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Allgemeiner Stand der Technik
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Trennfräser sind dafür bekannt, Keilnuten und dergleichen zu schneiden und auch Arbeitsglieder mit Schlitzen von unterschiedlicher Breite zu versehen.
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Trennfräser sind Scheibenfräsern insofern etwas ähnlich, als die Fräse üblicherweise ein scheibenartiges Glied mit in der Peripherie davon montierten Schneideinsätzen verwendet. Bei einem Scheibenfräser werden die Schneidplatten im Allgemeinen axial vorgelegt, wohingegen bei einem Trennfräser die Schneiplatten radial von der stützenden Scheibe vorstehen und somit dem Werkstück in der radialen Richtung vorgelegt werden.
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Um Schlitze schnell und effizient auszubilden, ist es wünschenswert, dass die Schneideinsätze fest in dem Fräserkörper gestützt werden und einen adäquaten Spielraum zwischen den Schneidkanten der Platten und dem Fräserkörper aufweisen, während das Material von dem Werkstück entfernt wird. Wenn die Platten fest gestützt werden und ausreichend Spielraum zwischen dem Fräserkörper und den Schneidkanten aufweisen, kann der Trennfräser erheblichen Lasten standhalten und kann extrem schnell, frei und präzise schneiden.
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Die meisten Trennfräser klemmen die Platte in dem Fräserkörper mit Hilfe eines Plattensitzes mit einem „Sägeschnitt-”Klemmendesigns und einer Platte mit einem geringfügigen Anschnittwinkel fest. Dieses „Sägeschnitt-”Design gestattet, dass sich der Plattensitzbereich aufspreizt, wenn die Platte sitzt, was auf der Platte einen federartigen Anschnittklemmeffekt erzeugt. Damit der Trennfräser einen minimalen radialen Auslauf aufweist, wird zu dem Sitzbereich üblicherweise ein zusätzliches Auflagenoberflächenmerkmal hinzugefügt. Diese Auflagenoberfläche erzeugt einen positiven Anschlag, was den akkumulierten radialen Auslauf minimiert, der ohne dieses Merkmal existieren könnte. Diese Auflagenoberfläche verteilt auch die radialen Schneidkräfte in den Trennfräserkörper, was wiederum den Plattensitz daran hindert, sich noch weiter aufzuspreizen.
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Die existierenden Sitzdesigns hängen völlig von der Fähigkeit des Fräserkörpers zum Federn ab, um die Platte festzuklemmen, und gestatten keine Sitzabnutzung oder Herstellungsdimensionsvariationen der Platte und des Sitzes. Es wäre wünschenswert, ein Design bereitzustellen, das die Unfähigkeit zum Kompensieren für Sitzabnutzung oder Herstellungsdimensionsvariationen der Platte und des Sitzes überwindet.
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Kurze Darstellung der Erfindung
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Bei einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Trennfräser einen scheibenartigen Fräserkörper, der in einer vorbestimmten Richtung auf einer Mittelachse senkrecht zu einer Ebene des Fräserkörpers gedreht werden kann. Um einen Umfang des Körpers herum sind mehrere schneidplattenaufnehmende Sitze ausgebildet. Um den Umfang des Fräserkörpers herum sind mehrere keilaufnehmende Sitze ausgebildet. Eine Schneiplatte ist austauschbar in jedem plattenaufnehmenden Sitz des Fräserkörpers montiert. Ein Klemmkeil ist austauschbar in jedem keilaufnehmenden Sitz des Fräserkörpers montiert. Ein freitragendes Glied ist zwischen jedem plattenaufnehmenden Sitz und einem jeweiligen keilaufnehmenden Sitz angeordnet. Wenn der Klemmkeil in den keilaufnehmenden Sitz gedrückt wird, liefert das freitragende Glied eine Vorspannung gegen die Schneidplatte, um die Schneidplatte sicher in dem plattenaufnehmenden Sitz zu halten.
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Bei einer Ausführungsform enthält das freitragende Glied ein Unterschnittmerkmal in der Form eines Paars von gegenüberliegenden Nuten; eine Nut in der oberen Wand und die andere Nut in der unteren Wand, um die Dicke des freitragenden Glieds zu reduzieren.
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Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das freitragende Glied ein Zahnstangenmerkmal in der Form von mehreren Nuten und mehreren Höckern dazwischen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Wenngleich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, sollten die jeweiligen Ausführungsformen nicht als die Ansprüche beschränkend ausgelegt werden. Es wird erwartet, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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1 ist eine Perspektivansicht eines Trennfräsers mit einem freitragenden Glied gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist eine vergrößerte Perspektivansicht-Teilseitenansicht des keilaufnehmenden Sitzes, des plattenaufnehmenden Sitzes und des freitragenden Glieds des Trennfräsers von 1, wobei der Übersichtlichkeit halber die Schneidplatte und der Keil entfernt sind;
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3 ist eine vergrößerte Perspektivansicht-Teilseitenansicht des keilaufnehmenden Sitzes, des plattenaufnehmenden Sitzes und eines freitragenden Glieds eines Trennfräsers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei der Übersichtlichkeit halber die Schneidplatte und der Keil entfernt sind; und
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4 ist eine vergrößerte Teilansicht des Trennfräsers von 3, wobei ein Werkzeug den Klemmkeil in den keilaufnehmenden Sitz drückt, um zu bewirken, dass das freitragende Glied eine Vorspannkraft gegen die Schneidplatte liefert, um die Schneidplatte sicher in dem plattenaufnehmenden Sitz zu halten.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nunmehr unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein Trennfräser 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Trennfräser 10 enthält einen scheibenartigen Fräserkörper 12 mit einem zentralen Nabengebiet 14, das mit einer Bohrung 16 zum Aufnehmen einer Stützwelle versehen ist. Der Trennfräser 10 dreht sich auf einer Mittelachse 15 senkrecht zu einer Ebene 17 des Fräserkörpers 12 in einer (durch den Pfeil 19 angezeigten) vorgegebenen Richtung. Das zentrale Nabengebiet 14 kann auch mit einer optionalen Keilnut zum Aufnehmen eines nicht gezeigten Antriebskeils versehen sein.
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Der Trennfräser 10 ist mit mehreren, um den Umfang des Fräserkörpers 12 herum ausgebildeten schneidplattenaufnehmenden Sitzen 20 ausgestattet. Es versteht sich, dass je nach dem gewünschten Material des zu schneidenden Werkstücks und dem Durchmesser des Fräserkörpers 12 fast jede beliebige geeignete Anzahl von Sitzen 20 um den Umfang des Fräserkörpers 12 herum ausgebildet werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält der Trennfräser 10 sieben gleichmäßig um den Umfang des Fräserkörpers 12 herum beabstandete Sitze 20.
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Der Trennfräser 10 ist auch mit um den Umfang des Fräserkörpers 12 herum ausgebildeten mehreren keilaufnehmenden Sitzen 22 versehen. Die Anzahl der keilaufnehmenden Sitze 22 entspricht der Anzahl der plattenaufnehmenden Sitze 20. Ein freitragendes Glied 24 ist zwischen jedem plattenaufnehmenden Sitz 20 und einem jeweiligen keilaufnehmenden Sitz 22 angeordnet.
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Wie in 1 gezeigt, ist eine Schneidplatte 26 austauschbar in jedem plattenaufnehmenden Sitz 20 des Fräserkörpers 12 montiert und ist ein Klemmteil 28 austauschbar in jedem keilaufnehmenden Sitz 22 des Fräserkörpers 12 montiert. Wie unten ausführlicher beschrieben, umfasst die Kombination aus dem freitragenden Glied 24 und dem Klemmkeil 28 einen Verriegelungsmechanismus, durch den die Schneidplatte 26 sicher in dem Fräserkörper 12 gehalten wird.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, wird der plattenaufnehmende Sitz 20 durch eine hintere Wand 30, eine untere Wand 32 und einen Radius 34 an der Kreuzung zwischen der hinteren Wand 30 und der unteren Wand 32 definiert. Die hintere Wand 30 wirkt als ein Anschlag für die Endwände 26c, 26d der Schneidplatte 26, um eine weitere radiale Bewegung der Schneidplatte 26 nach innen zu verhindern, wenn sie in dem plattenaufnehmenden Sitz 20 montiert ist. Die untere Wand 32 ist von ihrer Gestalt her zur oberen und/oder unteren Wand 26a, 26b der Schneidplatte 26 komplementär. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Boden 32 von seiner Gestalt her zu der unteren Wand 26b der Schneidplatte 26 komplementär. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält die untere Wand 32 einen im Wesentlichen flachen Mittelabschnitt 32a, der ein Paar abgewinkelter Seitenwände 32b, 32c trennt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die untere Wand 32 im Wesentlichen V-förmig, bei der der Mittelabschnitt 32a entfällt.
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Der keilaufnehmende Sitz 22 wird durch eine hintere Wand 36 und eine obere Wand 38 zur Ineingriffnahme des Klemmkeils 28 definiert. Die hintere Wand 36 wirkt als ein Anschlag für die Endoberfläche 28c des Klemmkeils 28, um eine weitere radiale Bewegung des Klemmkeils 28 nach innen zu verhindern, wenn er in dem keilaufnehmenden Sitz 22 montiert ist. Die obere Wand 38 des keilaufnehmenden Sitzes 22 enthält ein Pad 40, das von seiner Gestalt her zu der oberen Oberfläche 28a des Klemmkeils 28 komplementär sein kann. Bei einer Ausführungsform wird das Pad 40 durch einen im Wesentlichen flachen Mittelabschnitt 40a definiert, der ein Paar abgewinkelter Seitenwände 40b, 40c trennt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Pad 40 im Wesentlichen V-förmig, wobei der Mittelabschnitt 32a entfällt. Das Pad 40 wird auch durch einen großen Krümmungsradius R in der radialen Richtung definiert.
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Die obere Wand 38 des keilaufnehmenden Sitzes 22 ist bezüglich der oberen Oberfläche 44 des freitragenden Glieds 24 unter einem Anschnittwinkel 41 ausgebildet. Der Anschnittwinkel 41 kann im Bereich zwischen etwa einem (1) Grad und etwa zwanzig (20) Grad und bevorzugt im Bereich zwischen etwa fünf (5) Grad und etwa fünfzehn (15) Grad und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa fünf (5) Grad und etwa zehn (10) Grad liegen. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Anschnittwinkel 41 etwa fünf (5) Grad. Das vordere oder am meisten radial nach außen liegende Ende der oberen Wand 38 enthält eine abgerundete Oberfläche 42, damit der Klemmkeil 28 leicht in den keilaufnehmenden Sitz 22 eingesetzt werden kann.
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Das freitragende Glied 24 enthält eine obere Oberfläche 44 zur Ineingriffnahme des Klemmkeils 28 und eine untere Oberfläche 46 zur Ineingriffnahme der Schneidplatte 26. Es wird angemerkt, dass die obere Oberfläche 44 des freitragenden Glieds 24 auch die untere Wand des keilaufnehmenden Sitzes 22 definiert und die untere Oberfläche 46 des freitragenden Glieds 24 auch die obere Wand des plattenaufnehmenden Sitzes 20 definiert. Allgemein ist die obere Oberfläche 44 des freitragenden Glieds 24 von ihrer Gestalt her zu der unteren Oberfläche 28b des Klemmkeils 28 komplementär. Bei einer Ausführungsform enthält die obere Oberfläche 44 einen im Wesentlichen flachen Mittelabschnitt 44a, der ein Paar abgewinkelter Seitenwände 44b, 44c trennt. Bei einer Ausführungsform ist die obere Oberfläche 44 im wesentlich V-förmig, wobei der Mittelabschnitt 44a entfällt.
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Wie in 1 gezeigt, ist die untere Oberfläche 46 des freitragenden Glieds 24 von ihrer Gestalt her zu der oberen Oberfläche 28a der Schneidplatte 26 komplementär. Bei einer Ausführungsform enthält die untere Oberfläche 26 einen im Wesentlichen flachen Mittelabschnitt 46a, der ein Paar abgewinkelter Seitenwände 46b, 46c trennt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die untere Oberfläche 46 im Wesentlichen V-förmig, wobei der Mittelabschnitt 46a entfällt. Wie in 2 zu sehen, sind die obere Oberfläche 44 und die untere Oberfläche 46 im Wesentlichen parallel zueinander, so dass das freitragende Glied entlang seiner ganzen Länge eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke t1 aufweist. Die Dicke t1 des freitragenden Glieds 24 kann selektiv verstellt werden, um das Ausmaß der Flexibilität des freitragenden Glieds 24 zu variieren. Außerdem verlaufen die untere Oberfläche 46 des freitragenden Glieds 24 und die untere Wand 32 des plattenaufnehmenden Sitzes 20 im Wesentlichen parallel zueinander, damit eine indexierbare Schneidplatte 24 in dem plattenaufnehmenden Sitz 20 montiert werden kann.
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Bei der dargestellten Ausführungsform enthält das freitragende Glied 24 ein Unterschnittmerkmal 48 in der Form eines Paars von gegenüberliegenden Nuten; eine Nut 48a in der oberen Wand 44 und die andere Nut 48b in der unteren Wand 46. Das Unterschnittmerkmal 48 reduziert die Dicke t1 des freitragenden Glieds 24 auf eine kleinere Dicke t2 an einer entsprechenden Stelle entlang dem freitragenden Glied 24. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich das Unterschnittmerkmal 48 ungefähr im gleichen radialen Abstand von der Mittelachse 15 wie die hintere Wand 30 des plattenaufnehmenden Sitzes 20. Das Unterschnittmerkmal 48 bewirkt, dass das freitragende Glied 24 als ein Gelenk wirkt, damit die untere Oberfläche 46 des freitragenden Glieds 24 die ganze obere Oberfläche 26a der Schneidplatte 26 leichter und gleichförmiger in Eingriff nehmen kann.
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Das Ausmaß der Flexibilität des freitragenden Glieds 24 kann selektiv verstellt werden, indem die Dicke t2 des Unterschnittmerkmals 48 variiert wird. Außerdem kann das Ausmaß der Flexibilität des freitragenden Glieds 24 selektiv verstellt werden, indem die Dicke t3 des freitragenden Glieds 24 zwischen dem Unterschnittmerkmal 48 und dem Fräserkörper 12 variiert wird. Bei einer Ausführungsform ist die Dicke t3 größer als die Dicke t2, aber kleiner als die Dicke t1. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Dicke t3 größer als die Dicke t2 und im Wesentlichen gleich der Dicke t1. Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist die Dicke t3 größer als sowohl die Dicke t1 als auch t2.
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Zusätzlich zu dem Unterschnittmerkmal 48 erstreckt sich ein Paar Schlitze 50, 52 von der hinteren Wand 36 des keilaufnehmenden Sitzes 22 und der hinteren Wand 30 des plattenaufnehmenden Sitzes 20 radial nach innen in den Fräserkörper 12, damit sich das freitragende Glied 24 in der Aufwärts- und/oder Abwärtsrichtung biegen kann, wie durch die Pfeile 54 angezeigt. Jeder Schlitz 50, 52 weist eine Breite W und eine Länge L auf.
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Im Betrieb wird die Schneidplatte 26 in den plattenaufnehmenden Sitz 20 eingesetzt und wird der Klemmkeil 28 in den keilaufnehmenden Sitz 22 eingesetzt. Ein wohlbekanntes Werkzeug wie etwa ein nicht gezeigter Hakenschlüssel wird verwendet, um zu bewirken, dass sich der Klemmkeil 28 radial nach innen zu dem zentralen Nabengebiet 14 des Trennfräsers 10 bewegt. Während sich der Klemmkeil 28 radial nach innen bewegt, drückt der durch die obere Oberfläche 38 des keilaufnehmenden Sitzes 22 bezüglich der oberen Oberfläche 44 des freitragenden Glieds 24 ausgebildete Winkel 41 das freitragende Glied 24 in der Richtung des Pfeils 54 nach unten gegen die Schneidplatte 26, um die Schneidplatte 26 sicher in dem plattenaufnehmenden Sitz 20 zu halten. Das Unterschnittmerkmal 48 gestattet, dass die untere Oberfläche 46 des freitragenden Glieds 24 sich gelenkig dreht und die ganze obere Oberfläche 26a der Schneidplatte 26 leichter in Eingriff nimmt, um die Schneidplatte 26 im Vergleich zu herkömmlichen Trennfräsern sicherer in dem plattenaufnehmenden Sitz 20 zu halten.
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Bei der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist jede der Schneidplatten 26 mit einer Schneidkante 26e, 26f ausgestattet. Somit besitzt jede Schneidplatte 22 zwei Schneidkanten 26e, 26f, und diese Schneidkanten 26e, 26f können selektiv einer Arbeitsposition vorgelegt werden, indem der Keil 28 gelockert, die Schneidplatte 26 entfernt und die Schneidplatte 26 um einhundertachtzig (180) Grad um eine vertikale Achse gedreht und dann die Schneidplatte 26 wieder in dem Fräserkörper 12 festgeklemmt wird.
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Es versteht sich, dass das freitragende Glied 24 von einem beliebigen geeigneten Design sein kann, um eine adäquate Vorspannkraft gegen die Schneidplatte zu liefern, und dass die Erfindung nicht auf das oben beschriebene bestimmte Design des freitragenden Glieds 24 beschränkt ist. Beispielsweise kann die obere Oberfläche 44 des freitragenden Glieds 24 ein Zahnstangenmerkmal 58 in Form von mehreren Nuten 58a enthalten, die dazwischen mehrere Höcker 58b ausbilden, wie in 3 und 4 gezeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das Zahnstangenmerkmal 58 insgesamt 5 Nuten 58a und 4 Höcker 58b. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung mit einer beliebigen gewünschten Anzahl an Nuten und Höckern praktiziert werden kann, um eine adäquate Vorspannkraft gegen die Schneidplatte 26 bereitzustellen.
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Bei dieser Ausführungsform enthält das vordere Ende oder das radial außenliegende Ende der oberen Wand 38 des keilaufnehmenden Sitzes 22 ein Keilhaltemerkmal in der Form einer Lippe 56, um eine unerwünschte Bewegung des Klemmkeils 28 in der Richtung radial nach außen zu verhindern.
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Wie in 3 zu sehen, ist die Dicke t1 des Vorderabschnitts oder des radial außen liegenden Abschnitts des freitragenden Glieds 24 größer als die Dicke t2 des hinteren Abschnitts oder des radial innen liegenden Abschnitts des freitragenden Glieds 24. die Dicken t1 und t2 des freitragenden Glieds 24 können selektiv verstellt werden, um das Ausmaß an Flexibilität des freitragenden Glieds 24 zu variieren.
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Im Betrieb wird ein Zahnstangen-Spline-Schlüssel 60 wie etwa ein Torx®-Spline-Schlüssel, ein TorxPlus®-Spline-Schlüssel und dergleichen verwendet, um zu bewirken, dass der Klemmkeil 28 radial nach innen zu dem zentralen Nabengebiet 14 des Trennfräsers 10 bewegt wird, wie in 4 gezeigt. Während sich der Klemmkeil 28 radial nach innen bewegt, drückt der durch die obere Oberfläche 38 des keilaufnehmenden Sitzes 22 bezüglich der oberen Oberfläche 44 des freitragenden Glieds 24 gebildete Anschnittwinkel 41 das freitragende Glied 24 in der Richtung des Pfeils 54 nach unten gegen die Schneidplatte 26, um die Schneidplatte 26 sicher in dem plattenaufnehmenden Sitz 20 zu halten.
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Bei der in 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist jede der Schneiplatten 26 mit einem Paar von Schneidkanten 26e, 26f ausgestattet; eine Schneidkante 26e an dem Ende der oberen Oberfläche 26a und die andere Schneidkante 26f an dem Ende der unteren Oberfläche 26b. Somit weist jede Schneidplatte 26 zwei Schneidkanten 26e, 26f auf, und diese Schneidkanten 26e, 26f können selektiv einer Arbeitsposition vorgelegt werden, indem der Keil 28 gelockert, die Schneidplatte 26 entfernt und die Schneidplatte 26 einhundertachtzig (180) Grad sowohl um eine vertikale Achse als auch eine horizontale Achse gedreht wird und dann die Schneidplatte 26 wieder in dem Fräserkörper 12 festgeklemmt wird.
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Wie oben beschrieben, enthält der Trennfräser 10 der Erfindung einen Klemmmechanismus, der die Kombination aus dem Klemmkeil 28 und dem freitragenden Glied 24 umfasst, um eine Vorspannkraft gegen die Schneidplatte 26 zu liefern, um die Schneidplatte 26 während Zerspanungsoperationen sicher in dem plattenaufnehmenden Sitz 20 zu halten. Es sei angemerkt, dass die obere Wand 38 des keilaufnehmenden Sitzes 22 bezüglich der oberen Oberfläche 44 des freitragenden Glieds 24 einen Anschnittwinkel 41 enthält, der es gestattet, dass die Schneidplatte 26 eine im Wesentlichen parallele obere und untere Oberfläche 26a, 26b aufweist. Diese im Wesentlichen parallelen Oberflächen 26a, 26b gestatten, dass die Schneidplatte indexierbar in dem plattenaufnehmenden Sitz 20 montiert wird, im Gegensatz zu herkömmlichen Trennfräsern, bei denen die Schneidplatte einen Anschnittwinkel enthält.
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Das Bewegen des Anschnittwinkels von der Platte zu diesem zusätzlichen Klemmmechanismus gestattet, dass die Platte ordnungsgemäß festgeklemmt wird, selbst wenn eine Sitzabnutzung oder Plattendimensionsvariationen vorliegen. Weil dieser zusätzliche Klemmmechanismus keinen positiven Anschlag enthält, steht ein zusätzlicher Klemmweg/eine zusätzliche Klemmkraft zur Verfügung, was gegenüber den existierenden Designs eine Verbesserung darstellt. Wenn der Klemmanschnitt von der Platte entfernt ist, gestattet die Erfindung auch die Möglichkeit einer doppelseitigen Platte, so dass die Platte zur Verlängerung der Werkzeuglebensdauer zu einer neuen Schneidkante indexiert werden kann.
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Die Patente und Veröffentlichungen, auf die hierin Bezug genommen wird, werden hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen.
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Nachdem gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden, kann die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche anderweitig verkörpert werden.