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Die Erfindung betrifft einen Formfräser, insbesondere einen Sägenfräser, welcher einen zylindrischen oder konischen Grundkörper und vom Grundkörper getragene, über den Umfang hinweg quer oder schräg zur Längsachse des Grundkörpers ausgerichtete Schneidzähne besitzt.
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Ein derartiger Formfräser ist bekannt und dient insbesondere zur Herstellung einer Verzahnung, wobei der Begriff „Verzahnung“ im weitesten Sinne zu verstehen ist. Neben der Verzahnung von Zahnrädern, Zahnstangen oder dergleichen lassen sich mit einem solchen Verzahnungswerkzeug beispielsweise auch Sägeblätter herstellen. Ein derartiges Formfräsen zählt zu den kontinuierlich arbeitenden Verzahnungsverfahren und ist äußerst flexibel und produktiv. Die Drehung des Formfräsers erzeugt die eigentliche Schnittbewegung, wobei sich mit einem derartigen Fräswerkzeug sämtliche Zähnezahlen, Profilverschiebungen und beliebige Schrägwinkel durch Variieren der Maschineneinstellungen erzeugen lassen. Durch das Zerspanen des zu bearbeitenden Werkstücks verschleißen die Zähne des Formfräsers. In der Praxis werden daher oft Fräswerkzeuge eingesetzt, die vollständig aus Hartmetall bestehen, wobei die Schneidzähne zusätzlich oft mit einer verschleißhemmenden Beschichtung, insbesondere - als Beispiel - mit einer PVD-Schicht, versehen sind. Nachteilig an einer derartigen Vorgangsweise ist jedoch, dass ein derartiger Formfräser aufgrund seiner Ausbildung aus Hartmetall und/oder der Beschichtung der Schneidzähne mit der vorgenannten verschleißhemmenden Schicht teuer in seiner Herstellung ist.
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Es ist daher ebenfalls bekannt, derartige Fräswerkzeuge als sogenannte „Stollenfräser“ auszubilden, also einem Fräswerkzeug, in dessen Grundkörper Stollen einsetzbar sind. Nur diese Stollen sind hierbei aus Hartmetall ausgebildet und/oder weisen eine verschleißhemmende Schicht auf. Eine derartige Ausgestaltung besitzt gegenüber den vollständig aus Hartmetall bestehenden Verzahnungswerkzeugen, insbesondere derartigen Formfräsern, den Vorteil, dass nur die beim Zerspanen mit dem Werkstück in Eingriff tretenden Schneidstollen aus Hartmetall gefertigt und/oder mit einer verschleißhemmenden Schicht überzogen sein müssen. Nachteilig daran aber ist, dass das Anbringen der Stollen am Grundkörper aufwendig ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Formfräser, insbesondere einen Sägenfräser der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sich der erfindungsgemäße Formfräser kostengünstig herstellen lässt.
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Diese Aufgabe wird durch erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Schneidzahn des erfindungsgemäßen Formfräsers mindestens einen Streifen aus einem verschleißfesten oder zumindest verschleißreduzierten Material besitzt.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise ein Formfräser, insbesondere ein Sägenfräser, ausgebildet, welcher sich durch seine kostengünstige Herstellung auszeichnet. Indem nun vorgesehen ist, dass mindestens ein und vorzugsweise alle Schneidzähne des erfindungsgemäßen Werkzeugs in mindestens einem besonders verschleißexponierten Bereich der Senkrechten des oder der erfindungsgemäß ausgebildeten Schneidzähne mit einem ersten Streifen aus einem verschleißfesten oder zumindest verschleißreduzierten Material und/oder der Rücken des oder der erfindungsgemäß ausgebildeten Schneidzähne mit mindestens einem zweiten Streifen aus dem vorgenannten Material ausgebildet ist, ist es in vorteilhafter Art und Weise nicht mehr erforderlich, das gesamte Werkzeug, also auch den Grundkörper desselben, und/oder die gesamten Schneidzähne aus einem verschleißfesten, aber teuren Hartmetall auszubilden und/oder mit einer verschleißreduzierenden Beschichtung zu versehen. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise somit die Herstellung eines derartigen Formfräsers verbilligt, wobei aber gleichzeitig eine hohe Standzeit gegeben ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Streifen und/oder der zweite Streifen mindestens eines Schneidzahns in einer Nut dieses Schneidzahns aufgenommen und vorzugsweise durch eine Verklebetechnik wie Löten, Schweißen oder Kleben mit diesem Schneidzahn verbunden ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste und/oder der zweite Streifen mindestens eines Schneidzahns aus einem Hartmetall, einem Carbid-Metall oder aus einem Keramikmaterial ausgebildet ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Art und Weise eine erhöhte Verschleißfestigkeit des Schneidzahns in den vorgenannten exponierten Bereichen ermöglicht.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste und/oder der zweite Streifen mindestens eines Schneidzahns des erfindungsgemäßen Werkzeugs durch ein Beschichten des entsprechenden Bereichs des Schneidzahns mit einem verschleißfesten oder zumindest verschleißreduzierten Material ausgebildet ist, wobei insbesondere ein Auftragsschweißen vorgesehen ist. Auch ein Legieren dieses Bereichs, insbesondere ein Laserlegieren, ist möglich.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im Folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Formfräsers,
- 2 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel,
- 3 eine Stirnansicht des Ausführungsbeispiels, und
- 4a-4d Details der 2 und 3.
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In den 1 bis 3 ist ein allgemein mit 1 bezeichnetes Ausführungsbeispiel eines Formfräsers, insbesondere eines Sägenfräsers, dargestellt, welches einen Grundkörper 2 besitzt, an dessen Umfangfläche 2' eine Abfolge von Schneidzähnen 3 angeordnet ist, welche durch Spannuten 4 getrennt sind. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 2 konisch und insbesondere kegelstumpfförmig ausgebildet. Dies ist nicht zwingend, es ist auch möglich, einen zylinderförmigen Grundkörper zu verwenden. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Schneidzähne schräg zur Längsachse des Grundkörpers 2 angeordnet. Es ist aber auch möglich, dass die Schneidzähne 3 quer zu dieser Längsachse des Grundkörpers 2 angeordnet sind. Auch eine Kombination der vorgenannten Maßnahmen ist grundsätzlich möglich. Ein derartiges Werkzeug ist bekannt und muss daher nicht mehr näher beschrieben werden.
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Bei nachfolgender Beschreibung wird jedoch von dem in den Figuren gezeigten Aufbau eines Formfräsers 1 ausgegangen, also ein kegelstumpfförmiger Grundkörper 2 mit quer zu dessen Längsrichtung verlaufenden und spiralförmig an dessen Umfangfläche 2' angeordneten Schneidzähnen 3. Dem Fachmann ist aus nachfolgender Beschreibung ersichtlich, welche Änderungen er erforderlichenfalls an einem anders aufgebauten Werkzeug vorzunehmen hat.
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Die Abfolge der Schneidzähne 3 des Formfräsers 1 ist insbesondere aus den 4a und 4b ersichtlich, wobei die 4a eine vergrößerte Darstellung des oberen Bereichs der 3 zeigt. In dieser Figur ist die Abfolge der in 3 gezeigten Schneidzähne 3a in einer durchgezogenen Linie dargestellt, während die Schneidzähne 3b der in Umfangsrichtung bzw. Rotationsrichtung hinter der vorgenannten Reihe von Schneidzähnen 3a liegende weitere Reihe von Schneidzähnen 3b - welche in der 3 nicht gezeigt sind - durch eine strichlierte Linie dargestellt sind. Man erkennt, dass ein Rücken 6 eines jeden Schneidzahns 3a bzw. 3b mit einer Senkrechten 5 des dazugehörigen Schneidzahns 3b bzw. 3a einem Bereich 7 überlappt.
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Wird der Formfräser 1 in Eingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück (nicht gezeigt) gebracht, so wird eine Abfolge von Zähnen der Verzahnung in das Werkstück eingebracht. Besonderem Verschleiß sind hierbei diejenigen Bereiche des Schneidkeils der Schneidzähne 3 unterworfen, welche die Spitze des jeweiligen Zahns der herzustellenden Verzahnung ausbilden. Gerade in diesem Bereich der Verzahnung ist aber eine hohe Bearbeitungsqualität wichtig, da ansonsten unerwünschte Effekte wie eine Fähnchenbildung auftreten.
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Wie aus der 4a ableitbar ist, wird bei der Herstellung eines jeden Zahns der vom Formfräser 1 in das Werkstück einzudringenden Verzahnung jeweils ein unterer Bereich 5' der Senkrechten 5 eines jeden Schneidzahns 3a und ein unterer Bereich 6' des Rückens 6 eines jeden Schneidzahns 3b - wie vorstehend erläutert - besonders beansprucht und unterliegt daher einem erhöhten Verschleiß als die übrigen Bereiche des Rückens 6 und der Senkrechten 5 eines jeden Schneidzahns 3a, 3b. Wie aus 4a ersichtlich ist, sind die Schneidzähne 3a und 3b sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung gegeneinander versetzt. Beim Herstellen einer Verzahnung in einer sogenannten Wechselschnitttechnik wirken daher die Schneidzähne 3a und 3b auf unterschiedliche Flanken eines vom Formfräser 1 herzustellenden Zahns einer Verzahnung eines Werkstücks ein.
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In 4b ist ein Schneidzahn 3a durchgezogen dargestellt. In einer strichlierten Linie ist ein Teil eines Rückens 6 eines ersten Schneidzahns 3b' und ein Teil einer Senkrechten 5 eines zweiten Schneidzahns 3b" dargestellt, wobei der Rücken 6 des ersten Schneidzahns 3b' mit der Senkrechten 5 des Schneidzahns 3a zur Ausbildung eines Zahns der herzustellenden Verzahnung und die Senkrechte 5 des zweiten Schneidzahns 3b" mit dem Rücken 6 des Schneidzahns 3a zur Ausbildung des dem vorgenannten Zahns der in das Werkstück einzubringenden Verzahnung nachfolgenden Zahn zusammenwirkt. Man erkennt, dass der erste Streifen 8a der Senkrechten 5 des Schneidzahns 3a und der zweite Streifen 8b des Rückens 6 dieses Schneidzahns 3a in dem vorstehend beschriebenen Überlappungsbereich 7 angeordnet ist. Die 4c zeigt einen ersten Schneidzahn 3a in der Blickrichtung des Pfeils X und die 4d einen Schneidzahn 3a in der Blickrichtung des Pfeils Y.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist nun vorgesehen, dass mindestens ein und vorzugsweise eine Vielzahl oder alle Schneidzähne 3, 3a, 3b des Formfräser 1 - wie am besten aus den 4b-4d ersichtlich ist - einen Streifen 8a und/oder 8b aus einem verschleißfesten oder zumindest verschleißreduzierten Material aufweisen. Der Streifen 8a ist hierbei im unteren Bereich 5' der Senkrechten 5 des betreffenden Schneidzahns 3, 3a, 3b und der Streifen 8b im unteren Bereich 6' des Rückens 6 des entsprechenden Schneidzahns 3, 3a, 3b angeordnet.
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Indem nun vorgesehen ist, dass der- oder diejenigen Bereiche mindestens eines und vorzugsweise aller Schneidzähne 3, 3a, 3b des Formfräsers 1 in ihrem die Spitzen der jeweiligen Zähne der herzustellenden Verzahnung ausbildenden Bereichen 5', 6' die vorstehend beschriebenen Streifen 8a und/oder 8b aus einem verschleißfesten oder zumindest verschleißreduzierten Material aufweisen, wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass die Standzeit des beschriebenen Formfräsers 1 vergrößert wird. Es ist infolge der beschriebenen Ausgestaltung der Schneidzähne 3, 3a, 3b in vorteilhafter Art und Weise nicht erforderlich, den gesamten Formfräser 1 oder zumindest die gesamten Schneidzähne 3, 3a, 3b aus einem verschleißfesten und damit teuren Hartmetall herzustellen. Vielmehr ist es ausreichend, nur den- oder diejenigen Bereiche des oder der Schneidzähne 3, 3a, 3b mit einem verschleißfesten oder verschließreduzierten Material zu versehen, die beim Bearbeitungsvorgang besonders exponiert sind daher einem höheren Verschleiß unterliegen als die übrigen Bereiche des oder der Schneidzähne 3, 3a, 3b. Durch die beschriebenen Maßnahmen wird somit eine kostengünstigere Herstellung eines derartigen Formfräsers 1, insbesondere eines Sägenfräsers, erreicht.
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Zur Ausbildung des oder der Streifen 8a, 8b sind unterschiedliche Vorgehensweisen möglich: Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der oder die Schneidzähne 3, 3a, 3b jeweils eine Nut 9 aufweisen, in welche jeweils ein Streifen 8a, 8b eingebracht und fixiert ist. Diese Fixierung kann durch eine geeignete Verbindungstechnik wie Kleben, Schweißen oder Löten erfolgen. Die Streifen 8a, 8b werden vorzugsweise aus Hartmetall oder einem Keramik- oder Carbid-Material ausgebildet. Es ist aber auch möglich, die entsprechenden Bereiche des oder der Schneidzähne 3, 3a, 3b mit einer verschleißfesten oder zumindest verschleißreduzierten Schicht auszubilden, wie z. B. durch ein Auftragsschweißen. Auch ist es möglich, die entsprechenden Streifen 8a, 8b durch ein Laserlegieren auszubilden.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel besitzen die Streifen 8a, 8b - wie aus den 4c und 4d ersichtlich ist - zwei leicht gekrümmt verlaufende Längsränder 9a, 9b und Seitenränder 9c, 9d. Eine derartige Ausgestaltung ist zwar zweckmäßig, insbesondere dann, wenn die Streifen 8a und/oder 8b in eine Nut 9 eingebracht werden sollen. Sie ist aber nicht zwingend. Vielmehr ist es möglich, die Streifen 8a und/oder 8b abweichend von einer derartigen Kontur auszugestalten. Insbesondere ist es auch möglich, dass einer oder beide Längsränder 9a, 9b der Streifen 8a, 8b einen polygonalen, geraden oder einen anders konturierten Verlauf besitzen.
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Es ist auch darauf hinzuweisen, dass die Dicke dieser Streifen 8a, 8b nicht durchgehend gleich zu sein braucht, das heißt, dass die Streifen 8a, 8b einen wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen. Dies ist auch aus den 4c und 4d zu ersehen, wo die dort gezeigten Streifen 8a, 8b einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzen. Es ist somit eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausgestaltungen der Streifen 8a, 8b hinsichtlich ihrer Randkontur und/oder ihrer Dicke möglich.
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Bei der vorstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass die Schneidzähne 3, 3a, 3b und Grundkörper 2 als integrale Bestandteile des Formfräsers 1 ausgebildet sind. Es ist aber auch möglich, dass einer oder mehrere oder alle Sägezähne 3, 3a, 3b auf den Grundkörper 2 des Formfräsers 1 als separate Bestandteile des Formfräsers 1 aufgebracht sind, wie es zum Beispiel bei dem eingangs beschriebenen Stollenfräser der Fall ist.
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Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die beschriebenen Maßnahmen in vorteilhafter Art und Weise ein Formfräser 1, insbesondere ein Sägenfräser, geschaffen wird, welches sich durch seine kostengünstige Herstellung auszeichnet. Indem vorgesehen ist, dass nicht - wie beim Stand der Technik - der gesamte Formfräser 1 aus einem Hartmetall oder zumindest die Schneidzähne 3, 3a, 3b aus einem derartigen Hartmetall ausgebildet und/oder vollständig mit einer verschleißfesten Schicht beschichtet sind, sondern dass nur beim Bearbeitungsvorgang besonders exponierte Bereiche des oder der Schneidzähne 3, 3a, 3b, insbesondere der oder die die Spitzen der herzustellenden Verzahnung ausbildenden Bereiche 5', 6' der vorgenannten Schneidzähne 3, 3a, 3b, mit mindestens einem Streifen 8a, 8b aus einem verschleißfesten oder verschleißreduzierten Material ausgebildet sind, wird in vorteilhafter Art und Weise eine kostengünstige Herstellung eines derartigen Formfräsers 1 ermöglicht.
