Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Schaftfräser zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken umfassend einen Werkzeugspannbereich und einen sich von einer Stirnfläche bis zum Werkzeugspannbereich axial erstreckenden Werkzeugschneidenbereich mit wenigstens zwei spiralförmigen Umfangsschneiden, sowie parallel zu den Umfangsschneiden verlaufenden und diesen in Rotationsrichtung gesehen vorgeordneten spiralförmigen Spanräumen zum Wegführen von Spänen vom Werkstück, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Ein Schaftfräser ist beispielsweise aus der WO 2009/146792 A1 bekannt. Bei solchen spiralverzahnten Schaftfräsern stellen selbsterregte Schwingungen ein Problem dar, welche durch eine Instabilität des Gesamtsystems Maschine und Zerspanungsprozess verursacht werden. Dabei verursacht die Rückwirkung des Schnittprozesses auf die nachgiebige Maschinenstruktur instabile Bearbeitungsfälle. Dies geschieht anschaulich, indem bei Schnittvorgängen kleine Wechselverformungen der Maschine Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück erzeugen und damit auch Wechselkräfte, die auf die Werkzeugmaschine zurückwirken. Wenn diese Relativbewegungen anwachsen, wird der Bearbeitungsprozess instabil und die Werkzeugmaschine „rattert". Ergebnis dieser unerwünschten Schwingungen sind dann Rattermarken auf dem Werkstück. Die Energie zur Aufrechterhaltung dieser unerwünschten Schwingungen wird dabei dem Antrieb der Werkzeugmaschine entnommen und zwar mit der Periode, bei der die Werkzeugmaschine die geringste dynamische Steifigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück aufweist, nämlich bei Eigenfrequenz. Treten solche selbsterregten, Rattermarken erzeugenden Schwingungen auf, müssen die Schnittbedingungen des Schnittprozesses so verändert werden, dass die Werkzeugmaschine außerhalb des kritischen Bereichs

BESTÄTIGUNGSKOPIE arbeitet. Dies bedingt aber in der Regel, dass das Potenzial der Werkzeugmaschine nicht ausgenutzt werden kann.

Probleme im Zusammenhang mit Rattern bzw. Rattermarken treten beim Fräsen vor allem bei der Bearbeitung von dünnwandigen Werkstücken durch Schaftfräser auf, welche bei der spanabhebenden Bearbeitung beispielsweise nur einseitig eingespannt und deshalb relativ nachgiebig sind. Solche dünnwandigen Werkstücke oder Strukturen sind beispielsweise Profile wie sie im Maschinenbau, Anlagenbau, Fassadenbau oder in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden. Oftmals sind die Ratterprobleme auf zu nachgiebige Maschinenstrukturen oder auf eine zu nachgiebige Einspannung der Werkstücke zurückzuführen. Dabei führen die bearbeitungsbedingten Rattermarken zu einer Minderung der Qualität der bearbeiteten Oberfläche. Es sind aber auch werkzeugseitig Versuche unternommen worden, die Tendenz zum Rattern zu reduzieren.

Ein gattungsgemäßer Schaftfräser ist in DE 1 1 2009 000 013 B4 offenbart. Zur Reduzierung von Rattern beim Stirnfräsen wird in dieser Schrift vorgeschlagen, dass Phasenwinkel zwischen Stirnschneiden des Fräsers an der Werkzeugoberkante bestimmte Größenverhältnisse relativ zueinander einnehmen müssen. Weiterhin sollen gemäß dieser Schrift die Spiralwinkel der Umfangsschneiden, dort Drallwinkel genannt, in einem Bereich zwischen 3 Grad und 10 Grad liegen. Zur Begründung wird dort angeführt, dass wenn der Drallwinkel weniger als 3 Grad beträgt, die Umfangsschneiden nahezu linear sind und es dann zu einem schlagartigen Auftreffen der Umfangsschneiden auf der Werkstückoberfläche kommt, was eine Ausbildung von Graten oder Rattermarken fördere. Bei Drallwinkeln größer als 10 Grad nähmen demgegenüber die Axialkräfte zu, welche versuchen, das Werkstück anzuheben. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Schaftfräser der eingangs erwähnten Art derart weiter zu bilden, dass sich die Tendenz zur Ausbildung von Rattermarken auf mit dem Schaftfräser zu bearbeitenden Werkstückoberflächen weiter reduziert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Offenbarung der Erfindung

Bei dem Schaftfräser gemäß der Erfindung sind wenigstens zwei Umfangsschneiden in Bezug auf ihre Spiralrichtung - rechts, links - gegenläufig spiralisiert und überlappungslos bzw. Überkreuzungslos, d.h. ohne gegenseitige Überkreuzung oder Überlappung ausgebildet.

Unter einem„Schaftfräser" soll dabei ein Fräswerkzeug verstanden werden, bei welchem der Durchmesser im Verhältnis zur Werkzeuglänge oder zum Werkzeugschneidenbereich gering ist.

Unter einem „Werkzeugschneidenbereich" soll ein axialer Bereich des Schaftfräsers verstanden werden, welcher sich von einer optional mit Stirnschneiden versehenen Stirnfläche bis zum Werkzeugspannbereich erstreckt und in welchem Umfangsschneiden angeordnet sind.

Unter einem„Werkzeugspannbereich" soll ein axialer Bereich des Schaftfräsers verstanden werden, welcher wenigstens teilweise dazu vorgesehen ist, in eine Werkzeugspannvorrichtung der Werkzeugmaschine eingespannt zu werden.

Unter „spiralisierten Umfangsschneiden" sollen am Umfang des Werkzeugsschneidenbereichs des Schaftfräsers angeordnete, wendel- oder helixförmige Schneiden verstanden werden.

Unter „überlappungslos" ausgebildeten Umfangsschneiden sollen Umfangsschneiden verstanden werden, welche sich nicht überschneiden oder sich nicht berühren oder sich nicht überkreuzen bzw. ohne gegenseitige Überlappung oder Überkreuzung verlaufen, wobei eine solche hier ausdrücklich nicht vorhandene Überlappung der Umfangsschneiden beim Stand der Technik auch als„kreuzverzahnt" bezeichnet wird. Unter einer „rechtsspiralisierten Umfangsschneide" soll eine Umfangsschneide verstanden werden, welche sich vom Werkzeugspannbereich aus in axialer Richtung gesehen nach rechts spiralisiert. Analog soll unter einer „linksspiralisierten Umfangsschneide" eine Umfangsschneide verstanden werden, welche sich vom Werkzeugspannbereich aus in axialer Richtung gesehen nach links spiralisiert.

Unter einer„rechtsschneidenden Umfangsschneide" soll eine Umfangsschneide verstanden werden, welche nur bei einer Rechtsrotation des mit dem Werkstück in Eingriff stehenden Werkzeugs ihre beabsichtigte Schneidwirkung entfaltet. Analog soll unter einer „linksschneidenden Umfangsschneide" im Folgenden eine Umfangsschneide verstanden werden, welche nur bei einer Linksrotation des mit dem Werkstück in Eingriff stehenden Werkzeugs ihre beabsichtigte Schneidwirkung entfaltet. Ganz allgemein neigt sich bei Umfangsschneiden mit„positivem Spiralwinkel" die Umfangsschneide ausgehend von der Stirnfläche in Drehrichtung gesehen nach hinten und bei Umfangsschneiden mit„negativem Spiralwinkel" nach vorne.

Aufgrund der abwechselnd gegenläufig spiralisierten und überlappungslos ausgebildeten Umfangsschneiden entstehen bei der Bearbeitung durch eine rechts spiralisierte Umfangsschneide Axialkräfte, welche denen entgegen gerichtet sind, die durch eine links spiralisierte Umfangsschneide erzeugt werden und umgekehrt. Dieser Effekt ist vor allem beim Umfangsfräsen und beim Stirn- Umfangsfräsen wesentlich, bei welchem die Fräser-Mittelachse parallel zur gefertigten Werkstückoberfläche ist und die Hauptschneiden bzw. die Umfangsschneiden die Werkstückoberfläche spanabhebend bearbeiten. Da zudem in jeder Ebene senkrecht zur Mittelachse wenigstens zwei abwechselnd gegenläufig spiralisierte Umfangsschneiden vorhanden sind, befinden sich gegenläufig spiralisierte Umfangschneiden gleichzeitig oder sequentiell in Eingriff mit der Werkstückoberfläche, so dass die dann durch diese erzeugten und entgegen gerichteten Axialkräfte unabhängig von der axialen Schnitttiefe wirksam sind und sich gegenseitig aufheben können.

Infolgedessen wird mit der Erfindung der bei Schaftfräsern des Stands der Technik zu beobachtende Einzieh- oder Einschraubeffekt reduziert bzw. vermieden, bei welchem das Werkstück aufgrund gleichgerichtet spiralisierter Umfangsschneiden (entweder rechts oder links spiralisiert) nur in einer einzigen Richtung durch parallel zur Mittelachse des Werkzeugs erzeugte Axialkräfte belastet und zu Schwingungen angeregt wird.

Erfindungsgemäß liegen die Beträge der Spiralwinkel der Umfangsschneiden in einem Bereich zwischen 16 Grad und 50 Grad. Unter dieser Voraussetzung können die Beträge der Spiralwinkel der rechtsspiralisierten Umfangsschneiden und der linksspiralisierten Umfangsschneiden identisch oder unterschiedlich groß und über ihre Längserstreckung gesehen konstant oder variabel sein.

Die Anmelder haben durch Versuche herausgefunden, dass wenn die Spiralwinkel der Umfangsschneiden eines Schaftfräsers mit gegenläufig spiralisierten Umfangschneiden in dem angegebenen Bereich liegen, es vor allem bei der Bearbeitung von nicht metallischen Werkstoffen wie karbonfaserhaltigen Kunststoffen (CFK-Werkstoffe) sowie von weichen metallischen Werkstoffen wie Aluminium und sehr harten metallischen Werkstoffen wie Titan ein äußerst schwingungsarmes Fräsen erreicht wird. Diese Schwingungsreduktion beim Fräsen resultiert vorteilhaft in geringeren Relativschwingungen zwischen dem Schaftfräser und dem Werkstück, wodurch in vorteilhafter Weise die Tendenz zur Ausbildung von Rattermarken reduziert wird.

Bei Beträgen von Spiralwinkeln von weniger als 16 Grad sind die in Umfangsrichtung wirkenden Schnittkräfte allerdings relativ groß und somit auch die Tendenz zur Ausbildung von Rattermarken, weil die Kontakte der Umfangsschneiden mit der Werkstückoberfläche dann relativ abrupt stattfinden.

Beträge von Spiralwinkel von mehr als 50 Grad reduzieren die Länge der Umfangsschneiden merklich und verursachen Probleme bei der Herstellung des Schaftfräsers. Weiterhin bewirken Spiralwinkel von mehr als 50 Grad keine merklichen Verbesserungen hinsichtlich der Ausbildung von Relativschwingungen bzw. Rattermarken auf der Werkstückoberfläche. Bevorzugt wird bei einer Fräsbearbeitung von harten Metallen wie Titan ein erfindungsgemäßer Schaftfräser mit gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden mit einem Betrag des Spiralwinkels in einem Bereich zwischen 16 und 35 Grad verwendet.

' Weiterhin bevorzugt wird bei einer Fräsbearbeitung von weichen Metallen wie Aluminium ein erfindungsgemäßer Schaftfräser mit gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden mit einem Betrag des Spiralwinkels in einem Bereich zwischen 30 und 50 Grad verwendet.

Die Erfindung erstreckt sich auf alle möglichen Ausführungen und Kombinationen von Schaftfräsern mit gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden oder Hauptschneiden, insbesondere auf linksschneidende Schaftfräser und rechtsschneidende Schaftfräser sowie auf Schaftfräser, welche zusätzlich Nebenschneiden z.B. in Form von Stirnschneiden zum Strinfräsen aufweisen. Die Erfindung bezieht sich daher sowohl auf reine Umfangsfräser, reine Stirnfräser als auch auf kombinierte Umfangs-/Stirnfräser. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.

Besonders bevorzugt weist der Schaftfräser an seiner Stirnfläche Stirnschneiden zum Stirnfräsen auf, welche die in die Stirnfläche mündenden Umfangsschneiden nach radial innen fortsetzen und in Bezug zu den Umfangsschneiden in der gleichen Rotationsrichtung schneidwirksam sind. Solche Schneiden heißen bei einem Fräswerkzeug Nebenschneiden.

Beim gattungsbildenden Stand der Technik DE 11 2009 000 013 B4 liegen die Stirnschneiden der Umfangsschneiden mit positivem Spiralwinkel und negativem Spiralwinkel in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Mittelachse des Fräsers. Dabei führen beim Stirnfräsen Stirnschneiden von Umfangsschneiden mit positivem Spiralwinkel die Späne von der Werkstückoberfläche weg, während Stirnschneiden von Umfangsschneiden mit negativem Spiralwinkel in die Werkstückoberfläche drängen. Durch Überlagerung dieser Effekte entstehen ein unerwünschtes Verschmieren der Werkstückoberfläche und damit eine schlechte Oberflächenqualität.

Demgegenüber ist bei der Erfindung bevorzugt für wenigstens eine Umfangsschneide mit positivem Spiralwinkel die zugeordnete Stirnschneide bezogen auf wenigstens eine Stirnschneide einer Umfangsschneide mit negativem Spiralwinkel in Axialrichtung gesehen um einen axialen Vorstand überstehend ausgebildet ist. Dabei kann der axiale Überstand der Stirnschneide der wenigstens einen Umfangsschneide mit positivem Spiralwinkel gegenüber der wenigstens einen Stirnschneide der Umfangsschneide mit negativem Spiralwinkel beispielsweise maximal 0,5 mm betragen.

Dadurch erfolgt beim Stirnfräsen und beim kombinierten Stirn-/Umfangsfräsen die Spanabnahme an der Stirnfläche des Schaftfräsers hauptsächlich durch die Stirnschneide(n) der Umfangsschneide(n) mit positivem Spiralwinkel, welche die Späne von der Werkstückoberfläche weg führen. Dadurch wird das oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläuterte Verschmieren der Oberfläche des Werkstücks vermieden.

Wenn der Schaftfräser ein oder mehrere Paare von dann vorzugsweise abwechselnd gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden aufweist, d.h. wenn Vielfache von zwei gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden vorhanden sind, kann der bereits oben beschriebene Effekt der entgegen gerichteten und sich gegenseitig aufhebenden Axialkräfte besonders gut eintreten. Alternativ können auch eine ungerade Zahl von gegenläufig spiralisierten Umfangs- bzw. Stirnschneiden vorhanden sein, beispielsweise drei, fünf oder sieben Umfangsschneiden, welche dann aber nicht allesamt abwechselnd gegenläufig spiralisiert ausgebildet sein können, sondern nur ein Teil davon. Gemäß einer Weiterbildung sind die den gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden in Drehrichtung gesehen vorgeordneten Spanräume konvergierend, aber ohne Verbindung untereinander ausgebildet sind. Dann laufen die bei der spanenden Bearbeitung entstehenden und in den Spanräumen vom Werkstück weg transportierten Späne nicht in einen jeweils anderen Spanraum ein und können diesen somit nicht blockieren. Weiterhin ermöglicht eine Spanraumbegrenzung, beispielsweise durch eine den Spanraum begrenzende Querwand eine Abstützung einer dort auslaufenden Umfangsschneide, so diese steifer ist und eine geringere Tendenz zum Ausbrechen aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können wenigstens die Umfangsschneiden mit einem (zylindrischen) Werkzeug körper einstückig oder als separate Teile ausgebildet mit diesem verbunden sein. Insbesondere können die Umfangschneiden mit dem Werkzeugkörper verlötet sein oder aus (Wende-) Schneidplatten bestehen, welche mit dem Werkzeugkörper auswechselbar verbunden sind. Weiterhin können wenigstens die Umfangsschneiden durch entlang des Schneidenverlaufs gesehen hintereinander angeordnete (Wende-) Schneidplatten gebildet werden. Dann wird eine Schneidspirale oder Schneidwendel aus mehreren am Werkzeug körper hintereinander angeordneten (Wende-) Schneidplatten gebildet. Nicht zuletzt können die Umfangsschneiden auch wellenförmig ausgebildet sein, mit entlang einer Umfangsschneide gesehen sich ändernder Steigung bzw. sich änderndem Spiralwinkel.

Grundsätzlich kann der Schaftfräser ein rechtsschneidender Schaftfräser mit wenigstens einer rechtsspiraligen, rechtsschneidenden Umfangsschneide und wenigstens einer linksspiraligen, rechtsschneidenden Umfangsschneide oder ein linksschneidender Schaftfräser mit wenigstens einer rechtsspiraligen, linksschneidenden Umfangsschneide und wenigstens einer linksspiraligen, linksschneidenden Umfangsschneide sein. Besonders bevorzugt ist der Schaftfräser ein rechtsschneidender Schaftfräser mit wenigstens einer rechtsspiraligen, rechtsschneidenden Umfangsschneide und wenigstens einer linksspiraligen, rechtsschneidenden Umfangsschneide. Dabei sind die Umfangsschneiden in Umfangsrichtung gesehen beispielsweise zueinander versetzt angeordnet. Beispielsweise ist die rechtsspiralige Umfangsschneide gegenüber der linksspiraligen Umfangsschneide in Umfangsrichtung um ca. 90 Grad versetzt angeordnet. Genauso sind aber auch andere Versatzwinkel denkbar wie auch eine versatzlose Anordnung der Umfangsschneiden.

Wenn der Schaftfräser an seiner Stirnfläche Stirnschneiden aufweist, dann kann der rechtsspiraligen Umfangsschneide eine Stirnschneide zugeordnet sein, welche in der Ebene der Stirnfläche gesehen gegenüber einer Stirnschneide in Umfangsrichtung um ca. 90 Grad, insbesondere um 98 Grad versetzt angeordnet ist, welche der linksspiraligen Umfangsschneide zugeordnet ist. Genauso sind aber auch andere Versatzwinkel denkbar wie auch eine versatzlose Anordnung der Stirnschneiden.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass unter lediglich gedanklicher Verlängerung oder Fortführung wenigstens einer der gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden sich wenigstens zwei Umfangsschneiden innerhalb des Werkzeugschneidenbereichs in einem gedachten Schnittpunkt überlappen oder überkreuzen.

Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform sind in einem axialen Bereich, welcher sich ausgehend von der Stirnfläche bis höchstens zu einem an den Werkzeugspannbereich angrenzenden Ende des Werkzeugschneidenbereichs erstreckt, in jeder Ebene senkrecht zur Mittelachse wenigstens zwei abwechselnd gegenläufig spiralisierte Umfangsschneiden vorhanden. Weiterhin bevorzugt ist wenigstens ein sich vom Werkzeugspannbereich bis in den Werkzeugschneidenbereich erstreckender Schmier- und/oder Kühlmittelkanal zur Führung von Schmier- und/oder Kühlmittel für den Zerspanungsprozess vorgesehen, welcher mit dem der Umfangsschneide mit einem negativen Spiralwinkel in Rotationsrichtung vorgeordneten Spanraum in Strömungsverbindung steht. Dadurch wird das Schmier- und/oder Kühlmittel in den Spanraum eingebracht, welcher der Umfangsschneide mit negativem Spiralwinkel zugeordnet ist und durch welchen die von dieser Umfangsschneide geschnittenen Späne abtransportiert werden. Mit dieser Maßnahme wird das Schmier- und/oder Kühlmittel zwischen den Ort der Spanbildung an der Umfangsschneide mit negativem Spiralwinkel und den zugeordneten Spanraum gebracht, in den das Schmier- und/oder Kühlmittel gepumpt wird. Dies bringt in zweierlei Hinsicht Vorteile. Zum einen ist es als Problem beim Fräsen von weichen Metallen wie Aluminium bekannt, dass es zum Verschmieren des Werkstücks aufgrund einer hohen Wärmeaufnahme des weichen Werkstücks am Ort der Spanbildung kommt, wodurch die Späne am Werkzeug hängen bleiben und schlecht abtransportiert werden. Dann sorgt das zwischen den Ort der Spanbildung und den Spanraum gebrachte Schmier- und/oder Kühlmittel dafür, dass das Werkstück besser gekühlt und die Späne besser abtransportiert werden können. Zum andern ist es als Problem beim Fräsen von harten Metallen wie Titan bekannt, dass die Wärmeabfuhr durch die Späne sehr schlecht ist, wodurch sich das Werkzeug stark aufheizt. Weiterhin sind bei solch harten Werkstoffen die Reibungskräfte, die bei der Spanverformung entstehen, relativ hoch. Dann sorgt das zwischen den Ort der Spanbildung und den Spanraum gebrachte Schmierund/oder Kühlmittel dafür, dass das Werkzeug besser gekühlt wird und die Spanverformungskräfte sinken.

Besonders bevorzugt dient der Schaftfräser zum Umfangsfräsen, zum Stirnfräsen oder zum kombinierten Stirn-Umfangsfräsen dünnwandiger Strukturen aus weichen metallischen Werkstoffen wie Aluminium oder aus sehr harten metallischen Werkstoffen wie Titan. Weiterhin bevorzugt dient der Schaftfräser zum Umfangsfräsen, zum Stirnfräsen oder zum kombinierten Stirn-Umfangsfräsen dünnwandiger Strukturen aus nicht metallischen Werkstoffen wie karbonfaserhaltigen Kunststoffen (CFK- Werkstoffe) oder glasfaserhaltige Kunststoffe (CFK).

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung näher dargestellt. In der Zeichnung zeigt

Fig.1 eine Seitenansicht eines Schaftfräsers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.2 eine Seitenansicht des Schaftfräsers von Fig.1 in einer weiteren Drehposition; Fig.3 eine Seitenansicht des Schaftfräsers von Fig.1 in einer weiteren Drehposition;

Fig.4 eine Stirnansicht des Schaftfräsers von Fig.1 ;

Fig.5 eine schematische Draufsicht auf den Schaftfräser von Fig.1 während eines kombinierten Stirn-Umfangsfräsvorgangs; Fig.6 eine schematische Seitenansicht des Schaftfräsers von Fig.1 während des kombinierten Stirn-Umfangsfräsvorgangs von Fig.5;

Fig.7 ein Schnittkräfte-Diagramm für die Schnittkräfte in X-, Y-und

Z-Richtung über dem Drehwinkel des Schaftfräsers von Fig.1 ; Fig.8A bis 8E Querschnittdarstellungen entlang der Linie I - I von Fig.6 beim

Eingriff einer linksspiralisierten Umfangsschneide des Schaftfräsers von Fig.1 ;

Fig.9A bis 9E Querschnittdarstellungen entlang der Linie I - I von Fig.6 beim

Eingriff einer rechtssspiralisierten Umfangsschneide des Schaftfräsers von Fig.1 ;

Fig. l OA und 10B schematische Seitenansichten einer rechtsspiralisierten

Umfangsschneide eines Schaftfräsers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig.1 1A und 1 1 B schematische Seitenansichten einer linksspiralisierten

Umfangsschneide eines Schaftfräsers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig.12 eine Seitenansicht eines Schaftfräsers gemäß einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung; Fig.12A eine Seitenansicht des Schaftfräsers von Fig.12 in

Ansichtsrichtung A;

Fig.12B eine Seitenansicht des Schaftfräsers von Fig.12 in

Ansichtsrichtung B;

Fig.13A eine schematische Schnittdarstellung eines

Stirnschneidvorgangs mit einer Stirnschneide einer

Umfangsschneide mit positivem Spiralwinkel;

Fig.13B eine schematische Schnittdarstellung eines

Stirnschneidvorgangs mit einer Stirnschneide einer Umfangsschneide mit negativem Spiralwinkel; Fig.14 eine Draufsicht auf einen Schaftfräser gemäß einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung;

Fig.14A eine schematische Seitenansichten des Schaftfräsers von

Fig.14 in Ansichtsrichtung A.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig.1 bis Fig.4 gezeigte Schaftfräser 1 stellt ein rotierendes Werkzeugs zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken dar. Besonders bevorzugt wird der Schaftfräser 1 hier zum kombinierten Stirn-Umfangsfräsen dünnwandiger Strukturen aus Metall eingesetzt. Der Schaftfräser 1 ist bevorzugt einstückig aus Sintermaterial hergestellt und kann eine Beschichtung aus AITiN, TiCN oder aus ΤΊΑΙΝ aufweisen.

Der Schaftfräser 1 umfasst einen zylindrischen Werkzeugspannbereich 2 zum Einspannen in eine hohlzylindrische Werkzeugaufnahme einer Fräsmaschine. Zur Drehlagensicherung ist am Umfang des Werkzeugspannbereichs ein Nutabschnitt 4 ausgebildet. Weiterhin umfasst der Schaftfräser 1 einen sich von einer Stirnfläche 6 bis zum Werkzeugspannbereich 2 axial erstreckenden Werkzeugschneidenbereich 8. Der Werkzeugschneidenbereich 8 weist hier beispielsweise zwei spiralförmige Umfangsschneiden 10, 12 auf, sowie parallel zu den Umfangsschneiden 10, 12 verlaufende und diesen in Rotations- oder Schneidrichtung 26 gesehen vorgeordnete spiralförmige Spanräume 14, 16 zum Wegführen von Spänen vom Werkstück.

Die beiden hier beispielsweise als Hauptschneiden dienenden Umfangsschneiden 10, 12 sind in Bezug auf ihre Spiralrichtung - rechts, links - abwechselnd gegenläufig spiralisiert und überlappungslos bzw. Überkreuzungslos, d.h. ohne gegenseitige Überlappung oder Überkreuzung ausgebildet. Beispielsweise ist der Schaftfräser 1 hier ein rechtsschneidender Schaftfräser mit einer rechtsspiraligen, rechtsschneidenden Umfangsschneide 10 und einer linksspiraligen, rechtsschneidenden Umfangsschneide 12. Selbstverständlich könnte der Schaftfräser auch linksschneidend ausgebildet sein, wobei die Umfangsschneiden dann 10,12 ebenfalls linksschneidend sind.

Wie in Fig.1 zu sehen, weist die rechtsspiralige Umfangsschneide 10 einen positiven Spiralwinkel Θι in Bezug zur Mittelachse 36 auf, d.h. die rechtsspiralige Umfangsschneide 10 neigt sich ausgehend von der Stirnfläche 6 in Rotationsrichtung 26 gesehen nach hinten. Demgegenüber weist die linksspiralige Umfangsschneide 12 einen negativen Spiralwinkel Θ2 in Bezug zur Mittelachse 36 auf, d.h. die linksspiralige Umfangsschneide 12 neigt sich ausgehend von der Stirnfläche 6 in Rotationsrichtung 26 gesehen nach vorne.

Die Beträge der Spiralwinkel Θ1 und Θ2 der Umfangsschneiden 10, 12 liegen in einem Bereich zwischen 16 Grad und 50 Grad, wobei die Spiralwinkel Θ1 und Θ2 der rechtsspiralisierten Umfangsschneide 10 und der linkssspiralisierten Umfangsschneide 12 über ihre Längserstreckung gesehen vorzugsweise konstant und gleich groß sind. Alternativ können die Spiralwinkel Θ1 und Θ2 der Umfangsschneiden 10, 12 über ihre Längserstreckung gesehen konstant und unterschiedlich groß sein. Schließlich können die Spiralwinkel Θ1 und Θ2 der Umfangsschneiden 10, 12 über ihre Längserstreckung gesehen auch variieren und größer oder kleiner werden. Mithin ist jegliche Kombination dieser Ausführungen möglich, also rechtsspiralisierte und an der linksspiralisierte Umfangsschneiden 10, 12 mit identischen oder unterschiedlichen und mit konstanten oder über die Längserstreckung sich ändernden Spiralwinkeln Θι und Θ ₂ .

Dabei sind die Umfangsschneiden 10, 12 in Umfangsrichtung gesehen zueinander versetzt angeordnet. Beispielsweise ist die rechtsspiralige Umfangsschneide 10 gegenüber der linksspiraligen Umfangsschneide 12 in Umfangsrichtung um im wesentlichen 90 Grad, insbesondere 98 Grad versetzt angeordnet, wie aus Fig.4 hervorgeht. Insbesondere ist der rechtsspiraligen Umfangsschneide 10 eine Stirnschneide 10A zugeordnet, welche in der Ebene der Stirnfläche 6 gesehen gegenüber einer Stirnschneide 12A in Umfangsrichtung um beispielsweise ca. 90 Grad, insbesondere um 98 Grad versetzt angeordnet ist, welche der linksspiraligen Umfangsschneide 12 zugeordnet ist. Dabei setzen die Stirnschneiden 10A und 12A die ihnen zugeordnete Umfangschneide 10 bzw. 12 in der Stirnebene 6 in radialer Richtung fort. Der relative Winkelversatz der beiden Stirnschneiden 10A, 12A zueinander ist hier nur beispielhaft angeführt und kann beliebige Winkel aufweisen.

In Fig.3 und Fig.4 ist auch ein der Stirnschneide 10A in Schneidrichtung vorgeordneter Stirnspanraum 14A als Ausnehmung der Stirnfläche 6 zu erkennen, welcher in den spiralförmigen Spanraum 14 der rechtsspiraligen Umfangsschneide 10 übergeht bzw. in diesen mündet. Weiterhin laufen die Stirnschneiden 10A und 12A durch Freiwinkel axial geneigte Stirn-Freiflächen 10B und 12B senkrecht zur Schneid- bzw. Rotationsrichtung 26 aus. Dann kann der Schaftfräser 1 neben reinem Umfangsfräsen auch zum kombinierten Stirn- Umfangsfräsen eingesetzt werden.

Die überlappungslose, überschneidungslose oder Überkreuzungslose Ausbildung der beiden gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden 10, 12 ist hier beispielsweise dadurch realisiert, dass die rechtsspiralisierte Umfangsschneide 10 sich ausgehend von der Stirnfläche 6 bzw. von der ihr zugeordneten Stirnschneide 10A axial, d.h. in Richtung einer Mittelachse des Schaftfräsers 1 gesehen bis lediglich etwa zur Hälfte des Werkzeugschneidenbereichs 8 erstreckt, um dann ein Stück von der linkssspiralisierten Umfangsschneide 12 beabstandet zu enden, ohne aber die linkssspiralisierte Umfangsschneide 12 zu kontaktieren oder sich mit dieser zu überschneiden (Fig.1 ). Die linkssspiralisierte Umfangsschneide 12 erstreckt sich demgegenüber von der Stirnfläche 6 bzw. von der ihr zugeordneten Stirnschneide 12A axial bis nahezu an das Ende 8A des Werkzeugschneidenbereichs 8. Demgegenüber schneidet oder überkreuzt sich die nur gedanklich fortgeführte rechtsspiralisierte Umfangsschneide 10 mit der linkssspiralisierten Umfangsschneide 12 noch innerhalb des Werkzeugschneidenbereichs 8 in einem gedachten Schnittpunkt 30, wie Fig.1 zeigt

Wie in Fig.1 auch zu sehen, ist der der rechtsspiraligen Umfangsschneide 10 zugeordnete Spanraum 14 von dem der linksspiraligen Umfangsschneide 12 zugeordneten Spanraum 16 durch eine Wand 18 begrenzt, welche den Außendurchmesser eines zylindrischen Fräserkörpers 20 aufweist, in welchem die Spanräume 14, 16 durch Entfernen von Material ausgebildet sind. Die Wand 18 ist vorzugsweise schmal ausgebildet. Durch die Wand 18 wird ein Überlaufen von Spänen von dem Spanraum 14 der rechtsspiraligen Umfangsschneide 10 in den Spanraum 16 der linksspiraligen Umfangsschneide 12 vermieden bzw. ebenfalls ein Überlaufen von Spänen in umgekehrter Richtung. Weiterhin stützt die Wand 18 die rechtsspiralige Umfangsschneide 10 in ihrem End- bzw. Auslaufbereich, um ein Ausbrechen der Umfangsschneide 10 an ihrem Ende zu vermeiden

Dann sind in einem axialen Bereich a (Fig.1 ), welcher sich ausgehend von der Stirnfläche 6 hier nur bis etwa zur Hälfte des Werkzeugschneidenbereichs 8 erstreckt, in jeder Ebene senkrecht zur Mittelachse wenigstens zwei abwechselnd gegenläufig spiralisierte Umfangsschneiden vorhanden. Generell kann sich der axiale Bereich a, in welchem in jeder Ebene senkrecht zur Mittelachse des Schaftfräsers 1 wenigstens zwei abwechselnd gegenläufig spiralisierte Umfangsschneiden 10, 12 vorhanden sind, ausgehend von der Stirnfläche 6 bis zu einem beliebigen axialen Niveau erstrecken, aber bis maximal bis zu dem durch das an den Werkzeugspannbereich 2 angrenzende Ende 8A des Werkzeugschneidenbereichs 8. Die Erstreckung des axialen Bereichs a hängt unter anderem von den Spiralwinkeln der gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden 10, 12 ab. Die an der Stirnfläche 6 ausgebildeten Stirnschneiden 10A, 12A oder Nebenschneiden setzen die in die Stirnfläche 6 mündenden Umfangsschneiden 10, 12 nach radial innen fort und sind in Bezug zu den zugeordneten Umfangsschneiden 10, 12 in der gleichen Rotations- oder Schneidrichtung 26 schneidwirksam, wie Fig.4 zeigt. Bevorzugt weist der Schaftfräser 1 daher hier ein Paar von abwechselnd gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden 10, 12 auf. Alternativ könnte er mehrere Paare, d.h. Vielfache von zwei gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden 10, 12 aufweisen. Alternativ können auch eine ungerade Zahl von gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden vorhanden sein, beispielsweise drei, fünf, sieben Umfangsschneiden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Umfangsschneiden 10, 12 und/oder die Stirnschneiden 10A, 12A mit dem Fräserkörper 20 einstückig oder als separate Teile ausgebildet mit diesem verbunden sein. Außerdem kann der Schaftfräser auch nur mit Umfangsschneiden 10, 12, aber ohne Stirnschneiden 10A, 12 A ausgeführt sein. Nicht zuletzt kann der Schaftfräser auch ein linksschneidender Fräser sein, wobei dann die gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden 10, 12 linksschneidend ausgebildet sind. Mithin ist jegliche Kombination von rechts- oder linksschneidendem Werkzeug 1 mit einem oder mehreren Paaren gegenläufig spiralisierter Umfangsschneiden 10, 12 und gegebenenfalls zugeordneten Stirnschneiden 1 0A, 12A möglich.

In Fig.5 und Fig.6 bzw. Fig.8A bis Fig.8E und Fig.9A bis Fig.9E ist der Schaftfräser 1 von Fig.1 bis Fig.4 bei einer kombinierten Stirn-Umfangsfräsbearbeitung eines dünnwandigen und beispielsweise rechteckförmigen Bauteils 22 bevorzugt aus Metall gezeigt. Solche dünnwandigen Bauteile 22 werden auch als Platten bezeichnet. Dabei wird hier beispielhaft die Wandstärke der Platte 22 in einem gestrichelt dargestellten Bereich 24 reduziert, d.h. dieser Bereich 24 wird zerspant. Der Pfeil 26 in Fig.4 und Fig.5 symbolisiert die Rotationsrichtung des Schaftfräsers 1 hier beispielsweise als rechtsdrehendes und rechtsschneidendes Werkzeug. In Bezug auf das in Fig.5 und Fig.6 dargestellte Koordinatensystem ist die Rotationsrichtung 26 des Schaftfräsers 1 um die Z-Achse.

Dabei tragen die Umfangsschneiden 10, 12 zusammen mit den Stirnschneiden 10A, 12A senkrecht zur Ebene der Platte 22 oder in Radialrichtung des Schaftfräsers 1 gesehen Material um eine Stärke a ab, welche in Bezug zum Schaftfräser 1 einer radialen Schnitttiefe a entspricht (Fig.5). Weiterhin tragen die Umfangsschneiden 10, 12 zusammen mit den Stirnschneiden 10A, 12A Material bis zu einer axialen Schnitttiefe b ab, so dass beispielsweise ein schmaler Steg 28 zum Plattenrand stehen bleibt, wie Fig.6 zeigt. Abhängig von der Dicke der Platte 22 und dem Außendurchmesser des Schaftfräsers 1 steht der Schaftfräser 1 dabei entlang eines Bogens mit dem Winkel α mit der Platte 22 in zerspanendem Eingriff.

Bedingt durch den radialen Vorschub a in Y-Richtung (Fig.5) und den axialen Vorschub b in Z-Richtung (Fig.6) in Bezug zur Platte 22 wirken daher sowohl radiale Schnittkräfte in X- und Y-Richtung als auch axiale Schnittkräfte in Z- Richtung am Schaftfräser 1 und entsprechende Reaktionskräfte an der Platte 22. Wegen der abwechselnd gegenläufig spiralisierten und ohne Überkreuzung berührungslos ausgebildeten Umfangsschneiden 10, 12 entstehen bei der Bearbeitung durch die rechts spiralisierte Umfangsschneide 10 Axialkräfte in Z- Richtung, welche denen entgegen gerichtet sind, die durch die links spiralisierte Umfangsschneide 12 erzeugt werden.

Da bei der hier gegebenen axialen Schnitttiefe b vorzugsweise in jeder Ebene senkrecht zur Mittelachse des Schaftfräsers 1 eine rechts- und linksspiralisierte Umfangsschneide 10, 12 entlang des Bogens α mit der Platte 22 in spanabhebenden Eingriff kommt, erzeugen die gegenläufig spiralisierten Umfangsschneiden 10, 12 dort entgegen gerichtete Axialkräfte in Z-Richtung, die sich im wesentlichen gegenseitig aufheben.

Dieser Sachverhalt ist in Fig.7 veranschaulicht, in welcher die Schnittkräfte F des Schaftfräsers 1 in X-, Y- und Z-Richtung über dem Drehwinkel φ dargestellt sind, wobei die Schnittkräfte in Z-Richtung Axialkräfte und die Schnittkräfte in X- und Y- Richtung jeweils Radialkräfte in Bezug zum Schaftfräser 1 sind. Wie zu sehen, entstehen bei Eingriff der rechtsspiraligen Umfangsschneide 10 positive Maximalwerte für die Schnittkräfte in X- und Y-Richtung bei einem Drehwinkel <PR, während die Axialkraft in Z-Richtung dort betragsmäßig ebenfalls einen Maximalwert einnimmt, jedoch in negative Richtung weist. Demgegenüber entstehen bei Eingriff der linksspiraligen Umfangsschneide 12 positive Maximalwerte für die Schnittkräfte in X- und Y-Richtung bei einem Drehwinkel <pi_, wobei die Axialkraft in Z-Richtung dort betragsmäßig ebenfalls einen Maximalwert einnimmt, jedoch in positive Richtung weist. Die während einer Umdrehung erzeugten Schnittkräfte in Z-Richtung oder Axialrichtung sind annährend gleich groß und besitzen gegenläufiges Vorzeichen bzw. entgegen gesetzte Richtungen.

Der oben beschriebene Effekt wird ebenfalls durch Fig.8A bis Fig.8E bzw. Fig.9A bis Fig.9E veranschaulicht. In Fig.8A bis Fig.8E sind die Eingriffsverhältnisse der linksspiralisierten Umfangsschneide 12 an der Platte 22 und in Fig.9A bis Fig.9E die Eingriffsverhältnisse der rechtsspiralisierten Umfangsschneide 10 in einer Querschnittsdarstellung entlang der Linie I - I von Fig.6 veranschaulicht. Die Buchstaben A bis E kennzeichnen dabei den Drehwinkelfortschritt der jeweiligen Umfangsschneide 10, 12 beginnend bei Null Grad (Fig.8A bzw. Fig.9A) und endend bei 360 Grad (Fig.8E bzw. Fig.9E) mit Zwischenstufen Fig.8B bis Fig.8D bzw. Fig.9B bis Fig.9D, wobei berücksichtigt werden muss, dass die Umfangsschneiden 10, 12 wie auch die zugeordneten Stirnschneiden 10A, 12A um ca. 90 Grad versetzt zueinander angeordnet sind.

Dabei wird davon ausgegangen, dass zu Beginn des zerspanenden Eingriffs die linksspiralisierte Umfangsschneide 12 an der Platte 22 oben angreift (Fig.8A) und den Bereich 24 mit steigendem Umdrehungswinkel (Fig.8B bis Fig.8E) von oben nach unten zerspant, wobei nach unten gerichtete axiale Zerspankräfte Fz und radiale Zerspankräfte Fy erzeugt werden. Weiterhin trägt auch die zugeordnete Stirnschneide 12A Material ab.

Demgegenüber sind in Fig.9A bis Fig.9E die Eingriffsverhältnisse der rechtsspiralisierten Umfangsschneide 10 veranschaulicht, welche zu Beginn des zerspanenden Eingriffs an der Platte 22 unten angreift (Fig.9A) und den Bereich 24 mit steigendem Umdrehungswinkel (Fig.9B bis Fig.9E) von unten nach oben zerspant, wobei hier nach oben gerichtete axiale Zerspankräfte Fz und radiale Zerspankräfte Fy erzeugt werden. Zudem trägt auch die zugeordnete Stirnschneide 10A Material ab.

Auch dadurch wird klar, dass die während einer Umdrehung erzeugten axialen Schnittkräfte Fz (Z-Richtung) der Umfangsschneiden 10, 12 annährend gleich groß sind und gegenläufiges Vorzeichen bzw. entgegen gesetzte Richtungen aufweisen. Dies bedingt eine äußerst schwingungsarme spanabhebende Bearbeitung durch den Schaftfräser 1 , welche in einer hohen Oberflächengüte der bearbeiteten Oberfläche der Platte 22 resultiert, welche nach dem spanenden Abtragen des Bereichs 24 entsteht.

Bei der in den Figuren 1 . bis 4 gezeigten Ausführungsform ist der positive Spiralwinkel Θι der Umfangsschneiden 10 und der negative Spiralwinkel Θ2 Umfangsschneiden 12 jeweils bezogen auf die Längserstreckung der Umfangsschneiden 10, 12 konstant. Im Gegensatz dazu sind bei der Ausführungsform nach Figuren 10A und 10B und Figuren 1 1A und 1 1 B die Spiralwinkel O1 und Θ ₂ bezogen auf die Längserstreckung der Umfangsschneiden 10, 12 jeweils variabel Ansonsten weist die Ausführungsform nach Figuren 10A und 10B bzw. 1 1A und 1 1 B die gleichen Merkmale wie das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispiel auf.

Wie aus Figuren 10A und 10B hervorgeht, kann der positive Spiralwinkel Θ1 der rechtspiraligen Umfangsschneide 10 sich bezogen auf die Längserstreckung der Umfangsschneide 10 ändern und variabel sein. Im Fall von Fig.lOA variiert der Betrag des positiven Spiralwinkels Θι der rechtspiraligen Umfangsschneide 10 bezogen auf die Längserstreckung der Umfangsschneide 10 vom Werkzeugschneidenbereich 8 bis zur Stirnfläche 6 beispielsweise zwischen 25 Grad und 30 Grad (Zunahme des Spiralwinkels Θι) und in Fig.10B zwischen 35 Grad und 30 Grad (Abnahme des Spiralwinkels Θι).

Die Figuren 11 A und 11 B zeigen demgegenüber, dass der negative Spiralwinkel 0 ₂ der linksspiraligen Umfangsschneide 12 sich bezogen auf die Längserstreckung der Umfangsschneide 12 ändern und variabel sein kann. Im Fall von Fig.11A variiert der Betrag des negativen Spiralwinkels 0 ₂ der linksspiraligen Umfangsschneide 12 bezogen auf die Längserstreckung der Umfangsschneide 12 vom Werkzeugschneidenbereichs 8 bis zur Stirnfläche 6 beispielsweise zwischen 25 Grad und 30 Grad (Zunahme des Spiralwinkels 0 ₂ ) und in Fig.11B zwischen 35 Grad und 30 Grad (Abnahme des Spiralwinkels 0 ₂ ).

Denkbar und offenbart ist natürlich auch jedwede Kombination aus Umfangsschneiden 10 mit variablem positivem Spiralwinkel 0i mit Umfangsschneiden 12 mit konstantem negativem Spiralwinkel 0 ₂ bzw. aus Umfangsschneiden 10 mit konstantem positivem Spiralwinkel mit Umfangsschneiden 12 mit variablem negativen Spiralwinkel 0 ₂ .

Bei der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform sind die Stirnschneiden 10a und 12A der Umfangsschneiden 10 und 12 mit positivem Spiralwinkel 0 ₁ und negativem Spiralwinkel 0 ₂ in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Mittelachse 36 des Schaftfräsers 1 angeordnet. Im Gegensatz dazu ist bei der Ausführungsform nach Figuren 12, 12A und 12B für die Umfangsschneide 10 mit positivem Spiralwinkel Qi die zugeordnete Stirnschneide 10A bezogen auf die Stirnschneide 12A der Umfangsschneide 12 mit negativem Spiralwinkel 0 ₂ in Axialrichtung gesehen vorstehend ausgebildet bzw. die Stirnschneide 12A der Umfangsschneide 12 mit negativem Spiralwinkel 0 ₂ gegenüber der Stirnschneide 10A der Umfangsschneide 10 mit positivem Spiralwinkel 0i axial zurück gesetzt. Dabei kann der axiale Vorstand b (Fig.12) der Stirnschneide 10A der Umfangsschneide 10 mit positivem Spiralwinkel Θι gegenüber der Stirnschneide 12A der wenigstens einen Umfangsschneide 12 mit negativem Spiralwinkel Θ ₂ maximal 0,5 mm betragen. Fig.12A zeigt die Prominenz der Stirnschneide 10A der rechtsspiralisierten Umfangsschneide 10 mit positivem Spiralwinkel Θι in der Ansichtsrichtung A von Fig.12 und Fig.12B die demgegenüber um das Maß b zurückversetzte Anordnung der Stirnschneide 12A der linksspiralisierten Umfangsschneide 12 mit negativem Spiralwinkel Θ ₂ in der Ansichtsrichtung B von Fig.12. Ansonsten weist die Ausführungsform nach Figuren 12, 12A und 12B die gleichen Merkmale wie das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispiel auf.

Allgemein führen beim Stirnfräsen Stirnschneiden von Umfangsschneiden mit positivem Spiralwinkel die Späne von der Werkstückoberfläche weg, während Stirnschneiden von Umfangsschneiden mit negativem Spiralwinkel in die Werkstückoberfläche drängen. Diese Effekte sind in den Figuren 13A und 13B veranschaulicht, wobei Fig.13A eine schematische Schnittdarstellung eines Stirnschneidvorgangs mit einer Stirnschneide einer Umfangsschneide mit positivem Spiralwinkel und Fig.13B eine schematische Schnittdarstellung eines Stirnschneidvorgangs mit einer Stirnschneide einer Umfangsschneide mit negativem Spiralwinkel ist.

Bei Eingriff der Stirnschneide 10A einer Umfangsschneide 10 mit positivem Spiralwinkel Θ-ι in eine Werkstückoberfläche 32 entsteht eine von der Werkstückoberfläche 32 schräg nach oben weg gerichtete Schnittkraft Fs (Fig.13A). Dadurch wird der dann abgetrennte Span 34 von der Werkstückoberfläche 32 weg transportiert. Demgegenüber ist beim Eingriff der Stirnschneide 12A der Umfangsschneide 12 mit negativem Spiralwinkel Θ ₂ die Schnittkraft Fs schräg zur Werkstückoberfläche 32 hin gerichtet, wodurch der Span 34 dorthin gedrängt wird (Fig.13B). Für die Ausbildung einer hohen Oberflächenqualität beim Stirnfräsen bzw. beim kombinierten Stirn- /Umfangsfräsen ist es günstiger, wenn die Schnittkraft Fs gemäß Fig.13A von der Werkstückoberfläche 32 weg weist. Deshalb steht die Stirnschneide 10A der Umfangsschneide 10 mit positivem Spiralwinkel Θι bevorzugt gegenüber der Stirnschneide 12A der Umfangsschneide 12 mit negativem Spiralwinkel 02 vor, so dass die Spanabnahme an der Stirnfläche 6 des Schaftfräsers 1 hauptsächlich durch die Stirnschneide(n) der Umfangsschneide(n) mit positivem Spiralwinkel erfolgt, welche die Späne 34 von der Werkstückoberfläche 32 weg führen. Bei der in Fig.14 und Fig.14A gezeigten Ausführungsform eines Schaftfräsers 1 sind hier beispielsweise zwei sich vom Werkzeugspannbereich 2 bis in den Werkzeugschneidenbereich 8 erstreckende Schmier- und/oder Kühlmittelkanäle 38 zur Führung von Schmier- und/oder Kühlmittel für den Zerspanungsprozess vorgesehen, welche beispielsweise parallel und mit Radialabstand zur Mittelachse 36 angeordnet sind (Fig.14). In diese im Inneren des Schaftfräsers 1 ausgebildeten Schmier- und/oder Kühlmittelkanäle 38 wird das Schmier- und/oder Kühlmittel beispielsweise mittels einer Pumpe gepumpt, wie durch den Pfeil in Fig.14A angedeutet ist.

Die beiden Schmier- und/oder Kühlmittelkanäle 38 stehen mit dem der Umfangsschneide 12 mit einem negativen Spiralwinkel Θ ₂ in Rotationsrichtung vorgeordneten Spanraum 16 in Strömungsverbindung (Fig.1 , Fig.14A). Dadurch wird das Schmier- und/oder Kühlmittel in den Spanraum 16 eingebracht, welcher der Umfangsschneide 2 mit negativem Spiralwinkel 0 ₂ zugeordnet ist und durch welchen die von dieser Umfangsschneide 12 geschnittenen Späne abtransportiert werden. Mit dieser Maßnahme wird das Schmier- und/oder Kühlmittel zwischen den Ort der Spanbildung an der Umfangsschneide 12 mit negativem Spiralwinkel 0 ₂ und den zugeordneten Spanraum 16 gebracht, in den das Schmier- und/oder Kühlmittel gepumpt wird. Dadurch sind die eingangs erwähnten Vorteile zu erzielen. Bezugszeichenliste

1 Schaftfräser

2 Werkzeugspannbereich

4 Nutabschnitt

6 Stirnfläche

8 Werkzeugschneidenbereich

8A Ende

10 rechtsspiralige Umfangsschneide

10A Stirnschneide

10B Stirn-Freifläche

12 linksspiralige Umfangsschneide

12A Stirnschneide

12B Stirn-Freifläche

14 Spanraum

14A Stirnspanraum

16 Spanraum

18 Wand

20 Fräserkörper

22 Platte

24 Bereich

26 Rotationsrichtung

28 Steg

30 Schnittpunkt

32 Werkstückoberfläche

34 Span

36 Mittelachse

38 Schmier- und/oder Kühlmittelkanäle