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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf zum Schneiden von Kegelrädern.
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Kegelräder wie beispielsweise Hypoidräder, die eine gekrümmte Flankenlinie aufweisen, werden unter Verwendung von mit einer Mehrzahl von Schneideinsätzen versehenen, diskusförmigen Werkzeugköpfen geschnitten (vgl. die
JP-A-08-108316 ,
JP-A-10-58232 und die
WO 97/039851 ).
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Zum Schneiden der konvexen und konkaven Zahnflanken in das Werkstück werden diese Werkzeugköpfe an einer Maschine zum Schneiden der Zähne befestigt und die Positionierung des Werkzeugkopfs gegenüber dem Werkstück gemäß entsprechender Vorgaben gesteuert.
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Im Falle der in der
JP-A-08-108316 und
JP-A-10-58232 beschriebenen Werkzeugköpfen müssen jedoch für die Feineinstellung des Zahnkontakts in Kegelrädern die Schneiden der Schneideinsätze nachgeschliffen werden, da eine Veränderung der Durchmesser bei der Schneideinsatzbefestigung nicht möglich ist. Dieses Nachschleifen der Schneideinsätze für die Feineinstellung des Zahnkontakts in Kegelrädern stellt eine Ursache für höhere Kosten bei der Herstellung von Kegelrädern dar.
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Außerdem werden im Falle der in der
JP-A-08-108316 und
JP-A-10-58232 beschriebenen Werkzeugköpfe die Schneideinsätze in Bezug auf den Kopfkörper lotrecht befestigt, weshalb zur Verhinderung von Interferenzen zwischen Schneideinsätzen und der der gerade bearbeiteten Zahnflanke gegenüber liegenden Zahnflanke die Schneideinsätze auch an der der Schneide gegenüber liegenden Seite geschliffen werden müssen. Diese Art des Schneideinsatzschleifens erhöht die Bearbeitungskosten der Schneideinsätze und stellt folglich ebenfalls einen Grund für höhere Herstellungskosten bei der Fertigung von Kegelrädern dar.
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Des Weiteren werden die Schneideinsätze im Falle der drei in den oben angegebenen Patentdokumenten beschriebenen Werkzeugköpfe zunächst in am Kopfkörper vorgesehene Befestigungslöcher eingeführt und dann von der Außenumfangsfläche der Kopfkörper her durch Anziehen von Schrauben oder ähnlichem befestigt. Wenn die Schneideinsätze jedoch so befestigt werden, dass sie von der Außenseite der Kopfkörper her zu deren Innenseite hin angepresst werden, kann damit gerechnet werden, dass es, je nach Wirkungsrichtung der Schneidelast zu einer Lockerung der Schneideinsätze kommt. Wenn beispielsweise die zur Kopfkörperaußenseite hin gerichtete Schneidelast auf die Schneideinsätze wirkt und somit die Schraubenbauteile die Schneidelast auffangen, können sich diese je nach der Größe der Schneidelast lockern. Dieses Lockern der die Schneideinsätze festlegenden Schraubenbauteile ist ein Grund dafür, dass die Präzision, mit der die Werkstücke geschnitten werden, abnimmt.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkzeugkopf bereitzustellen, der eine Korrektur der Zahnflankengeometrie auf eine einfache Art und Weise ermöglicht.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Bearbeitungskosten von an Werkzeugköpfen vorgesehenen Schneideinsätzen zu senken.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch Verhinderung des Lockerns der Klingen die Schneidepräzision zu verbessern.
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Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
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Erfindungsgemäß sind die Schneideinsätze in Befestigungslöchern angeordnet, die beabstandet oder benachbart zur zentralen Drehachse (oder Drehmittelpunkt) des Kopfkörpers geneigt sind, so dass die Distanz von der zentralen Drehachse des Kopfkörpers bis zur Schneide der Schneideinsätze durch Verändern des Maßes, mit dem die Schneideinsätze hervorstehen (im Folgenden: Aufkragmaß), verändert werden. Daher ist ein Nachschleifen der Schneideinsätze nicht mehr erforderlich und die Zahnflankengeometrien von Kegelrädern können somit auf einfache Art und Weise korrigiert werden.
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Da erfindungsgemäß vorgesehen ist, die Schneideinsätze in in Abstandsrichtung bezüglich der zentralen Drehachse geneigten Befestigungslöchern zu befestigen, ist es möglich, das Maß, mit dem die Schneideinsätze auf der der Schneide entgegen gesetzten Seite geschliffen werden, zu vermindern oder diese Schleifarbeiten ganz zu unterlassen, wodurch die Bearbeitungskosten der Schneideinsätze vermindert werden können.
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Da erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die erste und die zweite Basisfläche, an welche die Schneideinsätze angepresst werden, in einer Richtung ausgebildet sind, in der sie die auf die Schneideinsätze wirkende Schneidelast aufnehmen, wird es möglich, das Lockern der Schneideinsätze während des Schneidens zu verhindern. Hierdurch kann die Schneidpräzision verbessert werden.
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Da die Schneideinsätze erfindungsgemäß bezüglich der zentralen Drehachse des Kopfkörpers weiter außen als die Befestigungsmechanismen und letztere in Durchmesserrichtung des Kopfkörpers weiter innen als die Schneideinsätze angeordnet sind, kann auch dann das Lockern der Schneideinsätze verhindert werden, wenn die Schneidelast auf die Schneideinsätze in Durchmesserrichtung wirkt. Hierdurch wird eine Verbesserung der Schneidpräzision ermöglicht.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1: (A) eine perspektivische Darstellung eines Werkzeugkopfes gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, und (B) einen den Werkzeugkopf zeigenden seitlichen Querschnitt;
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2: eine Skizze, die den Werkzeugkopf während des Schneidens eines Kegelrades zeigt;
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3: eine Draufsicht, die einen Teil des Werkzeugkopfes in vergrößerter Darstellung zeigt;
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4: einen den befestigten Zustand eines Schneideinsatzes zum Schneiden von konkaven Zahnflanken zeigenden Querschnitt entlang der Geraden a-a in 3;
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5: eine perspektivische Explosionsdarstellung der Befestigungsstruktur für Schneideinsätze zum Schneiden konkaver Zahnflanken; und
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6: (A) einen von Richtung b in 3 ausgehenden Querschnitt des Befestigungszustandes von Schneideinsätzen zum Schneiden von konkaven Zahnflanken aus Richtung b in 3 und (B) einen von Richtung c in 3 ausgehenden Querschnitt des Befestigungszustandes von Schneideinsätzen zum Schneiden konkaver Zahnflanken;
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7: einen den befestigten Zustand eines Schneideinsatzes zum Schneiden von konvexen Zahnflanken zeigenden Querschnitt entlang der Geraden d-d in 3;
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8: (A) eine Skizze zur Erläuterung des Schneidens konkaver Zahnflanken mit Schneideinsätzen und (B) eine Skizze zur Erläuterung des Schneidens konvexer Zahnflanken mit Schneideinsätzen;
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9: (A) eine erläuternde Darstellung eines Werkzeugkopfes nach dem Stand der Technik mit daran lotrecht befestigten Schneideinsätzen und (B) eine erläuternde Darstellung eines Werkzeugkopfes nach dem Stand der Technik mit lotrecht befestigten Schneideinsätzen;
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10: (A) eine erläuternde Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Aufkragmaß, mit dem Schneideinsätze zum Schneiden von konkaven Zahnflanken hervorstehen, und der Position der Schneide in Abstandsrichtung zur zentralen Drehachse; und (B) eine erläuternde Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Aufkragmaß, mit dem Schneideinsätze zum Schneiden von konvexen Zahnflanken hervorstehen, und der Position der Schneide in Abstandsrichtung zur zentralen Drehachse;
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11: (A) bis (C) jeweils Darstellungen zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen dem Cutterdurchmesser der Schneideinsätze und der von Zahnflanken durch die Schneiden abgetragene Materialmenge;
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12: ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen dem Cutterdurchmesser der Schneideinsätze und dem Spiralwinkel der Zahnflanken;
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13: eine Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen dem Cutterdurchmesser der Schneideinsätze und dem Zahnkontakt von Zahnflanken;
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14: eine Draufsicht eines Werkzeugkopfes gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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15: eine Draufsicht, die einen Teil des Werkzeugkopfes in vergrößerter Darstellung zeigt;
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16: eine Draufsicht, die den Kopfkörper eines Werkzeugkopfes zeigt;
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17: (A) einen Schnitt zur Veranschaulichung des Befestigungszustandes von Schneideinsätzen zum Schneiden konkaver Zahnflanken von der Richtung des Pfeils a in 15 aus, und (B) einen Schnitt zur Veranschaulichung des Befestigungszustandes konkaver Zahnflankenklingen von der Richtung des Pfeils b in 15 aus;
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18: eine perspektivische Explosionsdarstellung der Befestigungsstruktur für Schneideinsätze zum Schneiden konkaver Zahnflanken; und
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19: (A) und (B) jeweils perspektivische Darstellungen eines den Befestigungsmechanismus bildenden Anpressgliedes.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren besprochen. 1(A) ist eine perspektivische Darstellung eines Werkzeugkopfes 10 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform und 1(B) zeigt den Werkzeugkopf 10 in der Draufsicht. 2 ist eine Skizze, die den Schneidezustand eines Werkstücks W, das mit dem Werkzeugkopf 10 geschnitten wird, zeigt. Ausweislich 1(A) und (B) weist der Werkzeugkopf 10 einen diskusförmigen Kopfkörper auf, an dem jeweils eine Mehrzahl von Schneideinsätzen 12 für konkave Zahnflanken und Schneideinsätzen 13 für konvexe befestigt sind. Am Ende der Schneideinsätze 12 sind Schneiden 12a ausgebildet, mit denen am Kegelrad konkave Zahnflanken 15 geschnitten werden, und am Ende der Schneideinsätze 13 sind Schneiden 13a ausgebildet, mit denen am Kegelrad konvexe Zahnflanken 16 geschnitten werden. Die an dem Kopfkörper 11 befestigten Schneideinsätze 12, 13 sind dort so befestigt, dass die Schneiden 12a, 13a aus der einen Randfläche 11a des Kopfkörpers hervorstehen. In dieser Weise sind an den Enden der Schneideinsätze 12 und der Schneideinsätze 13 Schneiden 12a, 13a ausgebildet.
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An dem Kopfkörper 11 ist außerdem eine Befestigungsnabe 14 vorgesehen, über die der Werkzeugkopf 10 an einer nicht gezeigten Maschine zum Schneiden von Zähnen montiert wird. Wie in 2 gezeigt, können an dem Werkstück W konkave Zahnflanken 15 und konvexe Zahnflanken 16 mit jeweils vorgegebener Geometrie geschnitten werden, indem der Werkzeugkopf 10 von der Maschine zum Schneiden von Zähnen gedreht wird und dabei der Werkzeugkopf 10 und das Werkstück W auf vorgegebenen Wegen entlang bewegt werden. Die Wege des Werkzeugkopfes 10 und des Werkstücks W werden im Übrigen auf Basis von in die Maschine zum Schneiden von Zähnen einzugebenden Spezifikationen für das Kegelraddesign und der Maße des Werkzeugkopfes 10 berechnet.
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3 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Werkzeugkopfes in vergrößerter Darstellung zeigt. Wie in 1 und 3 gezeigt, ist am Außenumfang des den Kopfkörper 11 bildenden Diskusabschnitt 20 eine Mehrzahl von Schlitzlöchern 21 in Kreisrichtung nebeneinander ausgebildet, die erste Befestigungslöcher zum Befestigen der konkaven Zahnflankenklingen 12 darstellen. In diese Schlitzlöcher 21 werden die Schneideinsätze 12 ein- und auswärts beweglich eingeführt, außerdem ist an ihnen ein Befestigungsmechanismus 22 befestigt, mit welchem die Schneideinsätze 12 mit einem beliebigen Aufkragmaß befestigt werden. In gleicher Weise ist am Innenumfang des den Kopfkörper 11 bildenden Diskusabschnittes 20 eine Mehrzahl von Schlitzlöchern 23 in Kreisrichtung nebeneinander ausgebildet, die zweite Befestigungslöcher zum Befestigen der Schneideinsätze 13 darstellen. In diese Schlitzlöcher 23 werden die Schneideinsätze 13 ein- und auswärts beweglich eingeführt, außerdem ist an ihnen ein Befestigungsmechanismus 24 befestigt, mit welchem die Schneideinsätze 13 mit einem beliebigen Aufkragmaß befestigt werden. Wie oben beschrieben, sind an den in Dickenrichtung des Kopfkörpers 11 ausgebildeten Befestigungslöchern 21 die Schneideinsätze 12 und die Befestigungsmechanismen 22 montiert. Des Weiteren sind an den in Dickenrichtung des Kopfkörpers 11 ausgebildeten Befestigungslöchern 23 die Schneideinsätze 13 und die Befestigungsmechanismen 24 montiert. Da die Konstruktion so beschaffen ist, dass an den Schlitzlöchern 21 und 23 die Schneideinsätze 12 bzw. 13 und die Befestigungsmechanismen 22 bzw. 24 montiert werden, ist es möglich, durch eine weit geöffnete Gestaltung der Schlitzlöcher das Gewicht des Kopfkörpers zu vermindern.
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4 ist ein Schnitt entlang der Geraden a-a in 3, der den Befestigungszustand der Schneideinsätze 12 zeigt, und 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Befestigungsstruktur der Schneideinsätze 12. Wie in 4 und 5 gezeigt, weisen die im Diskusabschnitt 20 des Kopfkörpers 11 ausgebildeten Schlitzlöcher 21 zwei Befestigungsbasisflächen 21a, 21b auf, an die die Schneideinsätze 12 anstoßen, um diese zu positionieren. Es sind somit in einer Ecke der Schlitzlöcher 21 jeweils eine als erste Basisfläche (Basisfläche) fungierende Befestigungsbasisfläche 21a und eine als zweite Basisfläche (Basisfläche) fungierende Befestigungsbasisfläche 21b ausgebildet. Des Weiteren ist in den in dem Diskusabschnitt 20 ausgebildeten Schlitzlöchern ein Trennwandabschnitt 31 vorgesehen, der ein den Befestigungsmechanismus bildendes Schraubenbauteil (Gewindebauteil) 30 drehbar hält.
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Der Befestigungsmechanismus 22 weist ein Paar Anpressglieder (Anpressbauteile) 32, 33 auf, die sich, vermittelt über den Trennwandabschnitt 31, einander gegenüber liegen, außerdem weist er ein Paar Anzugsglieder 34, 35 auf, die jeweils an die Anpressglieder 32, 33 anstoßen. In den Anpressgliedern 32, 33 ist jeweils ein Langloch 32a, 33a ausgebildet, durch die das Schraubenbauteil 30 geführt wird, zugleich ist an ihnen jeweils eine Anstoßfläche (Anpressfläche) 32b, 33b ausgebildet, die an die Seitenflächen der Schneideinsätze für konkave Zahnflanken anstoßen. An den Anpressgliedern 32, 33 und an den diesen gegenüber liegenden Anzugsgliedern 34, 35 ist jeweils eine geneigte Fläche 32c, 33c, 34a, 35a ausgebildet. Über diese geneigten Flächen 32c, 33c, 34a und 35a kontaktieren die Anpressglieder 32, 33 und die Anzugsglieder 34, 35 einander. An den Endabschnitten des Schraubenbauteils sind Außengewindeabschnitte 30a, 30b jeweils gegenphasig ausgebildet, während an den Anzugsgliedern 34, 35 mit diesen Außengewindeabschnitten 30a, 30b korrespondierende Innengewindeabschnitte 34b, 35b ausgebildet sind.
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Durch den von dem Schraubenbauteil 30, den Anpressgliedern 32, 33 und den Anzugsgliedern 34, 35 gebildeten Befestigungsmechanismus 22 wird somit der Basisabschnitt 12c der Schneideinsätze 12 am Kopfkörper 11 befestigt. Im Einzelnen nähern sich ausweislich 4 die Anzugsglieder 34, 35, wenn der Basisabschnitt 12c einer konkaven Zahnflankenklinge 12 in ein Schlitzloch 21 eingeführt und danach das Schraubenbauteil 30 des Befestigungsmechanismus 22 angezogen wird, aneinander an (Bewegung in Richtung des Pfeils a) und die Anpressglieder 32, 33 bewegen sich in Richtung des Pfeils b, wodurch der Basisabschnitt 12c des Schneideinsatzes 12 an die Befestigungsbasisflächen 21a, 21b angepresst wird. Das heißt, dass durch Anziehen des Schraubenbauteils 30 die Anzugsglieder 34, 35 in Richtung der Achse des Schraubenbauteils 30 und die Anpressglieder 32, 33 in Richtung des Durchmessers des Schraubenbauteils 30 bewegt werden. Hierdurch wird der in das Schlitzloch 21 eingeführte Schneideinsatz 12 in einem Zustand, in dem sie an die Befestigungsbasisflächen 21a, 21b des Schlitzlochs 21 angepresst wird, festgelegt. Des Weiteren kann die während des Schneidens auf die Schneideinsätze 12 wirkende Spannung von den auf Seiten des Kopfkörpers befindlichen Befestigungsbasisflächen 21a, 21b aufgenommen werden, da ausweislich 3 die Befestigungsbasisflächen 21a, 21b der Schlitzlöcher 21 auf der der Drehrichtung des Kopfkörpers 11 entgegengesetzten Seite (auf der Seite, die im Gegensinn zur Drehrichtung wirkende Kräfte aufnimmt) ausgebildet sind.
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Die Befestigungsbasisflächen 21a, 21b der Schlitzlöcher 21 sind somit in der Richtung ausgebildet, in der die auf die Schneideinsätze 12 wirkende Schneidelast (Spannung) aufgenommen wird. Aus diesem Grund wird es ermöglicht, dass die Schneidelast nicht von dem aus mehreren Komponenten gebildeten Befestigungsmechanismus 22 aufgenommen wird, sondern direkt vom Kopfkörper 11. Das bedeutet, dass die Schneideinsätze 12 an ihrem Befestigungsort gehalten werden können, ohne dabei von der Schneidelast gelockert zu werden, da diese direkt von dem aus einem einzigen Bauteil bestehenden Kopfkörper 11 aufgenommen wird. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Präzision, mit der das Werkstück W geschnitten wird.
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Des Weiteren sind die Befestigungsbasisflächen 21a, 21b der Schlitzlöcher 21 in Drehrichtung des Kopfkörpers 11 geneigt ausgebildet. Hierdurch wird es möglich, dass die Schneidelast zuverlässig von den beiden Befestigungsbasisflächen 21a, 21b aufgenommen wird. Wie von dem Pfeil in 3 (Belastungsrichtung) gezeigt, wirkt die Schneidelast im Prinzip im Gegensinn zur Drehrichtung des Kopfkörpers 11, jedoch bleibt die Wirkrichtung der Schneidelast nicht immer gleich, und während des Schneideprozesses vom Kontakt der Schneide 12a mit der Zahnflanke bis zum Loslösen von derselben schwankt sie innerhalb eines bestimmten Bereiches. Um die sich in dieser Weise verhaltende Schneidelast zuverlässig am Kopfkörper 11 aufzunehmen, wird nicht nur eine die Drehrichtung der kreuzenden Befestigungsbasisfläche vorgesehen, sondern es werden zwei Befestigungsbasisflächen 21a, 21b vorgesehen, die in Bezug auf die Drehrichtung des Kopfkörpers 11 eine Neigung aufweisen. Da die Wirkungsrichtung der Schneidelast, wie oben erläutert, in einem vorgegebenen Bereich Schwankungen unterworfen ist, werden die Befestigungsbasisflächen 21a, 21b bei ihrer Bildung auf diejenige Richtung ausgerichtet, in der im Verlauf des Schneidens von Zahnflanken die Schneidelast mindestens einmalig aufgenommen wird.
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An den Anpressgliedern 32, 33 sind zwei Anstoßflächen 32b, 33b ausgebildet, die den Basisabschnitt 12c der konkaven Zahnflankenklingen 12 an einer seiner Ecken kontaktieren. Hierdurch wird es möglich, dass die Anpressglieder 32, 33 an einen Winkel des im Querschnitt die Form eines Vierecks aufweisenden Basisabschnitts 12c anstoßen. Dadurch ist es möglich, wie in 3 mit Pfeil X gezeigt, den Schneideinsatz 12 an den mit den Befestigungsbasisflächen 21a, 21b versehenen Winkel anzudrücken, ohne dass die Querschnittsgeometrie des Basisabschnitts 12c des Schneideinsatzes 12 fünf- oder anderseckig ausgebildet sein muss. Es ist daher möglich, die Querschnittsgeometrie des Basisabschnitts 12c des Schneideinsatzes 12 in Form eines Vierecks auszubilden, weshalb die Herstellungskosten für die Schneideinsätze 12 zum Schneiden konkaver Zahnflanken vermindert werden können.
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Des Weiteren ist die Schneide 12a des in das Schlitzloch 21 eingeführten Schneideinsatzes 12 in Bezug auf die Gerade geneigt, die den Schneidepunkt in der Standardhöhenposition mit der Drehmittelachse C des Kopfkörpers verbindet. Daher erfolgt das Schneiden des Werkstücks W mit der Schneide 12a des Schneideinsatzes 12 mit einem definierten Fluchtwinkel α1. 6(A) zeigt einen von Richtung b in 3 ausgehenden Querschnitt des Befestigungszustandes Schneideinsätzen 12 aus Richtung b in 3 und 6(B) einen von Richtung c in 3 ausgehenden Querschnitt des Befestigungszustandes von Schneideinsätzen 12. Ausweislich 6(A) ist der Schneideinsatz 12 zur Drehrichtung hin mit einem bestimmte Neigungswinkel β1 nach vorne geneigt angebracht, und ausweislich 4 und 6(B) ist der Schneideinsatz 12 derart angeordnet, dass er bezüglich der zentralen Drehachse radial nach außen weist und mit einem bestimmten seitlichen Neigungswinkel β2 geneigt ist. ”Bezüglich der zentralen Drehachse radial nach außen” bedeutet hier die Richtung, die von der Drehmittelachse C des Kopfkörpers 11 nach außen zeigt.
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Wie bislang oben erläutert, sind die Schneideinsätze 12 mit jeweils definierten Fluchtwinkeln α1, Neigungswinkeln (nach vorne) β1 und seitlichen Neigungswinkeln β2 lösbar an dem Kopfkörper befestigt. Des Weiteren sind die Schneideinsätze 13 mit derselben Befestigungsstruktur wie im Falle der Schneideinsätze 12 lösbar am Kopfkörper 11 befestigt. 7 zeigt einen den befestigten Zustand von Schneideinsätzen zeigenden Querschnitt entlang der Geraden d-d in 3. Ausweislich 7 werden die Befestigungsmechanismen 24, mit denen die Schneideinsätze 13 befestigt sind, gebildet von einem Schraubenbauteil 30, den Anpressgliedern (Anpressbauteilen) 42, 43 und von den Anzugsgliedern (Anzugsbauteilen) 44, 45. Wie in 3 und 7 gezeigt, weisen die Schlitzlöcher 23, in die der Basisabschnitt 13c der Schneideinsätze 13 geführt wird, zwei Befestigungsbasisflächen 23a, 23b (erste und zweite Befestigungsbasisflächen, Befestigungsbasisflächen) auf, an die die Schneideinsätze 12 angelegt werden, um diese zu positionieren. Ausweislich 3 ist der Schneideinsatz 13 mit einem bestimmten Fluchtwinkel α2 und einem Neigungswinkel (nach vorne) am Kopfkörper 11 befestigt, und ausweislich 7 ist der Schneideinsatz 13 bezüglich der zentralen Drehachse radial nach innen mit einem bestimmten seitlichen Neigungswinkel β3 geneigt befestigt. ”Bezüglich der zentralen Drehachse radial nach innen” bedeutet hier die Richtung, die von außen zur Drehmittelachse C des Kopfkörpers 11 zeigt.
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Des Weiteren kann die während des Schneidens auf die Schneideinsätze 13 zum Schneiden der konvexen Zahnflanken wirkende Belastung von den auf Seiten des Kopfkörpers befindlichen Befestigungsbasisflächen 23a, 23b aufgenommen werden, da die Befestigungsbasisflächen 23a, 23b der Schlitzlöcher 23 auf der der Drehrichtung des Kopfkörpers 11 entgegengesetzten Seite ausgebildet sind. Die Befestigungsbasisflächen 23a, 23b der Schlitzlöcher 23 sind somit in der Richtung ausgebildet, in der die auf die Schneideinsätze 13 wirkende Schneidelast aufgenommen wird. Dies ermöglicht es, dass die Schneidelast direkt von dem aus einem einzigen Bauteil gebildeten Kopfkörper 11 aufgenommen wird, weshalb das Lockern der Schneideinsätze 13 verhindert werden kann und daher eine Verbesserung der Präzision beim Schneiden des Werkstücks W ermöglicht wird. Des Weiteren sind, wie im Falle der weiter oben besprochenen Befestigungsbasisflächen 21a, 21b, die Befestigungsbasisflächen 23a, 23b der Schlitzlöcher 23 in Drehrichtung des Kopfkörpers geneigt vorgesehen.
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Des Weiteren wirkt, wie in 3 mit Pfeilsymbol (Belastungsrichtung) gezeigt, während des Schneidens konvexer Zahnflanken 16 mittels der Schneideinsätze 13 auf diese eine Schneidelast in Radialrichtung des Kopfkörpers nach außen. Das bedeutet, dass auf die Schneideinsätze 13 eine Schneidelast inklusive der in Radialrichtung nach außen gerichteten Teilkraft wirkt. Aus diesem Grund werden die Schneideinsätze 13 in Radialrichtung des Kopfkörpers 11 weiter außen als die Befestigungsmechanismen 24 und letztere in Radialrichtung des Kopfkörpers weiter innen als die Schneideinsätze 13 angeordnet. Durch diese Anordnung der Schneideinsätze 13 und der Befestigungsmechanismen 24 wird es ermöglicht, dass die Schneidelast nicht von den Befestigungsmechanismen 24 aufgenommen wird, sondern direkt vom Kopfkörper 11. Dies ermöglicht eine Verhinderung des Lockerns der Schneideinsätze 13 und somit eine Verbesserung der Präzision, mit der das Werkstück W geschnitten wird. Da die Befestigungsmechanismen 24 am Innenumfang des Kopfkörpers 11 angeordnet werden, empfiehlt es sich, um eine gute Durchführbarkeit der bei einem Austausch der konvexen Zahnflankenklingen 13 anfallenden Arbeiten sicherzustellen, analog zu den Befestigungsmechanismen 24 die Arbeiten am Kopfkörper 11 von der Randseite her zu ermöglichen.
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Im Folgenden wird das Schneiden des Werkstücks W mit dem Werkzeugkopf 10 besprochen. 8(A) zeigt eine Skizze zur Erläuterung des Schneidens konkaver Zahnflanken 15 mit Schneideinsätzen 12 und 8(B) eine Skizze zur Erläuterung des Schneidens konvexer Zahnflanken 16 mit Schneideinsätzen 13. Ausweislich 8(A) werden an dem Werkstück W mittels der Schneiden 12a der Schneideinsätze 12 konkave Zahnflanken 15 von Kegelrädern und, ausweislich 8(B), mittels der Schneiden 13a der Schneideinsätze 13 konvexe Zahnflanken 16 von Kegelrädern gebildet. Es ist somit möglich, durch Neigung der Schneideinsätze 12 in Radialrichtung nach außen und durch Neigung der Schneideinsätze 13 in Radialrichtung nach innen die Schleifkosten für die Schneideinsätze 12 und die Schneideinsätze 13 abzusenken. Im Folgenden werden die Gründe hierfür besprochen.
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9(A) zeigt eine erläuternde Darstellung eines Werkzeugkopfes nach dem Stand der Technik mit daran lotrecht befestigten Schneideinsätzen 100 zum Schneiden von konkaven Zahnflanken, und 9(B) zeigt eine erläuternde Darstellung eines Werkzeugkopfes nach dem Stand der Technik mit daran lotrecht befestigten Schneideinsätzen 101 zum Schneiden von konvexen Zahnflanken. Wie in 9(A) und 9(B) gezeigt, müssen bei einer lotrechten Befestigung der Schneideinsätze 100 und 101 an dem Kopfkörper 102 auch die den Schneiden 100a und 101a gegenüber liegenden Seiten erheblich geschliffen werden, um eine Interferenz mit den Zahnflanken, die den jeweils geschnittenen Zahnflanken gegenüber liegen, auszuschließen, wie dies durch ”X” in den Figuren dargestellt ist; dies erschwert die Kostenreduktion der Schneideinsätze 100, 101. Im Falle des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes 10 sind demgegenüber die Schneideinsätze 12 und die Schneideinsätze 13 ausweislich 8(A) und (B) in Radialrichtung nach außen oder innen geneigt, woraus sich Positionsverhältnisse ergeben, die ein Kontaktieren der Schneideinsätze 12 und 13 mit den Zähnen auf der jeweils nicht spanabhebend bearbeiteten Seite erschweren. Es ist somit möglich, die Schneideinsätze 12 und 13 auf der ihren Schneiden 12a bzw. 13a entgegengesetzten Seite weniger oder überhaupt nicht zu schleifen und daher die Bearbeitungskosten der Schneideinsätze 12 und 13 entsprechend abzusenken.
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Des Weiteren sind die Schneideinsätze 12 und die Schneideinsätze 13 nicht nur in Bezug auf die Radialrichtung nach außen oder innen geneigt befestigt, sondern sie können vielmehr aufgrund der Verwendung der Befestigungsmechanismen 22, 24 auch mit einem beliebigen Aufkragmaß befestigt werden. Somit können die an den Schneideinsätzen 12 und 13 vorgesehenen Schneiden 12a bzw. 13a durch Veränderung des Aufkragmaßes der geneigt vorgesehenen Klingen 12 und 13 in Radialrichtung nach außen/innen bewegt werden. 10(A) zeigt eine erläuternde Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Aufkragmaß der Schneideinsätze 12 und der Position ihrer Schneide 12a in Radialrichtung nach außen/innen; 10(B) zeigt eine erläuternde Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Aufkragmaß der Schneideinsätze 13 und der Position ihrer Schneide 13a in Radialrichtung nach außen/innen. Ausweislich 10(A) werden die Schneiden 12a der Schneideinsätze 12 bei einer Erhöhung des Aufkragmaßes der Schneideinsätze 12 (Pfeilsymbol a1) in Radialrichtung nach außen bewegt (Pfeil b1), während bei einer Verminderung ihres Aufkragmaßes (Pfeilsymbol a2) die Schneiden 12a der Schneideinsätze 12 in Radialrichtung nach innen hin bewegt werden (Pfeil b2). Des Weiteren werden ausweislich 10(B) die Schneiden 13a der Schneideinsätze 13 bei einer Erhöhung des Aufkragmaßes der Schneideinsätze 13 (Pfeilsymbol a3) in Radialrichtung nach innen bewegt (Pfeil b3), während bei einer Verminderung ihres Aufkragmaßes (Pfeilsymbol b4) die Schneiden 13a der Schneideinsätze 13 in Radialrichtung nach außen hin bewegt werden (Pfeil b4).
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11(A) bis (C) zeigen jeweils Darstellungen zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen dem Cutterdurchmesser der Schneideinsätze 12 und 13 und der durch Schneiden von Zahnflanken abgetragene Materialmenge. Ferner zeigt 12 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen dem Cutterdurchmesser der Schneideinsätze 12 und 13 und dem Spiralwinkel der Zahnflanken 15 bzw. 16. Des Weiteren zeigt 13 eine Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen dem Cutterdurchmesser der Schneideinsätze 12 und 13 und dem Zahnkontakt der Zahnflanken.
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Ausweislich 11(A) bis (C) werden die Schneiden 12a der Schneideinsätze 12 für konkave Zahnflanken bei einer Verminderung des Aufkragmaßes der Schneideinsätze 12 und 13 in Radialrichtung nach innen bewegt und der Cutterdurchmesser, d. h. die Distanz von der Drehmittelachse C bis zur Schneide 12a, vermindert, zugleich wird die Schneide 13a des Schneideinsatzes 13 für konvexe Zahnflanken in Radialrichtung nach außen bewegt und der Cutterdurchmesser, d. h. die Distanz von der Drehmittelachse C bis zur Schneide 13a, vergrößert, weshalb hierdurch die von den konkaven Zahnflanken 15 und den konvexen Zahnflanken 16 abgetragene Materialmenge zunimmt. Des Weiteren werden durch eine Erhöhung des Aufkragmaßes der Schneideinsätze 12 und 13 die Schneiden 12a der Schneideinsätze 12 in Radialrichtung nach außen bewegt und somit der Cutterdurchmesser vergrößert, zugleich wird die Schneide 13a des Schneideinsatzes 13 zum Schneiden von konvexen Zahnflanken in Radialrichtung nach innen bewegt und der Cutterdurchmesser vermindert, weshalb hierdurch die von den konkaven Zahnflanken 15 und den konvexen Zahnflanken 16 abgetragene Materialmenge abnimmt. Ferner können ausweislich 12 durch eine Veränderung des Aufkragmaßes der Schneideinsätze 12 und 13 die Cutterdurchmesser vergrößert werden, wodurch der Spiralwinkel der konkaven Zahnflanken 15 und der konvexen Zahnflanken 16 verändert werden. Der Begriff Spiralwinkel meint hier den an den Zähnen gebildeten Torsionswinkel. Durch das Verändern der Cutterdurchmesser der Schneideinsätze 12 und der Schneideinsätze 13 können somit die abgetragene Materialmenge und der Spiralwinkel verändert werden, wodurch eine Korrektur der Zahnflankengeometrie der konkaven Zahnflanken 15 und der konvexen Zahnflanken 16 vorgenommen werden kann. Das bedeutet, dass es ausweislich 13 möglich ist, durch ein Verändern des Aufkragmaßes der Schneideinsätze 12 und 13 den Zahnkontakt der konkaven Zahnflanken 15 und der konvexen Zahnflanken 16 in geeigneter Weise einzustellen.
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Da, wie bislang beschrieben, die Schneideinsätze 12 und die Schneideinsätze 13 in Radialrichtung nach außen/innen geneigt vorgesehen sind, können die Schneiden 12a bzw. 13a durch Veränderung des Aufkragmaßes der Schneideinsätze 12 und der Schneideinsätze 13 in Radialrichtung nach außen/innen bewegt werden. Das bedeutet, dass aufgrund der Einstellbarkeit des Cutterdurchmessers der Schneideinsätze 12 und der Schneideinsätze 13 Korrekturen an der Zahnflankengeometrie der konkaven Zahnflanken 15 bzw. der konvexen Zahnflanken 16 auf einfache Art und Weise durchgeführt werden. Da des Weiteren aufgrund der Neigung der Schneideinsätze 12 und der Schneideinsätze 13 in Radialrichtung nach außen/innen die Interferenz zwischen den Zahnflanken und den Schneideinsätzen 12 und 13 erschwert wird, wird erreicht, dass die Schneideinsätze weniger oder überhaupt nicht mehr geschliffen werden müssen, wodurch eine Verringerung der Schleifkosten für die Schneideinsätze 12, 13 ermöglicht wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform begrenzt und es versteht sich von selbst, dass sie in verschiedenster Weise weiter entwickelt werden kann, solange hierbei von ihrem Grundgedanken nicht abgewichen wird. So werden in der gezeigten Ausführungsform an einem Kopfkörper Schneideinsätze 12 und Schneideinsätze 13 befestigt, es ist jedoch auch möglich, an einem Kopfkörper nur Schneideinsätze 12 für konkave Zahnflanken bzw. nur Schneideinsätze 13 für konvexe Zahnflanken zu befestigen. Des Weiteren können durch Verwendung erfindungsgemäßer Werkzeugköpfe 10 auch Hypoidräder, Kegelräder mit gebogenen Zähnen usw. geschnitten werden. Außerdem können durch Verwendung erfindungsgemäßer Werkzeugköpfe 10 auch Kegelräder mit geneigten Zähnen und Kegelräder mit konstanter Zahnhöhe geschnitten werden.
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Ferner sind in dem gezeigten Fall die Schneideinsätze 12 in Radialrichtung nach außen und die Schneideinsätze 13 in Radialrichtung nach innen geneigt befestigt, die Richtung der Neigung kann jedoch auch auf andere Weise gewählt werden. So können, abhängig u. a. von der Geometrie der Schneiden, die Schneideinsätze für konkave Zahnflanken auch in Radialrichtung nach innen und die Schneideinsätze für konvexe Zahnflanken auch in Radialrichtung nach außen geneigt werden.
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Des Weiteren können mit einem Werkzeugkopf 10 Zahnräder mit verschiedenen Abmessungen geschnitten werden, da die Cutterdurchmesser der Schneideinsätze 12 und der Schneideinsätze 13 eingestellt werden können. Es ist somit möglich, die generelle Verwendbarkeit von Werkzeugköpfen zu erhöhen und hierdurch die Kosten für das Schneiden von Zahnrädern zu senken.
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In der obigen Beschreibung sind die Schneideinsätze 12 für konkave Zahnflanken und die Schneideinsätze 13 für konvexe Zahnflanken in Radialrichtung des Kopfkörpers 11 nach außen/innen geneigt, um die Einstellung des Cutterdurchmessers zu erleichtern. Wenn es darum geht, durch ein Verhindern des Lockerns der Schneideinsätze 12 und 13 die Schneidepräzision zu verbessern, können die Schneideinsätze 12 und 13 auch ohne Neigung in Radialrichtung des Kopfkörpers 11 vorgesehen werden.
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Dies wird in 14, einer Draufsicht eines Werkzeugkopfes 40 gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform, gezeigt. 15 zeigt in diesem Zusammenhang eine zum Teil vergrößerte Draufsicht des Werkzeugkopfes 40. Des Weiteren zeigt 16 eine Draufsicht des. den Werkzeugkopf 40 bildenden Kopfkörpers 41.
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Ausweislich 14 weist der Werkzeugkopf 40 einen diskusförmigen Kopfkörper 41 auf, an dem mehrere Schneideinsätze 42 zum Schneiden von konkaven Zahnflanken und mehrere Schneideinsätze 43 zum Schneiden von konvexen Zahnflanken befestigt sind. An dem am Ende eines Schneideinsatzes 42 vorgesehenen Schneidenabschnitt 42a ist jeweils eine Schneide 42b zum Schneiden konkaver Zahnflanken 15 eines Kegelrades ausgebildet. Analog ist an dem an den Enden von Schneideinsätzen 43 zum Schneiden konvexer Zahnflanken vorgesehenen Schneidenabschnitt 43a jeweils eine Schneide 43b zum Schneiden konvexer Zahnflanken 16 eines Kegelrades vorgesehen. Die an dem Kopfkörper 41 befestigten Schneideinsätze 42 und 43 sind so festgelegt, dass ihre Schneiden 42b, 43b aus der einen Randfläche hervortreten.
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Ausweislich 14 bis 16 ist in dem Kopfkörper 41 eine Mehrzahl von Schlitzlöchern 44, 45 ausgebildet, die in Kreisumfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Diese Schlitzlöcher 44 sind in Dickenrichtung des Kopfkörpers 41 durchgehend ausgebildet. Die Schlitzlöcher 44 sind an der Außenumfangsseite des Kopfkörpers 41 ausgebildet und an ihnen sind die Schneideinsätze 42 für konkave Zahnflanken befestigt. In diesen Schlitzlöchern 44 ist jeweils ein Befestigungsmechanismus 46 befestigt, mit welchem die Schneideinsätze 42 mit einem beliebigen Aufkragmaß festgelegt werden. Die Schlitzlöcher 45 sind an der Innenumfangsseite des Kopfkörpers 41 ausgebildet, an denen die Schneideinsätze 43 für konvexe Zahnflanken befestigt sind. In diesen Schlitzlöchern 45 ist jeweils ein Befestigungsmechanismus 47 angebracht, mit welchem die Schneideinsätze 43 mit einem beliebigen Aufkragmaß festgelegt werden. Da die Konstruktion so beschaffen ist, dass an den Schlitzlöchern 44, 45 die Schneideinsätze 42, 43 und die Befestigungsmechanismen 46, 47 montiert werden, ist es möglich, durch eine, etwa wie in 16 gezeigt, weit geöffnete Gestaltung der Schlitzlöcher das Gewicht des Kopfkörpers zu vermindern.
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Wie in 15 und 16 gezeigt, sind überdies in einer Ecke der Schlitzlöcher 44 jeweils eine als erste Basisfläche (Basisfläche) fungierende Befestigungsbasisfläche 44a und eine als zweite Basisfläche (Basisfläche) fungierende Befestigungsbasisfläche 44b ausgebildet. An diese beiden Befestigungsbasisflächen 44a, 44b stoßen die Basisabschnitte 42c der in den Schlitzlöchern 44 aufgenommenen Schneideinsätze 42 an. Durch dieses Anstoßen der Schneideinsätze 42 an die beiden Befestigungsbasisflächen 44a, 44b werden die Schneideinsätze 42 in Bezug auf den Kopfkörper 41 positioniert.
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Analog hierzu sind in einer Ecke der Schlitzlöcher 45 jeweils eine als erste Basisfläche (Basisfläche) fungierende Befestigungsbasisfläche 45a und eine als zweite Basisfläche (Basisfläche) fungierende Befestigungsbasisfläche 45b ausgebildet. An diese beiden Befestigungsbasisflächen 45a, 45b stoßen die Basisabschnitte der in den Schlitzlöchern 45 aufgenommenen Schneideinsätze 43 an. Durch dieses Anstoßen der Schneideinsätze 43 an die beiden Befestigungsbasisflächen 45a, 45b werden die Schneideinsätze 43 in Bezug auf den Kopfkörper 41 positioniert.
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Im Folgenden wird der Befestigungsmechanismus 46 zum Befestigen der Schneideinsätze 42 besprochen. Im Übrigen ist der Befestigungsmechanismus 47 zum Befestigen der Schneideinsätze 43 in derselben Weise konstruiert wie der Befestigungsmechanismus 46 für die Schneideinsätze 42, weshalb hierfür dieselben Bezugszeichen verwendet werden und auf eine Erläuterung dieses Mechanismus verzichtet wird. 17(A) zeigt einen Schnitt zur Veranschaulichung des Befestigungszustandes der Schneideinsätze 42 von der Richtung des Pfeils a in 15 aus, und 17(B) zeigt einen Schnitt zur Veranschaulichung des Befestigungszustandes der Schneideinsätze 42 von der Richtung des Pfeils b in 15 aus. Des Weiteren zeigt 18 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Befestigungsstruktur für Schneideinsätze zum Schneiden konkaver Zahnflanken. 19(A) und (B) schließlich zeigen jeweils in perspektivischer Darstellung des den Befestigungsmechanismus 46 bildenden Anpressgliedes 53.
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Wie in 17 und 18 gezeigt, weist der Befestigungsmechanismus 46 ein in dem Schlitzloch 44 aufgenommenes Schraubenbauteil 50 auf, an dessen Endabschnitten jeweils gegenphasig Außengewindeabschnitte 50a, 50b ausgebildet sind. Der Befestigungsmechanismus 46 weist des Weiteren ein Paar einander gegenüber liegender Anzugsglieder (erstes Anzugsglied, zweites Anzugsglied, Anzugsbauteile) 51, 52 sowie ein diese Anzugsglieder kontaktierendes Anpressglied 53 auf. An den Anzugsgliedern 51, 52 sind jeweils ein Innengewindeabschnitt 51a bzw. 52a ausgebildet, die mit den Außengewindeabschnitten 50a, 50b des Schraubenbauteils 50 korrespondieren, sowie jeweils eine das Anpressglied 53 kontaktierende geneigte Fläche 51b bzw. 52b ausgebildet. Des Weiteren ist das Anpressglied 53 ausweislich 19(A) und (B) mit einem Langloch 53a, durch das das Schraubenbauteil 50 geführt wird, sowie Anstoßflächen (erste Anstoß- und zweite Anstoßfläche) 53b, 53c versehen, die auf eine Ecke des Basisabschnitts 42c des Schneideinsatzes 42 für konkave Zahnflanken anstoßen. Weiters sind an dem Anpressglied 53 ausweislich 19(A) eine erste geneigte Fläche 53d, die das Anzugsglied 51 kontaktiert, und eine zweite geneigte Fläche 53e ausgebildet, die das Anzugsglied 52 kontaktiert.
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Durch den von dem Schraubenbauteil 50, dem Anpressglied 53 und den Anspanngliedern 51, 52 gebildeten Befestigungsmechanismus 46 wird somit der Basisabschnitt 42c der Schneideinsätze 42 für konkave Zahnflanken am Kopfkörper 41 befestigt. Im Einzelnen nähern sich ausweislich 17(B) die Anzugsglieder 51, 52, wenn der Basisabschnitt 42c eines Schneideinsatzes 42 in ein Schlitzloch 44 eingeführt und danach das Schraubenbauteil 50 angezogen wird, aneinander an (Bewegung in Richtung des Pfeils a) und das Anpressglied 53 bewegt sich in Richtung des Pfeils b, wodurch der Basisabschnitt 42c des Schneideinsatzes 42 an die Befestigungsbasisflächen 44a, 44b angepresst wird. Das heißt, dass durch Anziehen des Schraubenbauteils 50 die Anzugsglieder 51, 52 in Richtung der Achse des Schraubenbauteils 50 und das Anpressglied 53 in Richtung des Durchmessers des Schraubenbauteils 50 bewegt werden. Hierdurch wird der Schneideinsatz 42 in einem Zustand, in dem er an die Befestigungsbasisflächen 44a, 44b des Schlitzlochs 44 angepresst wird, festgelegt.
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Da die Anzugsglieder 51, 52 und das Anpressglied 53 ausweislich 17(B) einander über die geneigten Flächen 51b, 52b, 53d und 53e kontaktieren, wird die Anzugskraft verstärkt, weshalb die Schneideinsätze 42 mit großer Festigkeit befestigt werden können. Da sich die paarweise vorgesehenen Anzugsglieder 51, 52 einander annähern, kann die Genauigkeit der Befestigung der Schneideinsätze 42 verbessert werden, ohne dass sich das die Anzugsglieder 51, 52 kontaktierende Anpressglied 53 dabei entlang des Schraubenbauteils 50 bewegen würde. Da überdies an dem Anpressglied 53 zwei schräge Flächen 53d, 53e ausgebildet sind, kann hier mit einem Anpressglied 53 den beiden Anzugsgliedern 51, 52 entsprochen werden, weshalb die Teilezahl des Befestigungsmechanismus 46 vermindert werden kann. Ausweislich 14 und 15 sind am Außen- und am Innenumfang jeweils ein Ringbauteil 54, 55 befestigt, die einen Teil der Befestigungsmechanismen 46, 47 abdecken. Durch dieses Vorsehen der Ringbauteile 54, 55 wird die Praxistauglichkeit verbessert, da verhindert wird, dass bei einem Austausch der Schneideinsätze die Befestigungsmechanismen 46, 47 herabfallen.
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Des Weiteren sind die Befestigungsbasisflächen 44a, 44b ausweislich 15 in der Richtung ausgebildet, in der die auf die Schneideinsätze 42 für konkave Zahnflanken wirkende Schneidelast (Spannung) aufgenommen wird. Aus diesem Grund wird es ermöglicht, dass die Schneidelast nicht von dem aus mehreren Komponenten gebildeten Befestigungsmechanismus 46 aufgenommen wird, sondern direkt vom Kopfkörper 41. Das bedeutet, dass die Schneideinsätze 42 an ihrem Befestigungsort gehalten werden kann, ohne dabei von der Schneidelast gelockert zu werden, da diese direkt von dem aus einem einzigen Bauteil bestehenden Kopfkörper 41 aufgenommen wird. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Präzision, mit der das Werkstück W geschnitten wird.
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Des Weiteren sind die Befestigungsbasisflächen 44a, 44b der Schlitzlöcher 44 in Drehrichtung des Kopfkörpers 41 geneigt ausgebildet. Hierdurch wird es möglich, dass die Schneidelast zuverlässig von den beiden Befestigungsbasisflächen 44a, 44b aufgenommen wird. Wie von dem Pfeil in 15 (Belastungsrichtung) gezeigt, wirkt die Schneidelast im Prinzip im Gegensinn zur Drehrichtung des Kopfkörpers 41, jedoch bleibt die Wirkrichtung der Schneidelast nicht immer gleich und während des Schneideprozesses vom Kontakt der Schneide 42a mit der Zahnflanke bis zum Loslösen von derselben schwankt sie innerhalb eines bestimmten Bereiches. Um die sich in dieser Weise verhaltende Schneidelast zuverlässig am Kopfkörper 41 aufzunehmen, wird nicht nur eine die Drehrichtung des kreuzende Befestigungsbasisfläche vorgesehen, sondern es werden zwei Befestigungsbasisflächen 44a, 44b vorgesehen, die in Bezug auf die Drehrichtung des Kopfkörpers 41 eine Neigung aufweisen. Da die Wirkungsrichtung der Schneidelast, wie oben erläutert, in einem vorgegebenen Bereich Schwankungen unterworfen ist, werden die Befestigungsbasisflächen 44a, 44b bei ihrer Bildung auf diejenige Richtung ausgerichtet, in der im Verlauf des Schneidens von Zahnflanken die Schneidelast mindestens einmalig aufgenommen wird.
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An dem Anpressglied 53 sind zwei Anstoßflächen 53b, 53b ausgebildet, die den Basisabschnitt 42c der Schneideinsätze 42 für konkave Zahnflanken an einer seiner Ecken kontaktieren. Hierdurch wird es möglich, dass das Anpressglied 53 an eine Ecke des im Querschnitt die Form eines Vierecks aufweisenden Basisabschnitts 42c anstößt. Das bedeutet, dass es möglich ist, wie in 15 mit Pfeil X gezeigt, den Schneideinsatz 42 an die mit den Befestigungsbasisflächen 44a, 44b versehene Ecke anzudrücken, ohne dass die Querschnittsgeometrie des Basisabschnitts 42c des Schneideinsatzes 42 fünf- oder anderseckig ausgebildet würde. Es ist daher möglich, die Querschnittsgeometrie des Basisabschnitts 42c des Schneideinsatzes 42 in Form eines Vierecks auszubilden, weshalb die Herstellungskosten für die Schneideinsätze 12 vermindert werden können. Im Übrigen sind die geneigten Flächen der Anzugsglieder 51, 52 und des Anpressgliedes 53, im Einzelnen die geneigten Flächen 51b, 52b, 53d und 53e, wie in 15 mittels des Bezugszeichens α gezeigt, in Bezug auf die Befestigungsbasisfläche 44a geneigt ausgebildet. Hierdurch wird es ermöglicht, wie mit Pfeil X gezeigt, den Schneideinsatz 42 an die mit den Befestigungsbasisflächen 44a, 44b versehene Ecke anzudrücken.
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Da die Befestigungsbasisflächen 44a, 44b mit einer Ausrichtung ausgebildet sind, in der sie die auf die Schneideinsätze 42 wirkende Schneidelast aufnehmen, wird eine Verbesserung der Präzision, mit der das Werkstück W von diesem Schneideinsatz geschnitten wird, da insbesondere ein schneidelastbedingtes Lockern des Schneideinsatzes 42 unterbleibt. Da die Befestigungsstrukturen für die Schneideinsätze 43 zum Schneiden von konvexen Zahnflanken dieselbe Konstruktion wie im Falle der Schneideinsätze 42 aufweisen, wird außerdem auch die Präzision, mit der das Werkstück W von den Schneideinsätzen 43 geschnitten wird, verbessert, da auch in diesem Falle ein schneidelastbedingtes Lockern der Schneideinsätze 43 unterbleibt. Das heißt, dass die Befestigungsbasisflächen 45a, 45b der Schlitzlöcher 45 in einer Richtung ausgebildet sind, in der die auf die Schneideinsätze 43 wirkende Schneidelast (Spannung) aufgenommen wird. Dies ermöglicht es, dass die Schneidelast direkt von dem aus einem einzigen Bauteil gebildeten Kopfkörper 41 aufgenommen wird, wodurch ermöglicht wird, dass das Lockern der Schneideinsätze 43 unterbleibt und somit die Präzision beim Schneiden des Werkstücks W verbessert wird. Des Weiteren sind, wie im Falle der weiter oben besprochenen Befestigungsbasisflächen 44a, 44b, die Befestigungsbasisflächen 45a, 45b der Schlitzlöcher 45 in Drehrichtung des Kopfkörpers geneigt vorgesehen.
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Außerdem wirkt, wie in 15 mit Pfeilsymbol (Belastungsrichtung) gezeigt, während des Schneidens konvexer Zahnflanken 16 mittels der Schneideinsätze 43 auf diese eine Schneidelast in Radialrichtung des Kopfkörpers 41 nach außen. Das bedeutet, dass auf die Schneideinsätze 43 eine Schneidelast wirkt, die um die in Radialrichtung nach außen gerichtete Teilkraft erhöht ist. Daher werden die Schneideinsätze 43 in Radialrichtung des Kopfkörpers 41 weiter außen als die Befestigungsmechanismen 47 und letztere in Radialrichtung des Kopfkörpers weiter innen als die Schneideinsätze 43 angeordnet. Durch diese Anordnung der Schneideinsätze 43 und der Befestigungsmechanismen 47 wird es ermöglicht, dass die Schneidelast nicht von den Befestigungsmechanismen 47 aufgenommen wird, sondern direkt vom Kopfkörper 41. Dies ermöglicht eine Verhinderung des Lockerns der Schneideinsätze 43 und somit eine Verbesserung der Präzision, mit der das Werkstück W geschnitten wird. Da die Befestigungsmechanismen 47 am Innenumfang des Kopfkörpers 41 angeordnet werden, empfiehlt es sich, um eine gute Durchführbarkeit der bei einem Austausch der Schneideinsätze 43 anfallenden Arbeiten sicherzustellen, die Arbeiten am Kopfkörper 41 in gleicher Weise wie im Falle der Befestigungsmechanismen von der Randseite her zu ermöglichen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform begrenzt und es versteht sich von selbst, dass sie in verschiedenster Weise weiter entwickelt werden kann, solange hierbei von ihrem Grundgedanken nicht abgewichen wird. So werden in dem gezeigten Falle an einem Kopfkörper 41 Schneideinsätze 42 für konkave Zahnflanken und Schneideinsätze 43 für konvexe Zahnflanken befestigt, es ist jedoch auch möglich, an einem Kopfkörper 41 nur Schneideinsätze 42 bzw. nur Schneideinsätze 43 zu befestigen. Des Weiteren können durch Verwendung erfindungsgemäßer Werkzeugköpfe 40 auch Hypoidräder, Kegelräder mit gebogenen Zähnen usw. geschnitten werden. Außerdem können durch Verwendung erfindungsgemäßer Werkzeugköpfe 40 auch Kegelräder mit geneigten Zähnen und Kegelräder mit konstanter Zahnhöhe geschnitten werden.
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Die Aufgabe der oben besprochenen Struktur kann in der Zusammenfassung der Erfindung wie folgt festgehalten werden. Verbesserung der Schneidpräzision durch Verhinderung des Lockerns der Schneideinsätze. Das Mittel zur Lösung der Aufgabe kann in der Zusammenfassung der Erfindung wie folgt angegeben werden. Ausweislich 15 werden in einem Kopfkörper 11 Schlitzlöcher 44 zum Einführen von Schneideinsätzen 42 und Schlitzlöcher 45 zum Einführen von Schneideinsätzen 43 ausgebildet. In einer Ecke der Schlitzlöcher 44 sind zwei Befestigungsbasisflächen 44a, 44b und in einer Ecke der Schlitzlöcher 45 Befestigungsbasisflächen 45a, 45b ausgebildet. In den Schlitzlöchern 44 ist jeweils ein Befestigungsmechanismus 46 vorgesehen, durch den die Schneideinsätze 42 an die Befestigungsbasisflächen 44a, 44b angepresst werden. In den Schlitzlöchern 45 ist jeweils ein Befestigungsmechanismus 47 vorgesehen, durch den die Schneideinsätze 43 an die Befestigungsbasisflächen 45a, 45b angepresst werden. Die Befestigungsbasisflächen 44a, 44b sind somit in der Richtung ausgebildet, in der die auf die Schneideinsätze 42 wirkende Schneidelast aufgenommen wird. Des Weiteren sind die Befestigungsbasisflächen 45a, 45b in der Richtung ausgebildet, in der die auf die Schneideinsätze 43 wirkende Schneidelast aufgenommen wird. Hierdurch wird eine Verbesserung der Schneidpräzision ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 08-108316 A [0002, 0004, 0005]
- JP 10-58232 A [0002, 0004, 0005]
- WO 97/039851 [0002]
