharfe Spitze wirksame Rückwärtszug zu einem sofortigen Spitzenbruch. Demgemäß waren Stirnfräser mit einstellbaren Einsätzen in ihrer Verwendung bisher· allgemein auf das Blindbohren oder Seitenschneiden beschränkt, wo das Problem der Mittelspitze nicht kritisch ist oder gar nicht auftritt.

Der am nächsten kommende Stand der Technik ist wie folgt: US-Patente 3 125 799, 3 5^0 323 und 3 158 922.

Erfindungsgemäß wird festgestellt, daß durch Vorsehen des bekannten Eckradius auf einem viereckigen schaltbaren Einsatz aus Tfolframkarbid mit positivem Spanwinkel und sorgsames Anordnen der Einsatztasche in der Kehle eines Endfräsers bei einem radialen Spanwinkel von Null Grad, einem axialen Spanwinkel von Null Grad und einem Anstellwinkel von Null Grad und bei Anordnung der nicht im Betrieb befindlichen Mittigschneidkante leicht über den Mittelpunkt hinaus, so daß die axiale Mittellinie den Eckradius schneidet, vorzugsweise im Bereiche der äußeren zwei Drittel dieses Radius, die Schneidbeanspruchung an oder in der Nähe einer solchen Überschneidung

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bei einer Schneidgeschwindigkeit von Null in einer niedrigen Größenordnung liegt, die nicht ausreicht, die abgerundete Schneidspitze zu beschädigen. Der leichte konische Vorsprung, der am Mittelpunkt eines Senkschnitts von begrenzter Tiefe verbleibt, kann entweder unbedeutend sein oder durch einen einfachen sekundären Vorgang leicht entfernt -werden.

Ein Stirnfräser mit einem einzigen viereckigen schaltbaren Einsatz kann sowohl zum Senkschneiden als auch zum Seitenschneiden benutzt werden; es kann auch durch Verwendung· eines zweiten, diametral gegenüberliegenden identischen Eins itzes, der mit radialem Abstand von dem mittig schneidenden Einsatz nach außen liegt, ein Bereich genau genormter Durchmesser mit Einsätzen genormter Größen erreicht werden, indem man lediglich die radial äußere Tasche in entsprechend abgestuften Stellungen anordnet.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen mittig schneidenden Stirn- und Seitenfräser gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Stirnfräsers,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Stirnfräser gemäß der Erfindung mit doppeltem Einsatz,

Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 gezeigten Stirnfräsers,

Fig. 5 eine Endansicht eines solchen Stirnfräsers mit doppeltem Einsatz, und 6 0 9 8 3 9 / D 3 4 5

Fig. 6 eine vergrößerte Teilansicht zur Darstellung einer Tasche in einem Stirnfräser mit einem darin angeordneten viereckigen Einsatz mit positivem Spanwinkel gemäß der Erfindung.

Nach den Figuren 1 und 2 weist ein Stirnfräser 10 mit einem zylindrischen Schaft 11 ein gekehltes Ende 12 auf, welches eine Tasche mit einem Boden 13 und Seitenanlageflächen 14 und 15 für einen schaltbaren viereckigen Einsatz 16 mit Seitenfr eiwinkeln enthält (in der Technik gelegentlich als Einsätze mit positivem Schneidwinkel bezeichnet), der mit herkömmlichen abgerundeten Ecken 17 versehen ist. Der Einsatz wird durch eine konisch abgeschrägte Kopfsteckschraube 18 vom Typ Allen in der Tasche gehalten, welche so angeordnet ist, daß sie eine konische mittlere Senkbohrung in dem Einsatz erfaßt und beim Anziehen den Einsatz gegen den Bodensitz und im Winkel gegen beide· Seitenwände 14 und 15 der Tasche drückt. Die benachbarten nicht im Betrieb befindlichen Schneidkanten des Einsatzes erstrecken sich leicht über die Seitenanlageflächen 14 und 15 hinaus, welche an dem Boden einer bogenförmigen spanführenden . Wand 19 enden, die in den ringförmigen Kopf 12 eingeschnitten ist, der auch durch ein Paar planarer Winkelschnitte 20 und 21 ausgenommen ist.

Die nicht im Betrieb befindliche Schneidkante 22, welche die Wand 15 der Tasche berührt, erstreckt sich leicht über den Mittelpunkt und über die axiale Mittellinie 23 des Stirnfräsers hinaus, die, wie im Anschluß hieran in Verbindung mit Fig. 6 ausführlicher beschrieben wird, die abgerundete Ecke 17 des

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Einsatzes überschneidet, so daß bei axialem Vorschub des Endfräsers in ein massives Stück Ausgangsmaterial hinein die radial verlaufende Schneidkante Zh des Einsatzes ein zylindrisches Loch mit einer planaren Endwand schneidet, sowie mit einem Eckradius entsprechend dem Einsatz und einem mittleren leicht konischen Vorsprung entsprechend dem abgerundeten Abschnitt der Spitze des Einsatzes auf der Schneidseite der axialen Mittellinie.

Die Fign. 3» ^ und 5 zeigen die Ausführung des Endfräsers mit doppeltem Einsatz; hier ist der zylindrische Schaft 31 bei 32 leicht ausgenommen, um einen etwas kleineren Einsatz 33 als den in Fig. 1 gezeigten aufzunehmen, welcher in anderer Hinsicht in einer ähnlichen Tasche untergebracht ist, die einen Boden und Seitenanlageflachen aufweist, die in der Lage sind, den Einsatz zum mittigen Schneiden in Stellung zu bringen, wie es in der Ausführungsform nach Fig. 1 der Fall war. In diesem Fall liegt der zweite schaltbare Schneideinsatz 3^-f ähnlich wie der mittig schneidende Einsatz 33» m±t seiner Schneidseite in einer radialen Ebene, die beiden Einsätzen gemeinsam istj jedoch ist der zweite Einsatz ^h in einer Stellung angeordnet, die relativ zu dem Einsatz 33 und der Mittellinie des Stirnfräsers radial nach außen verschoben ist, so daß die radial äußerste Schneidkante 35 sich außerhalb des zylindrischen Kopfes 36 ex'streckt und den effektiven Durchmesser jedes beliebigen axialen Senkschnitts wie auch die wirksame Schneidkante für jeden beliebigen Seitenschnitt festlegt. Die entsprechenden Stirnschneidkanten 37 und 38

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fluchten miteinander und sind in dem Überlappungsbereich "während des axialen Vorschubs gleichmäßig "wirksam, wobei der Mittelabschnitt lediglich durch den Einsatz 33 und das äußere Umfangsende lediglich durch den Einsatz jk geschnitten wird. Wie am besten in Fig. 5 gezeigt, gestattet die radial versetzte Anordnung des äußersten Einsatzes "$h die Bildung einer Spanlücke 391 die dem Einsatz 33 zugeordnet ist, und einer Spanlücke 4θ, die dem Einsatz Jk zugeordnet ist, ohne den dazwischenliegenden mittleren Steg 4i zu zerstören, der eine Verbindung darstellt und die Starrheit des Stirnfräsers verstärkt.

Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines viereckigen Einsatzes 42 für "positiven Schnittwinkel" mit abgerundeten Ecken 43 und mit nicht in Betrieb befindlichen Seiten 44 und 45, die jeweils gegen radial verlaufende und axial verlaufende Taschenwände 46 und 47 in dem Ende 48 eines Stirnfräsers aufsitzen, der von der Spannschraube 50 zur Anlage seiner Spitze in Eingriff gebracht wird, welche sich durch den Einsatz und die konisch gesenkte Oberfläche 52 hindurcherstreckt, die von dem konischen Kopf der Spannschraube erfaßt wird. Eine kritische Beziehung besteht zwischen der Anordnung der mittig schneidenden Spitze 43 und der axialen Mittellinie 53» die ein Hauptmerkmal der Erfindung darstellt. Die axial verlaufende, nicht in Betrieb befindliche Schneidkante 45 ist, wie gezeigt, mit Bezug auf die Achse 53 vorzugsweise leicht über den Mittelpunkt hinaus angeordnet, um ein sauberes Mittenschneiden sicherzustellen, mit nur einem leichten ungeschnittenen mittleren

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konischen Vorsprung am Boden eines jeglichen axialen Blindschnittes entsprechend dem abgerundeten Abschnitt $k auf der Schneidseite der Spitze 43» welcher sich von der planaren radialen Oberfläche forterstreckt, die von der wirksamen Schneidkante 55 erzeugt wird. Ein solcher kleiner Vorsprung, der an dem Punkt der Überschneidung der Achse 53 mit der Spitze 4 3 endet, bildet eine unzureichende Kantenbelastung auf dem Einsatz, um die Spitze zu beschädigen, und keinen Widerstand gegenüber dem sich zurückbewegenden, über die Mitte hinaus verlagerten Abschnitt der Spitze A-3» der sich in dem Freibexeich des axialen Schnittes befindet. Es ist wichtig, daß die Achse 53 die abgerundete Ecke h"} an einem Punkt radial innerhalb ihrer Berührung mit der linearen Schneidkante 55 überschneidet, vorzugsweise innerhalb eines radialen Bereiches, der sich über zwei Drittel der Abrundung der Spitze von der nicht in Betrieb befindlichen Schneidkante 45 aus erstreckt, so daß wenigstens ein Drittel der radialen Abmessung der Spitze h$ &^uf der Schneidseite $k der Achse liegt. Die andere Grenze der Einsatzeinstellung begünstigt wenigstens eine Feststellung leicht über, den Mittelpunkt hinaus, das heißt in der Größenordnung von 0,010 Zoll bei einem normalen Bereich von Eckradien der Größenordnung von i/6h Zoll bis 1/32 Zoll, was einen befriedigenden Schneidbetrieb erbringt bei einer Vorschubgeschwindigkeit in der Größenordnung von 0,003 Zoll bis 0,010 Zoll je Umdrehung.

Im Falle eines Stirnfräsers mit einem einzigen Einsatz, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, bildet die Kante 56 eine

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zweite wirksame Schneidkante zum Seitenschneiden, so daß dasselbe Werkzeug in der Lage ist, sich axial in ein massives Material bis zu jeder beliebigen Tiefe innerhalb der Einsatzgröße einzusenken, gefolgt von einem Seitenschnitt j umgekehrt kann das Werkzeug einen Seitenschnitt innerhalb der Tiefe des Einsatzes durchführen, gefolgt von einem Senkschnitt bis zu einer beliebigen zusätzlichen Tiefe.

Wenn ein zweiter Einsatz zur Anwendung kommt, wie in der Ausführungsform nach den Fign. 3» ^- und 5» dann bestimmt seine radial nach außen verschobene Anordnug den Durchmesser des Loches für axiale Senkschnitte, und seine radial äußere Kante entsprechend der Kante 56 bildet die wirksame Schneidkante für Seitenschnitte. Die einzige Begrenzung für die Ausdehnung der radialen Verschiebung des zweiten Einsatzes relativ zu dem mittig schneidenden Einsatz besteht darin, daß die Stirnschneidkanten 55 sich an den Eckraciien überlappen müssen, um einen kontinuierlichen planaren Stirnseitenschnitt vorzusehen. Es kann somit leicht ein .Bereich von Schneiddurchmessern vorgesehen werden, indem man zwei gleiche Einsätze genormter Größe verwendet und eine Reihe fortschreitend zunehmender radialer Außentaschenstellungen für den zweiten Einsatz schafft,

Während die in den Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsformen die Einsätze mit einem Spanwinkel von radial 0 , axial 0 und einem Anschnittwinkel von 0 zeigen, ist es auch möglich, eine Tasche für die inneren Schneideinsätze vorzusehen, die einen positiven oder negativen axialen Span-

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winkel bilden, "wie zum Beispiel für besonders weiche oder besonders zähe Materialien; ähnlich kann aixch die äußere Schneideinrichtung für ähnliche Zwecke entsprechend mit einem positiven oder negativen radialen Spanwinkel versehen werden} jedoch umfaßt die Anwendung eines Einsatzes mit positivem Spanwinkel bei einem radialen Spanwinkel, einem axialen Spanwinkel und einem Anschnittwinkel von O den breitesten mittleren Bereich der Schneidanforderungen und wird bei einer Standardausführung von Stirnfräsern, die zum Seitenschneiden und mittigen Stirnfräsen in der Lage sind, bevorzugt.

Um eine glatte, sauber "gestrichene" ("wiped") Stirnseite sicherzustellen, falls ein Seitenscnnitt mit Doppeleinsätzen durchgeführt wird, wird der radial äußere Einsatz vorzugsweise um 0,001 bis 0,003 Zoll axial vor dem inneren angeordnet, um jegliche mittlere Kammbildungen zu vermeiden, die in dem Versuch, beide Kanten in derselben radialen Ebene anzuordnen, durch einen Toleranzfehler entstehen könnten.

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Claims

Ansprüche :

ι 1 J Mittig schneidender Stirnfräser mit einstellbarem Einsatz, gekennzeichnet durch einen Schaft, eine Tasche,an dem einen Ende des Schaftes, die zum Feststellen eines einstellbaren vieleckigen Einsatzes ausgebildet ist, "wobei diese Tasche ¥andeinrichtungen zum Feststellen des Einsatzes derart aufweist, daß sich eine Schneidkante radial erstreckt, eine nicht in Betrieb befindliche Kante radial am weitesten nach innen liegt und die Achse des Endfräsers eine die Kanten verbindende, mittlere Überbrückungsecke überschneidet.
2. Stirnfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschneidung innerhalb des Bereiches von 2/3 der Ecke, gemessen radial von der nicht in Betrieb befindlichen Kante aus, auftritt. ■ '
3· Stirnfräser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecke bogenförmig ist.
h. Stirnfräser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmige Ecke mit einer Krümmung von im wesentlichen konstantem Radius versehen ist, welche jeweils die Kanten berührt·
5« Stirnfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche für einen Vierkanteinsatz mit Seitenfreiwinkel geeignet ist.

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6. Stirnfräser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er mit der radial nach außen gelegenen Schneidkante des Einsatzes zum Seitenschneiden geeignet ist.
7» Stirnfräser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Tasche für einen zweiten einstellbaren vieleckigen Einsatz, der radial nach außen liegt und den erstgenannten Einsatz überlappt.
8. Stirnfräser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine

mit konischem Kopf versehene Schraube, die in der Lage ist, einen konisch gesenkten, mit einer Mittelöffnung versehenen Einsatz in der Tasche zu befestigen.
9. Stirnfräser nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Spanlücke, die sich von der Tasche axial nach hinten erstreckty sowie eine bogenförmige Oberfläche, die am Außenumfang des Stirnfräsers endet.
10. Stirnfräser nach Anspruch 91 gekennzeichnet durch eine zweite Tasche für einen zweiten, diametral gegenüberliegenden Einsatz, der relativ zu dem erstgenannten Einsatz radial nach außen liegt, wobei diese zweite Tasche eine ihr zugeordnete Spanlücke ähnlich derjenigen für die erstgenannte Tasche aufweist und zwischen den Taschen ein massiver Steg angeordnet ist, der sich im wesentlichen zu den äußeren Enden der Taschen erstreckt.

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11. Stirnfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Aufnahme eines Einsatzes mit einem radialen Spanwinkel von 0°, einem axialen Spanwinkel von O und einem Anschnittwinkel von O geeignet ist.
12. Stirnfräser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckradius im Bereich von 1J'6h bis i/32 Zoll liegt.
13· Stirnfräser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die radial am weitesten nach innen gelegene Kante in der Größenordnung von 0,010 Zoll relativ zu der Achse des Stirnfräsers über den Mittelpunkt hinaus verschoben ist.
i4. Stirnfräser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen viereckigen Einsatz mit einer mittleren konisch gesenkten Öffnung, die von einer.darin angeordneten Schraube mit konischem Kopf erfaßt wird.
15· Stirnfräser nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch zwei identische viereckige Einsätze, die Je eine mittlere konisch gesenkte Öffnung aufweisen, welche von einer darin angeordneten Schraube mit konischem Kopf erfaßt wird.
16. Stirnfräser nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach außen gelegene Einsatz axial leicht vor dem inneren Einsatz angeordnet ist, um bei der Herstellung der Seitenschnitte eine sauber gestrichene Oberfläche zu bilden.

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17· Stirnfräser nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach außen gelegene Einsatz in der Größenordnung von 0,001 Zoll bis 0,003 Zoll axial vor dem inneren Einsatz angeordnet ist, um bei der Herstellung der Seitenschnitte eine sauber gestrichene Oberfläche zu bilden.

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